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德国运用多种储能技术以及负载平衡策略

导读: 为了避免灾难发生,德国必须开始更大规模地运用储能技术以及负载平衡策略。

  在纽伦堡以北20千米处的埃朗根城,坐落着安保严密的工业建筑群,能源巨头西门子的实验室和工厂就位于这里。西门子正是参与Energiwende的承包商之一。其中的一座建筑如字面上一样充满“能量”(30兆瓦的电能)地嗡嗡作响。在建筑里面是一个用钢铁与铜制成,用来大规模地把交流电转换为直流电的巨型机器。这样的机器预定要装在离岸平台上,这些平台必须要承受几十年强劲的北海风暴。

  德国需要这种技术,因为它正在寻求所能找到的最稳定的风能来源。而这只有在远离岸边的海上才能找到——距离太远以至于标准的交流输电线路不能胜任输电工作。到目前为止,德国只建造了装机总容量大约500兆瓦的离岸风力发电设施,都在距离陆地90千米的范围内,水深则在40米内。现在能源公司正计划建造10000兆瓦的风电设施,到岸边距离远至160千米,水深达到70米。数个10000到20000吨的离岸变电站会把数十亿瓦的交流电转换为直流电,直流电在跨越这样的长距离进行传输时能量损失很小。负责德国北海大规模建设部分工程的荷兰电网公司Tennet的企业发展总监莱克斯?哈德曼(Lex Hartman)说:“世界上没有任何一个地方这样做过——以这样的方式和这样的规模建设离岸电网和输电线路。”

  当然,这一切仅仅是将电能传输到海岸上,电力还需要穿越德国送抵国家南部的主要工业中心。这需要大约3800千米的新输电线路,但由于不情愿的土地所有者和地方政治家拖延了进展并制造阻碍,已经建成的只有约200千米。进度的拖延以及对新技术的采用使得的德国的离岸风电项目本身成为了一场豪赌。“没有人真正知道Energiwende到底要花费多少,”慕尼黑大学的能源经济学家卡伦·皮特尔(Karen Pittel)说,“尤其是那些风电场,它们大致上就是些试点项目。”

  不确定性还不仅于此,即使是现在的风电利用水平,在大风的日子,电网管理者也必须关闭风机,因为无处容纳这些电能。而在另外某个晴天,当云层蔓延过南部德国时,这些区域的光伏电池板发电能力可能会下降几兆瓦。其影响相当于关闭了一座中等规模的燃煤发电站,增加了停电的危险。

  没有了廉价可靠的能源来支持高技术产业和交通系统,德国经济,以及整个欧洲的经济都会陷入困境。已经有一些德国公司开始在其他地方建设新生产设施,例如,去年化工制造商瓦克化学公司决定在田纳西州建一座多晶硅工厂,部分原因就是德国能源成本太高了。威尔说;“能源供应的质量只要下降一点,对高科技产业就会带来严重的影响。即使没有停电,这些行业也越发紧张了。”

  为了避免灾难发生,德国必须开始更大规模地运用储能技术以及负载平衡策略。现在,整个国家有31座抽水蓄能电站。这种电站可以在夜间把水抽到高处,然后让向下的水流推动水轮机发电。它们总共可以存储38兆千瓦时的电能,这听起来好像很多,但还不到德国风电场以峰值功率在90分钟内输出的电能。

  电池或许能帮上忙,但目前它们成本太高,难以承担大任。在埃朗根的另一座建筑里,西门子正基于三种不同的锂离子技术来制造拖车大小的电池。每个电池可以为40个德国家庭供电一天,但是这些电池作为备用电源来说就太贵了。取而代之的是,高科技企业可能利用它们平安度过供电不稳定之时,例如持续15分钟,8兆瓦的波动,这样的话那些特殊设备就无需经历耗时漫长的重启过程。锂离子电池价格至少还需要下降一半,才能为风机在数小时内输出的额外电能提供一种经济的存储方法。

  其他存储技术也正处在开发中,不过即使它们最终可以投入实用,也还是要等很多年。例如,西门子正在研究的一项新技术,是利用过量的电能分解水来制取氢。不过这是实验性质的技术,而且在目前这个阶段价格很昂贵。

  不可避免的,当承受着巨大压力的电力系统把欧洲拖入泥淖之时,最炎热的时期却即将到来,当被烈日炙烤的德国人向空调求救时,风力涡轮机却都停在那里。直到有大规模且价格低廉的储能技术可用之前,可以迅速且高效地启动的天然气发电站会是用来协调这种状况的最为实用的方法。但人们没有充足的动机来建造这种电站。天然气发电站要满足高峰期电力需求,已经不能再每次运行固定的几个小时了。因为电力需求变化也不再是可以预测的了,曾经在工作日下午固定下降的需求,现在则是随着太阳和风变动。波茨坦气候影响研究院的首席经济学家,奥特玛·埃登霍费尔(Ottmar Edenhofer)说:“电力市场的设计将会发生根本性的变化。需求是浮动的,与此同时供应也是浮动的。这两个维度的联系和互动已经成为热门的研究课题。会出现新的和正在形成中的市场失效情况。

  来源:中国储能网

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