隨著分布式能源和可再生能源發電的迅速發展,電網靈活性大大提高,環境友好,經濟高效,同樣是未來電網的基礎要求。中國科學院院士盧強在論壇中提出,建立智能微電網群將使電網的靈活性大幅提升,而壓縮空氣儲能新技術的發展,也將為新能源發電儲能提供了新的思路。
“優化”:未來電網發展的主要目標
從根本上來講,優化,是智能電網最本質的特征。智能,意味著電網能自主自動完成更多的人工操作,避免更多的失誤,節省更多的時間,滿足用戶更多的需求。盧強院士認為,未來電網的發展,是研究如何做好電網優化,把“好”做到“更好”。
未來的電網,通過信息技術和計算機技術進行調度,能實現電力系統的完全閉環。一旦發生大事故,對于調度控制來說,計算機的準確性與速度將大大高于層級決策的人工方式。而這只是實現電力系統改造升級的一個方面。
盧強院士認為,未來電網將是大電網與微電網的結合體,即超大型骨干網架和分布式微電網的結合體。大電網的堅強架構是微電網發展的前提條件。而微電網具有污染物零排放、接納清潔能源、超強調節能力的特征,恰好為大電網提供補充。
微電網的發展,智能化是不變的趨勢。盧強院士提出了智能微電網群的概念,智能微電網具有微電網的所有特征,特別是零碳排放的特征。它能自動實現發電、儲電、自用電以及與外部配電網交互電量的趨優化控制,優化微電網內部的保護系統,控制系統還能實現微電網與外部配電網“并網”與“離網”的干擾極小化。
第三次工業革命讓傳統科學與信息科學緊密聯合,未來的電力系統應具有機器人的性質,盧強院士舉了一個恰當的比方。電力系統理應實現人對于用電需求的各種意志,并能自主自動進行事故研判和處理,未來的電網調度、遠程控制、需求響應的技術發展仍有更多的空間。
壓縮空氣儲能:未來的電能“儲蓄罐”
論壇上,盧強院士提到的一種儲能方式引起了大家的濃厚興趣。
在全球氣候環境面臨嚴峻挑戰,化石能源無法滿足發展需求的大前提下,可再生能源的開發與充分利用尤為重要。清潔能源的污染零排放、可再生的特性讓開發者大為樂觀,但其不穩定性也給電網技術發展提出了艱巨的挑戰:如何緩解間歇性能源接入對電網的沖擊?或者說,如何把這些“任性”的新能源發電儲存起來,成為電網調峰的新武器?
現在電力儲能的“標配”是蓄電池。而這種延續已久的儲能方式也有缺陷:價格高、壽命短、體積大,有時候甚至需要專用的大廈進行蓄電池的存儲,而且,電池的更換與報廢過程中對環境的污染也不容忽視。
盧強院士在論壇中分享了電量儲能的一項新技術——壓縮空氣機儲能,即用棄風、棄水、棄光的電來壓縮空氣,將空氣壓縮在一個能裝200個大氣壓的容器內,等到要用的時候,再將壓縮空氣噴放出來,沖動渦輪機,帶動機組進行發電。
壓縮空氣儲能有三個典型優點:使用壽命長;環境友好,零碳排放;冷—熱—電三聯供,綜合利用效率高。舉一個例子對比,同樣儲能20萬千瓦時,同樣使用40 年,鋰電池的平均壽命為8年,即每5年就要更換一次,全壽命周期投資需10億,而壓縮空氣儲能系統平均壽命為40年,全壽命周期投資只需要1.8億,其使用壽命與經濟性遠勝于鋰電池。
再舉個例子,這套系統在儲、發4萬千瓦時電的情態下,能夠供應1800噸120攝氏度的熱水和溫度為4~5攝氏度的2萬2千平米的冷氣覆蓋面積,供暖所用熱量約可覆蓋1500戶,而4~5攝氏度的冷風正好是夏季蔬菜和水果保鮮所需求的資源。這種電熱冷三聯供的儲能系統被證明是最節能的儲能系統。
目前,這套系統的科學性已經被驗證。盧強院士介紹,在安徽省蕪湖市國家級高新科技開發區,就有一套500千瓦的壓縮空氣儲能系統,運行一年證明符合設計要求。這套我國自主創新的儲能技術,給未來電網智能化發展提供了新的實踐路徑。