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2.5 可再生能源与智能电网

风力发电与太阳能发电输出不稳定,虽然短期储能可以进行部分电力调节,但还是会产生电力剩余。为了充分利用这些绿色能源产生的剩余电能,就需要长期储能系统,利用“电转气”的新技术制氢或合成甲烷,或者把电能转化为热能,以便存储。德国天然气管网和地下存储基础设施相对完备,可以用可再生能源产生的电能制氢或合成甲烷,然后注入天然气管网或者存到大规模天然气地下存储设施中。“电转气”制造的气体还可以进一步制造甲醇等液体燃料,此过程也可以称为电转燃料或电转液。当需要电能时,存储的氢或者燃料可以通过不同方式(燃气轮机或者燃料电池)转换成电能进入电网,形成闭碳循环。

从系统全局来看,综合考虑可再生能源电站布局,与传统电站协调发展,智能电网和储能系统的完善也使传统电站与可再生能源电站在动态中形成有机统一,传统电站更低的成本及更高的发电效率可以弥补可再生能源发电的不稳定性(图2.12)。

图2.12 光伏发电提供电能的时间段

例如,初始的燃煤电厂不能以低于50%的负荷运行,但随着技术改善,现在已经能以低于20%的负荷运行,新的技术正在研究开发中,即保证负荷低于10%时的运行(Juniohann et al.,2014),由此保证电力需求波谷时电网可以高负荷运行,可再生能源发电供应充足时进行低负荷运行(图2.13)。

图2.13 煤炭发电机组

另外,德国联邦政府正计划逐步放弃核电厂,高额的投资和对环境的高风险,导致核电并不是最佳的能源利用方式(Bruninx et al.,2013)。目前,核电站仅作为强大的调峰电厂的备用应急电站,用以保证可再生能源作为基本负荷使用的安全性和可行性,同时也可以满足节能的需求(图2.14)。

图2.14 核电站发电机组(N-TV)

德国联邦政府在致力于节能减排、优化能源结构的同时,将可再生能源产业作为新的经济增长点,促进内需,增加相关行业就业,促进相关技术产业发展并带动区域经济发展,实现了环境效益、经济效益、社会效益的统一。 k39f4q8slT4CDjmWrZsK6JOKcyXtbC7EIKbUvoT5oXuEGnsiKmhzxS3XDTLjIKtN

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