走近“瓶裝陽光”的夢想

對於電力工業來說,保證電力的穩定供應是它最重要的目標。然而,為了達到這個目標,

電力工業卻要克服許多難以想像的困難。首先,用電量隨一天內的時間波動,通常是在晚上達到用電高峰,再加上用電量隨季節波動,使得夏季晚上的用電量比春秋的白天要高一倍以上;其次,隨著更多的可再生能源如太陽能發電和風能發電併入電網,使得電力供應進一步受到天氣的影響,面臨日益嚴重的“間歇性”供電問題;更不用說由於大氣候變化造成更多的極端性天氣事件,如颶風、暴風雪、水災等所帶來的不可預知的供電中斷。

多少年來,供電行業一直渴望能找到一種方法,把非高峰期的電能存儲起來,供高峰期使用,這就像人體把多餘的能量轉化為脂肪細胞儲存在體內,並且在需要的時候再還原為能量一樣。然而,由於技術上的限制,目前還無法實現這種大規模儲存電能的夢想,發電廠只能靠啟動備用發電機組的方法滿足高峰期的的電力需求。然而,這些備用發電機組大部分時間都處於閒置狀態,大大浪費了發電的資源,增加了發電的成本。

近年來,領先的電力公司、全國的一流大學和國家實驗室的研究人員、矽谷的初創企業都在尋找有成本效益的存儲電能的方式,有幾種不同類型的存儲技術正在開發之中。其中,有一種是抽水蓄能方法,它利用兩個處在不同海拔高度的水庫,在電能需求低的時候用水泵把低海拔水庫中的水抽到高海拔水庫儲存,而在電能需求高的時候,把高海拔水庫中的水釋放到低海拔水庫,並且通過渦輪機發電。另一種是飛輪儲能方法,它利用一個高速運轉的飛輪來產生一個動能電池,儲存電能。不過,這些技術離開實用尚有一定距離,目前比較接近實用的還是用各種類型的固定蓄電池,如鋰離子電池、硫化鈉電池等。不過,開發蓄電池儲能的過程一直進展緩慢,只有一些小試點項目,沒有大規模的實際應用。

最近,PG&E向報界展示了它的Yerba Buena電池儲能試點工程,堪稱電池儲能技術的一個里程碑。這個位於San Jose東南部Evergreen Valley 學院山坡上的設施耗資1800萬美元,採用由日本NGK公司生產的硫化鈉蓄電池,可以在電能需求低的時候,以4000千瓦的功率儲存大約6個小時電力,然後在供電高峰期間,將儲存的電能送回電力網,以平衡供給和需求。

加州有一條法律,要求電力公司從可再生能源如太陽能和風能獲取33%的電力,被廣泛譽為加速加州的清潔技術經濟。而加州公共事業委員會最近又通過一項開創性的能源存儲授權提案,要求加州的三大電力公司(太平洋天然氣和電力公司PG&E,南加州愛迪生公司和San Diego天然氣和電力公司)在2020年前購買1.3吉瓦(gigawatt)電能儲存設備,大約能供應近100萬個家庭。一旦大量的能源可以存儲,電網就能更好地利用太陽能、風能和其他技術產生的電能,就可以更好地管理無法預測的事件如風暴和森林大火造成的電力中斷。

加州所通過的能源存儲授權是全美第一個,因而受到全國各地密切關注。波士頓的一位能源存儲諮詢師說:“這是變革性的,將對能源存儲行業發展產生巨大的影響,其他州的監管機構正在考慮這個先例。”位於弗吉尼亞州阿靈頓的AES Energy Storage公司的總裁認為,加州的項目開闢了一個新的領域,因為新的解決方案必須符合成本效益,這是實施方案可行性的關鍵。該公司使用鋰離子電池存儲技術,已經在美國各地安裝了10萬千瓦的電能存儲設備,被認為是該行業的領頭羊。

能源存儲授權對於未來的電費有什麼影響要等到電力採購過程開始以後才能知道。加州的提案要求電力公司在評價電能存儲技術的時候要著重考慮成本效益,因為電能存儲是一個新的、正在發展的市場。整合可再生能源是一個複雜的過程,隨著更多的太陽能和風能進入電網,其複雜性越來越高。我們需要在開發這個市場的過程中,看清楚它的潛力。

今年夏天,在舊金山舉行的太陽能行業會議上,加州州長佈朗在講話中說:“外面有充足的陽光,我們要把它存儲起來,我們需要瓶裝陽光。”PG&E的電池儲能試點工程竣工和加州公共事業委員會開創性的提案,使我們朝實現“瓶裝陽光”的夢想又靠近了一步。

文/記者 湯毅堅

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