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美國西部電網35%的電力可來自可再生能源

2010-12-16 13:48:16 國際能源網

據美國當地媒體綜合報道,科羅拉多州戈登市的國家可再生能源實驗室(National Renewable Energy Laboratory,NREL)的一份新的研究表明,美國西部超過三分之一的電力可以取自風能和太陽能,且不需要安裝大量后備電力設備,而且這些可再生能源的發展大多數都不需要建設新的州際傳輸線。但是研究指出增加電網中可再生能源的量需要智能規劃以及公共事業單位間的協同合作。

可再生能源實驗室的發現提供了強有力的抗辯論據,以駁斥現有的電網不足以應付增加的可再生能源電力的觀點。加利福尼亞和其他州要求公共事業單位在電力中大量使用可再生能源,但一些專家警告說應對風能和太陽能不穩定性的措施代價昂貴。最極端的情況是,他們估計,每安裝一兆瓦的風能電力,就需要一兆瓦的傳統電力,以應對無風情況。但是國家可再生能源實驗室的研究表明(和最近其他一些研究結果相似),這種成本可以很小,尤其是在西部。 

美國電力研究所(Electric Power Research Institute)的電力供應和應用項目經理丹尼爾•布魯克斯表示,這比人們想像的低得多。即使風場要自行支付必要的電網升級和后備電力的費用,他們的電價仍然具有競爭力。

國家可再生能源實驗室正在考慮一個方案,其中西部州全年生產的電力中30%來自風力渦輪機,5%來自太陽能——大部分來自太陽能熱力發電廠,通過收集太陽光產生高溫和水蒸氣發電。研究人員希望太陽能熱力發電廠能以某種形式儲存熱量,雖然不是所有計劃中的電廠都能做到。該項研究使用了具體的風速、太陽光輻照度和電網運營的數據。然后委托通用電氣的能源研究人員利用這些數據模擬各種風能和太陽能發電方案的影響。

研究人員發現保持新型后備電廠數量最低的一個方法是,擴大收集可再生能源的地理區域。如果公共事業單位能利用來自幾個州的風能和太陽能,而不僅僅是當地的,那么一個地方的風速下降可以由另一個地區的風速上升彌補,而某地的太陽能板被云遮住也能由其他陽光燦爛的地方彌補。

這樣,用于補充電力不足的傳統后備發電廠的數量就少多了。據國家可再生能源實驗室的研究估算,僅靠當地資源會使電網的不穩定性增加50倍。盧說,這是個“巨大的增幅”,使得當地的公共事業單位無法平衡后備電力和其他來源電力的使用。如果能整合來自幾個州的資源,增幅將少于兩倍。

增加公共事業單位之間的合作還能使各個單位保留能容納這些不穩定的電量。亞利桑那州的一家公共事業單位可以依賴懷俄明州的煤炭發電廠補充太陽能電力的不足。

仍然會有一些時候,糟糕的天氣預報和需求量高使得后備電廠不足以補充電力。但是根據國家可再生能源實驗室的模型,這種情況會很少發生——1年中僅有89小時,或者1%的時間。為這么少的時間,建造后備發電機補足差額是不經濟的。但是國家可再生能源實驗室找到了一種叫做“需求響應”(demand response)的策略,防止電網在壓力下崩潰。比如,“需求響應”已經在德克薩斯州得到了運用,彌補風力發電的突然降低。

在“需求響應”中,公共事業單位向用戶——主要是商業用戶——發出信號,請求他們切斷電力,作為回報,會給他們優惠的電價。切斷的電力足以平衡電網。與建造后備電廠相比,有效而且廉價得多。

最初,在各個州之間分配可再生能源不需要大規模的新的州際傳輸線,因為西部已經有足夠的傳輸線——如果經營者已做好準備接納多余電力。雖然需要一些額外的區域性的電線,傳輸來自可能在偏遠地區新的可再生能源電廠的電力,但是不需要新的州際傳輸線以配合提供全年電力20%的風場以及提供3%電力的太陽能電廠。

這與美國東部形成了對比,在東部,可能需要建造長距離輸電線將電力從中西部傳輸到海岸邊需求較高的城市,因為中西部的風力較強但需求較低。30%的風力電力和5%的太陽能電力需要更多的輸電線路,在西部,這很容易就能及時造好,使可再生能源達到這么高的水平。

舉個例子,除了大區域的共享電力,公共事業單位還可以通過改變他們的安排極大地減小不穩定性。現在公共事業單位可用算法提前一天預測需求,然后每小時安排電力生產。這種每小時的變化,即當公用事業單位預計需求降低,減少煤炭發電廠的發電量時,實際上增加了電網的不穩定性。更頻繁的安排變化可以解決這個問題,使其更準確的與可再生能源相協調。這在技術上并不是一個挑戰,盡管可能需要軟件更新——主要是改變做事方法。

但是,面對可再生能源的規定,以響應緩慢而著稱的公共事業單位顯示出了一些改變的跡象。需求是很迫切的,因為美國的有些地區已經開始相對較多地依賴風電,至少在某些時間內。在德克薩斯州的一些地方,有些時候風電占到了電網電力的四分之一,盡管它只占全年總電力的6%多。在美國西北部的博納威爾電力管理局,在一小段時間里,一半的電力來自風能。公共事業單位看著越來越多的風電和太陽能電力進入電網,他們擔心自己無法管理這些。

 




責任編輯: 中國能源網

標簽:美國西部 電網