脫碳電力系統(tǒng)中核聚變能源的作用（英文）.pdf

上傳者：能***
時(shí)間：2025/11/27
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全球能源供應(yīng)正面臨多重壓力下的轉(zhuǎn)型挑戰(zhàn)。隨著大量人口以當(dāng)前每年超1億的速度進(jìn)入中產(chǎn)階級(jí)（Kharas 2023）、更多家庭實(shí)現(xiàn)用電普及，以及交通、供暖和工業(yè)過程電氣化程度的擴(kuò)大，全球電力需求將大幅增長。為實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)，電力系統(tǒng)也面臨著脫碳?jí)毫Α＠碚撋希L(fēng)能、太陽能等可變可再生能源能夠提供大規(guī)模低碳電力——它們是解決方案的重要組成部分，但其不可調(diào)度性及低功率密度構(gòu)成了固有局限。因此，以可變可再生能源為主導(dǎo)的電力系統(tǒng)需要大規(guī)模儲(chǔ)能設(shè)施來實(shí)現(xiàn)供需平衡。該系統(tǒng)還需建設(shè)大量新的輸電容量，將分布式電源產(chǎn)生的電力輸送至負(fù)荷中心。雖然為零排放電網(wǎng)配備足夠儲(chǔ)能技術(shù)在理論上可行，但隨著可變可再生能源滲透率的提高，儲(chǔ)能系統(tǒng)規(guī)模與成本將呈非線性增長，電力過剩時(shí)段的棄電現(xiàn)象也會(huì)加劇。據(jù)估算，在美國建設(shè)運(yùn)營100%可變可再生能源電網(wǎng)的總系統(tǒng)成本可能超過每年1萬億美元。面對這些成本與實(shí)施挑戰(zhàn)，全球需要建設(shè)具有高功率密度的穩(wěn)定零碳發(fā)電設(shè)施，既可與其他低碳方案形成互補(bǔ)，也能為缺乏可變可再生能源所需場地空間、適宜氣候及自然資源的地區(qū)提供零碳解決方案。核聚變能源有望滿足這一需求。本研究探討聚變能作為未來電力系統(tǒng)主要供能方式的發(fā)展?jié)摿Γ⒚鞔_實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)的關(guān)鍵要求。在脫碳世界中，核聚變能源兼具多重獨(dú)特優(yōu)勢：高功率密度、優(yōu)越的選址靈活性、能夠提供"穩(wěn)定電力"（即在各季節(jié)需要時(shí)均可保障供電），以及零溫室氣體排放。正因如此，核聚變能可與其他低碳技術(shù)形成互補(bǔ)，無需單純基于平準(zhǔn)化度電成本與太陽能、風(fēng)能或化石燃料競爭。要把握核聚變的未來定位，必須理解其如何賦能整體能源系統(tǒng)，并評估其可調(diào)度性與穩(wěn)定供電能力的價(jià)值。