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海外之声 | 华尔街日报:储能虚拟电厂,改变气候的重要技术之一
2022-04-28
科技能拯救世界气候吗?如果可以的话,是哪种技术呢?
联合国一个小组的气候专家最近对气候科学的状况表示担忧,称过去十年人类活动产生的平均每年温室气体排放量是有记录以来最高的。他们说,如果各国有希望实现 2015 年《巴黎气候协定》(Paris Climate accord)中规定的目标,就必须迅速做出重大决定,不再使用化石燃料。
《华尔街日报》最近询问能源学者和研究人员,他们认为哪些气候技术突破最具变革性,能够拯救世界气候。一些人谈到了新兴的正在探索中的技术;其他人则表示专注于现有技术的研究,也可用于帮助世界实现到2050年净零碳排放的目标。
以下是他们认为最有希望改变气候的技术方向:新型储能技术、光伏微电网、核电的建设飞跃、净化空气、电动汽车电池的创新、新型高效空调装置等。
其中,新型储能技术光伏微电网被认为是科技创新助力实现零排放的重要路径。
新型储能技术
Amy Myers Jaffe 是塔夫茨大学弗莱彻学院气候政策实验室的研究教授兼常务董事。他表示:“新型储能是扩大可再生能源使用的关键技术,可在用电需求低的时候收集太阳能和风能,以便在以后需要更多电力时重新部署,使用原先储存的电力。好消息是,尽管新型储能的供应链存在瓶颈,但美国家庭和电网安装的电池数量创下了历史记录。坏消息是,目前电池储能技术只能提供几个小时的存储时间,现在需要更强大的新型储能系统,可以延长电力存储的时间或扩大存储的规模,这样更适合太阳能和风能的存储。”
目前有以下两种新型储能的解决方案。
1、虚拟电厂
目前,一种称为虚拟电厂的储能配置出现了,它具有扩大可再生能源使用的巨大潜力。虚拟电厂系统允许当地公用事业公司或电力分销商收集存储在多个家庭电池系统中的多余能量,并在需求激增或发电短缺时将其反馈给电网
2、固态金属空气电池 
固定金属空气电池,例如铁空气电池,每公斤存储的能量虽然不如锂离子电池多,但铁空气电池胜在更便宜,因此从经济角度选择铁空气电池的话,则需要更大、更重的电池来储存能量。铁是一种储量丰富的金属,而且这种电池的化学作用是通过金属与空气的相互作用来实现的,电池可以调整尺寸和安装的方式,以在数天或数周内储存和释放大量电力。虽然铁空气电池由于重量和尺寸大而不能用于汽车,但经过改进的大型铁空气电池有望在未来几年内成为可再生能源的重要新方案,以应对一年中可再生能源产量持续下降和不稳定的的时期。
光伏微电网
Alexandra von Meier 是加州大学伯克利分校电气工程和计算机科学系的兼职教授,她还在加州能源与环境研究所和社会信息技术研究中心(Citris)指导电网研究项目。对此,Alexandra von Meier表示:“如果气候技术也能解决能源消费者今天面临的痛点,那么它们值得在全世界大规模地推广使用。在信息技术的赋能下,光伏微电网有望成为这样的解决方案,能够同时实现减缓和适应气候变化的工作。”
在能源方面,人们真正想要的是什么?答案是安全有保障的能源供给。这就意味着人们需要健康、安全、舒适的能源环境,需要让消费者知道即使在能源短缺期间——例如极端天气事件或野火相关的停电,能源供给也能满足人们的基本需求。
光伏微电网在本地网络中为家庭设备生成、存储和分配清洁能源,为上述需求提供了强有力的保障。它可以与主电网集成或断开,并在主电网受到压力或下降时自主运行,保障能源供给。目前光伏微电网的物理部件——太阳能电池板、电池和逆变器,已经根据现有的实际应用在不断改进中,趋于成熟。不过,新的和即将出现的技术——能够将这些不同的分布式能源实时控制、灵活协调。
借助物联网和大数据等科学技术,光伏微电网现在可以在当地测算能源需求以匹配可用资源,从而减少公用事业需要的发电厂数量,保留备用的电力资源。这种方式,关键是让消费者能够将灵活的能源使用(例如操作按摩浴缸)与基本需求分开,现在可以通过智能电器和服务面板的手机应用程序来完成。同时,通过现代化的通信电路开关设备,用户群之间的连接可以根据需要进行开启或关闭。在大多数情况下,光伏微电网将保持与主电网的连接,根据需要输入或输出电力以帮助电网平衡负载。但是,在紧急情况下,它们可以作为不同大小的电力岛安全运行,以维持重要的电力服务。
这种灵活适配电力需求的解决方案将兼顾当地安全和经济效益两个方面,同时能够通过宏观电网获得廉价的大容量能源。通过这种方式,光伏微电网可以成为应对气候挑战的灵活且经济实惠的解决方案。
全球洞见与新闻分享
不同的电力市场规则和机制下,虚拟电厂的功能和商业模式有所不同。我们持续关注全球各地在VPP领域的创新和发展,与行业同仁共同以技术驱动低碳未来。
例如:Tesla澳大利亚的Autobidder主要以参与FCAS调频辅助服务为主,确保NEM电力频率的稳定;欧洲最大虚拟电厂 Next-Kraftwerke主要是在为风力发电和光伏发电企业提供可控负荷的电力能源,帮助这些清洁能源企业实现电力市场的偏差考核,避免风光发电预测不准确部分的市场惩罚损失;中国在技术和市场前沿探索的虚拟电厂PowerShare目前主要是以人工智能技术对负荷预测、分布式储能和微电网边缘计算控制实现需求侧响应,实现对电网的削峰填谷等功能。