脫碳電力系統中核聚變能源的作用（英文）.pdf

上傳者：能***
時間：2025/11/27
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全球能源供應正面臨多重壓力下的轉型挑戰。隨著大量人口以當前每年超1億的速度進入中產階級（Kharas 2023）、更多家庭實現用電普及，以及交通、供暖和工業過程電氣化程度的擴大，全球電力需求將大幅增長。為實現碳中和目標，電力系統也面臨著脫碳壓力。理論上，風能、太陽能等可變可再生能源能夠提供大規模低碳電力——它們是解決方案的重要組成部分，但其不可調度性及低功率密度構成了固有局限。因此，以可變可再生能源為主導的電力系統需要大規模儲能設施來實現供需平衡。該系統還需建設大量新的輸電容量，將分布式電源產生的電力輸送至負荷中心。雖然為零排放電網配備足夠儲能技術在理論上可行，但隨著可變可再生能源滲透率的提高，儲能系統規模與成本將呈非線性增長，電力過剩時段的棄電現象也會加劇。據估算，在美國建設運營100%可變可再生能源電網的總系統成本可能超過每年1萬億美元。面對這些成本與實施挑戰，全球需要建設具有高功率密度的穩定零碳發電設施，既可與其他低碳方案形成互補，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主要供能方式的發展潛力，并明確實現該目標的關鍵要求。在脫碳世界中，核聚變能源兼具多重獨特優勢：高功率密度、優越的選址靈活性、能夠提供"穩定電力"（即在各季節需要時均可保障供電），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形成互補，無需單純基于平準化度電成本與太陽能、風能或化石燃料競爭。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，并評估其可調度性與穩定供電能力的價值。