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“虚拟发电站”能否取代大规模集中型电力系统?(2)

北极星智能电网在线  来源:日经BP社    2013/9/23 10:37:07  我要投稿  

“可再生能源比例超过30%”或将实现

在Vauban地区,可再生能源在电能和热能中所占的比例已经超过50%,率先步入了德国乃至欧洲力争实现的未来社会。欧盟提出的目标“到2020年使可再生能源占20%”是以一次能源作为分母,也包括了汽车燃料。但是,鉴于汽车脱离化石燃料还有相当长的路要走,要想达成“20%”的目标,就需要把电能与热能中可再生能源的比例提高到30~40%,以抵消汽车使用的化石燃料。德国政府之所以提出到2020年,把电能中可再生能源所占的比例从现在的约20%提高到35%的目标,原因正在于此。

其实,欧洲已经有了像瑞典韦克舍(人口7万)这样,全市供电几乎100%依靠可再生能源的城市。与Vauban一样,韦克舍也使用以木质片材为燃料的热电联产设备,向住宅和设施供应电能与热能。因为生物质发电比较容易按照电力需求调整发电量,所以能够在维持电能质量的同时,提高可再生能源的比例。

但是,今后有望大幅增加的风力和太阳能设备很难按照需求进行发电,受天气的影响输出功率变化较大。要想使电网中的电流频率保持一定,就需要在瞬间使电力需求与供应达到一致。

吸收风力与太阳能的输出功率变化,通常是通过利用能在短时间内调节输出功率的天然气火力发电,或是控制水力发电的输出功率。

但这样的调节电源容量有限,有看法认为,如果并网的风力与太阳能所发电力接近30%,电能质量将会出现问题。在欧洲,可再生能源比例已出现超过30%的苗头,届时应如何维持电能质量的问题已浮出水面。

如果增设天然气火力发电,或设置电力系统使用的大型蓄电池,虽然可以吸收风力和太阳能的输出功率变化,但需要耗费巨大的成本。因此,欧洲目前的研发热点,是低成本储能(蓄能设备)技术,和配合可再生能源输出功率控制用电方需求的技术。

在丹麦的洛兰岛(Lolland),利用氢气储存风力发电电能的实证项目已经开始实施。其机制是,当风力发电量大,供电量超出需求时,就用剩余的电能电解水,制备成氢气储存在储罐中;在没有风的日子等无法发电时,再使用事先储存的氢气,利用燃料电池进行发电,充分利用电能与废热。

这个项目的实施地点是韦斯滕斯考(Vestenskov),位于洛兰岛最大的城镇纳克斯考(Nakskov)以南5公里处。在当地远离住宅区的海岸附近的空地上,设置了电解水制备氢气的装置,以及压缩氢气进行储存的储罐。

氢气通过导管输送至住宅,利用家用燃料电池热电联产系统发电,供应电能与热能。从2011年开始,已有35栋住宅设置了功率为1.5千瓦的固体高分子型燃料电池(PEFC)。

第二阶段的实证实验将于2013年年底开始实施,计划在约1万栋住宅中设置内置小型制氢装置(水电解装置)的燃料电池系统。如此一来,就可以节省设置氢气输送导管的成本。还可利用制备氢气时产生的废热加热温水存储在住宅内的储罐中以供使用。并且还计划将制备的氢气用于燃料电池车。与蓄电池相比,储氢系统具有成本更低、可以长期储存的优点。

德国和法国也已经开始实施利用氢储存可再生能源的计划。德国正在柏林郊外进行利用风力所发电力制造氢,再把氢气掺入生物燃气中予以供应的实证实验。法国也从2012年1月开始进行尝试,利用其南部科西嘉岛设置的太阳能发电设施的电力制备氢气并储存,并将其应用于燃料电池。

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