蓄能设备在美国需求高涨
要使电能质量保持稳定,需要使电力需求和供给随时保持一致。据称一般情况下,如果风力和太阳能发电在并网的电力源中所占的比例提高到20~30%,就会对电能质量产生影响。而在洛兰岛,即使风力发电量在瞬间超过了电力需求总量,也能确保电能质量。之所以能够如此,可以说是得益于全欧洲庞大的电网,因为可再生能源在其中所占比率还不到20%。
不过,今后在欧美,利用风力和太阳能发电的规模将进一步扩大。欧盟(EU)规定,各国到2020年要使可再生能源比率达到20%。该比例是以一次能源为分母。由于在相当长的一段时期内汽车燃料难以实现完全不使用化石燃料,因此,各国政府的基本战略是,使电力领域可再生能源比率提高到50%左右,从而使其在一次能源中所占的比例达到20%。
在美国,有多个州政府实行“可再生能源配额标准制度”(RPS,RenewablePortfolioStandard),规定电力公司必须采用一定量的可再生能源所发电力进行供电。例如,加利福尼亚州要求各电力公司“到2020年,要供应33%”的可再生能源电力。
欧盟和美国加利福尼亚州设想将可再生能源在供电中所占的比率提高到30%以上,期待其中大部分由开发空间较大的风力及太阳能发电满足。要在大量采用输出功率变动较大的风力及太阳能的同时,实现供求平衡,就需要配备可调节风力和太阳能输出功率变动的备用电源,和在风力发电量超过需求时存储电力的“蓄能设备”。
这种备用电源被称为“辅助电源”,一般使用易于在短时间内改变功率输出的燃气火力及水力发电。在蓄能方面,抽蓄发电及大型蓄电池备受期待。
利用火口湖实现100%风力发电
实际上,目前有些地区已经实现了无需输出及输入电力、百分之百利用风力。例如位于非洲大陆西北沿岸附近大西洋海域的厄尔耶罗岛。该岛是海拔1501米的火山岛,山顶有火口湖。沿着海岸人工建设蓄水池,使用风力所发电力向火口湖汲水,利用与下方蓄水池之间的落差进行发电,向约1万名居民供应电力。
蓄水池水量为15万立方米。风力发电输出功率为11.5兆瓦,利用这些电力旋转抽水泵。抽蓄发电的额定输出功率为11.3兆瓦。计划风力所发电力全部用于抽水,利用抽蓄发电进行供电,作为例外,利用原有的柴油发电设备。
厄尔耶罗岛之所以能够仅利用风力实现电力自给自足,是因为可利用天然火口湖这一成本相对较低的“蓄能设备”。不过,在因地形因素无法利用抽蓄发电的地区,随着风力发电设备的增建,为了调整输出功率变动,就需要新的辅助电源及蓄能设备。