脱碳电力系统中核聚变能源的作用（英文）.pdf

上传者：能***
时间：2025/11/26
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全球能源供应正面临多重压力下的转型挑战。随着大量人口以当前每年超1亿的速度进入中产阶级（Kharas 2023）、更多家庭实现用电普及，以及交通、供暖和工业过程电气化程度的扩大，全球电力需求将大幅增长。为实现碳中和目标，电力系统也面临着脱碳压力。理论上，风能、太阳能等可变可再生能源能够提供大规模低碳电力——它们是解决方案的重要组成部分，但其不可调度性及低功率密度构成了固有局限。因此，以可变可再生能源为主导的电力系统需要大规模储能设施来实现供需平衡。该系统还需建设大量新的输电容量，将分布式电源产生的电力输送至负荷中心。虽然为零排放电网配备足够储能技术在理论上可行，但随着可变可再生能源渗透率的提高，储能系统规模与成本将呈非线性增长，电力过剩时段的弃电现象也会加剧。据估算，在美国建设运营100%可变可再生能源电网的总系统成本可能超过每年1万亿美元。面对这些成本与实施挑战，全球需要建设具有高功率密度的稳定零碳发电设施，既可与其他低碳方案形成互补，也能为缺乏可变可再生能源所需场地空间、适宜气候及自然资源的地区提供零碳解决方案。核聚变能源有望满足这一需求。本研究探讨聚变能作为未来电力系统主要供能方式的发展潜力，并明确实现该目标的关键要求。在脱碳世界中，核聚变能源兼具多重独特优势：高功率密度、优越的选址灵活性、能够提供"稳定电力"（即在各季节需要时均可保障供电），以及零温室气体排放。正因如此，核聚变能可与其他低碳技术形成互补，无需单纯基于平准化度电成本与太阳能、风能或化石燃料竞争。要把握核聚变的未来定位，必须理解其如何赋能整体能源系统，并评估其可调度性与稳定供电能力的价值。