德國(guó)可再生能源電池技術(shù)獲新進(jìn)展 新舊能源并存

    3年前的一天早上，通用電氣（歐洲）能源管理公司德語(yǔ)區(qū)總裁凱文·皮耶齊被頂頭上司請(qǐng)進(jìn)了辦公室。對(duì)方遞給他一張餐巾紙，上面用圓珠筆潦潦草草畫了幾筆示意圖：“昨晚和朋友喝酒，說(shuō)到德國(guó)的能源轉(zhuǎn)型，我們覺得現(xiàn)有的電力管理體系肯定會(huì)過(guò)時(shí)。未來(lái)一定要有一套智能化管理系統(tǒng)，以及電力儲(chǔ)存系統(tǒng)來(lái)配套。這是我們創(chuàng)造一個(gè)示范性太陽(yáng)能和燃?xì)饣旌习l(fā)電系統(tǒng)的構(gòu)想，你看啥時(shí)候能完成？”皮耶齊立即召集工程師們開會(huì)，一圈審議程序走下來(lái)，大家表示難度不小，卻都躍躍欲試。

    近日，記者來(lái)到通用電氣（歐洲）能源管理公司參觀。皮耶齊說(shuō)，這個(gè)“餐巾紙上的構(gòu)思”今年5月已變成現(xiàn)實(shí)。不僅工廠用電自給自足，而且能出售給公共電網(wǎng)。尤為關(guān)鍵的是，“我們這套系統(tǒng)演示了可再生能源與傳統(tǒng)能源并存同步，在技術(shù)上是可行的，在商業(yè)模式上也能盈利”。據(jù)介紹，這套系統(tǒng)內(nèi)含600千瓦屋頂太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)、400千瓦燃?xì)鉄犭娐?lián)產(chǎn)系統(tǒng)和200千瓦電池儲(chǔ)電系統(tǒng)。

    德國(guó)聯(lián)邦外貿(mào)與投資署專家托比亞斯·羅特哈徹指出，儲(chǔ)電系統(tǒng)是通用電氣混合發(fā)電系統(tǒng)的核心。事實(shí)上，儲(chǔ)電系統(tǒng)也是德國(guó)能源轉(zhuǎn)型突破瓶頸的中期解決方案。2011年，德國(guó)政府宣布了能源轉(zhuǎn)型計(jì)劃，決定到2022年徹底放棄核電，到2050年使可再生能源占發(fā)電比例達(dá)80%以上。如今德國(guó)各地已安裝了130多套可再生能源系統(tǒng)。2014年，可再生能源在德國(guó)共發(fā)電1606億千瓦時(shí)，占總消耗電量的27.8%，超過(guò)硬煤、褐煤及核能，首次成為德國(guó)頭號(hào)發(fā)電大戶。與此同時(shí)，能源轉(zhuǎn)型面臨的一塊硬骨頭也越來(lái)越難啃：可再生能源靠天吃飯，在沒有風(fēng)的陰天，如何保證8000萬(wàn)人的生產(chǎn)生活用電？電網(wǎng)的運(yùn)營(yíng)需要穩(wěn)定頻率，風(fēng)能和太陽(yáng)能每天大起大落，如何防止波動(dòng)引發(fā)停電事故？目前的權(quán)宜之計(jì)是維持傳統(tǒng)電廠運(yùn)轉(zhuǎn)，在滿足基本負(fù)荷的同時(shí)充當(dāng)“備胎”，但它與能源轉(zhuǎn)型的大目標(biāo)相悖。而且，傳統(tǒng)電廠必須維持70%以上的產(chǎn)能才可具備電力調(diào)節(jié)的靈活性，否則將影響電網(wǎng)穩(wěn)定。

    反復(fù)研討之后，德國(guó)各界把“突圍”的重?fù)?dān)壓在了電力儲(chǔ)存系統(tǒng)上。中短期目標(biāo)是讓電池儲(chǔ)電系統(tǒng)充當(dāng)電網(wǎng)“穩(wěn)壓器”，當(dāng)可再生發(fā)電能力超過(guò)用電需求時(shí)，把多余的電力儲(chǔ)存起來(lái)；晚上風(fēng)力不足或沒有太陽(yáng)的時(shí)候，釋放儲(chǔ)存的電力。羅特哈徹表示，由于光伏組件系統(tǒng)和電池價(jià)格不斷下降，到2016年初，搭建屋頂光伏發(fā)電系統(tǒng)和儲(chǔ)電系統(tǒng)的成本將實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)平價(jià)。也就是說(shuō)，今后用戶安裝了屋頂太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)，不僅可以自用，在扣除補(bǔ)貼的情況下，賣給公共電網(wǎng)還能賺錢。目前德國(guó)有超過(guò)20%的新光伏設(shè)備銷售之初就安裝了太陽(yáng)能蓄電池。今后幾年，蓄電池將成所有新裝光伏發(fā)電設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)配置。

    電池系統(tǒng)的另一個(gè)應(yīng)用是建造電池發(fā)電廠，直接參與電網(wǎng)管理。德國(guó)梅前州去年建成歐洲最大的一個(gè)商用電池發(fā)電廠項(xiàng)目，使用了2.5萬(wàn)塊電池，占地約一個(gè)學(xué)校體育館大小，裝機(jī)容量5000千瓦。今年3月德國(guó)發(fā)生日食，電池廠以不到200毫秒的反應(yīng)速度向公共電網(wǎng)輸電，比普通電廠電力平衡系統(tǒng)要快3000倍，驗(yàn)證了它在穩(wěn)定電網(wǎng)、應(yīng)對(duì)停電事故方面的能力。承建該電廠的德國(guó)尤尼科斯公司新聞發(fā)言人菲利普·菲爾門澤對(duì)記者表示，他們的優(yōu)勢(shì)在于設(shè)計(jì)智能高效的儲(chǔ)電管理系統(tǒng)，變壓器之間通過(guò)電網(wǎng)頻率就能直接“相互對(duì)話”。

    記者參觀了尤尼科斯公司在柏林西郊建造的技術(shù)中心，這里集成了1000千瓦到6000千瓦的高能鈉硫電池系統(tǒng)、200千瓦的高效鋰電池系統(tǒng)、兆瓦級(jí)智能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、太陽(yáng)能和風(fēng)能模擬系統(tǒng)，以及1000千瓦的儲(chǔ)能電池柴油發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，用于研發(fā)和測(cè)試電池儲(chǔ)存管理軟件。德國(guó)聯(lián)邦外貿(mào)與投資署專家安娜·布羅伊蒂加姆表示，把這么多的可再生能源系統(tǒng)都集納在同一個(gè)屋檐下測(cè)試，這樣的技術(shù)中心在世界上也是少見的。據(jù)介紹，尤尼科斯已在德美英等國(guó)建成了20多家電池發(fā)電廠。

    羅特哈徹說(shuō)，德國(guó)也在對(duì)長(zhǎng)期的儲(chǔ)電方案進(jìn)行研究。比如將水分解出氫氣儲(chǔ)存，需要時(shí)再用氫氣燃燒發(fā)電。去年德國(guó)100家地方電力公司聯(lián)手建造了一個(gè)試點(diǎn)工廠，在轉(zhuǎn)換過(guò)程中只有23%的能源損失。羅特哈徹認(rèn)為，當(dāng)前世界可再生能源格局中，美國(guó)和日本優(yōu)勢(shì)是在應(yīng)用，德國(guó)則在技術(shù)開發(fā)上有優(yōu)勢(shì)，中國(guó)擁有龐大市場(chǎng)和堅(jiān)實(shí)的新能源制造業(yè)。德中兩國(guó)應(yīng)該攜手合作，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，充當(dāng)可再生能源發(fā)展的火車頭。<