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卢安武:加大可再生能源电力供应

导读: 长期以来,许多电力界人士一直认为,风能和太阳能光伏这两种随着时间推移不断变化的可再生能源,在确保可靠性的前提下,其发电量在电力供应中只可能占几个百分点而已。但现在仍持这种观点的人会看到愈来愈多的现实挑战。

卢安武:加大可再生能源电力供应

  由于电网运营商们有效运用各种技术,高比例可再生能源证明他们能够可靠地提供电力供应。

  长期以来,许多电力界人士一直认为,风能和太阳能光伏这两种随着时间推移不断变化的可再生能源,在确保可靠性的前提下,其发电量在电力供应中只可能占几个百分点而已。但现在仍持这种观点的人会看到愈来愈多的现实挑战。

  我们看到,通过结合应用五种技术,德国和其它一些国家正在以高比例的可再生能源为他们的电网提供电力,且效果十分成功。这五种技术包括:1)在地区和国家相互连通的电网中充分利用各种发电资源;2)提高可再生能源发电的预报和预测;3)整合可调度的可再生能源;4)增加分布式储能;5)有效利用需求侧管理。

  发电方式的多样性和互联电网

  在德国,可再生能源发电量在2012年发电总量中占比达23%。在丹麦,可再生能源发电量在发电总量中占比甚至达到了惊人的41%,其中仅风力发电的占比就达到了2013年全年发电总量的33%,当年12月单月占比高达54.8%。这两个国家拥有欧洲最稳定的电力供应系统,其可靠性比美国电力供应体系高出约十倍。

  这两个国家均与两个或多个邻国交换电能,帮助平衡风力发电场和光伏不断变化的电力输出。比如,当丹麦的风机发电量超额时,就会向其他国家出口,发电量不足时,就从斯堪的纳维亚电网进口水电电能。不过,这种电网互联可能并不像多数人想的那么重要。

  2013年上半年,处在欧洲电网边缘的西班牙的可再生能源发电量占其总发电量的49%,而与其接壤的葡萄牙的可再生能源发电量占比达到了惊人的70%(风力发电和太阳能发电占比分别为29%和30%,不包括水电)。西班牙2013年全年的发电量中,32% 来自可再生能源(不含水电的30%)、葡萄牙47%的发电量来自可再生能源(不含水电的44%)。在与英格兰和威尔士接壤的电力净输出国苏格兰,40%的发电量来自可再生能源(不含水电的36%)。

  短时期内,可再生能源发电量占比较高的前四位国家,分别可以实现70%、136%、61%、和100%的可再生能源供电。科罗拉多州的 Xcel 能源公司,去年一年的风力发电量就已超过60%。

  更高的预报能力和可预测性

  现代光伏发电和风力发电均是已知的最可靠的发电技术(从技术方面看,可用率往往高达98%-99%),但是它们的输出功率会受时间和天气的影响而大幅变化。不过,一台电机不只驱动一个负载;所有电机会合在一起为电网服务,即所有电机整合在一起来驱动所有负载。因此,德国电网巨头公司 RWE 与西门子公司合作,整合各种不同的可再生能源以稳定电力输出。

  这种稳定和可靠的电力供应依靠的是对许多变量的筹划调控,所以必须准确预报电力输出的变化。尽管准确性还有待提高,但是预报能力的发展已经实现了光伏发电和风力发电比电力需求更容易预测。例如,在一个多暴风雨的冬季月份,法国电网运营商报告的全国实际风力发电量与其提前一天预报的发电量(见如下图示)已十分接近。较少的误差在电能实际调度上网前的几个小时内也消失了。

卢安武:加大可再生能源电力供应

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