2003年8月14日,美國東北部和加拿大東部聯(lián)合電網(wǎng)發(fā)生大面積停電事故。事故影響到美國8個州和加拿大的幾個州,仿佛世界末日來臨,交通癱瘓、公路堵塞、自來水停供,城市頓時陷入一片黑暗與混亂之中。幾千萬居民失去電力供應(yīng),直接損失達(dá)三四百億美元。至于什么原因造成這次電網(wǎng)災(zāi)難,至今也未公布令人信服的調(diào)查報告。但此次電力危機(jī)造成的危害,讓美國當(dāng)局深感憂慮!甚至一度出現(xiàn)很多揣測謠言,如中國黑客攻擊了美國電網(wǎng)等。
針對美國此次電網(wǎng)危機(jī),行事一向嚴(yán)謹(jǐn)?shù)牡聡鴦t特別強(qiáng)調(diào)“分散配置電網(wǎng)”是世界上最安全的電網(wǎng)。采用該方法可以有效避免電網(wǎng)大面積停電。據(jù)《世界報》報道德國目前平均每年停電時間僅為15分鐘左右,與目前世界上不少國家架設(shè)的大面積互連電網(wǎng)相比,德國境內(nèi)的電力網(wǎng)絡(luò)由4家電力供應(yīng)商各自獨立分散的區(qū)域電力網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成。
一旦發(fā)生停電事故,電力供應(yīng)商即可將停電區(qū)域盡快限制在局部地區(qū)內(nèi),而不會造成大面積停電事故。此外,德國與周邊多個國家均有電力進(jìn)出口網(wǎng)絡(luò),在緊急情況下可通過調(diào)度別國電力緩解本國電力緊缺。也就是說“德國電網(wǎng)具有很強(qiáng)的調(diào)節(jié)能力”。
據(jù)了解,早前我國也出現(xiàn)過類似的局部停電事故,雖然范圍較小,但已經(jīng)引起高度重視。1997年的西安、咸陽、渭南、商洛地區(qū)停電;1995年的寧夏大面積停電;1993年的海南大面積停電造成海南全網(wǎng)瓦解;1993年的新疆大面積停電等。因此電網(wǎng)的智能控制、科學(xué)調(diào)峰已是各國關(guān)注的重點。2009年美國總統(tǒng)奧巴馬提出建設(shè)智能電網(wǎng)“SmartGrid”,世界各國也迅速跟進(jìn),我國也把智能電網(wǎng)建設(shè)寫入十二五規(guī)劃。
智能電網(wǎng)解決的首要問題就是電網(wǎng)安全,然后才是經(jīng)濟(jì)高效。由于用電存在峰谷現(xiàn)象,對于用電較大的地區(qū)和時段如何平衡,這是電網(wǎng)智能的一個關(guān)鍵。德國提倡分散配置電網(wǎng)的方法,其實就是強(qiáng)調(diào)的電網(wǎng)的調(diào)配能力。作為幅員遼闊的中國,電網(wǎng)安全運行又有不同的一面。特別是近幾年由于風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電的興起,更是加劇了電網(wǎng)調(diào)峰的難度。
因此我們常常看到,有的地方不僅經(jīng)常出現(xiàn)電荒,而且同時很多發(fā)電站開機(jī)率也極低。例如,50GW的風(fēng)電機(jī)組約開機(jī)率不超過60%;6000萬千瓦的小水電(徑流式)平均棄水率50%~60%;100萬千瓦的光伏電站,日棄光30%,太陽一落山又無電可發(fā);水電棄水、風(fēng)電棄風(fēng)、光伏下雨陰天睡大覺,如果壓力全部加到火電上,環(huán)境污染已是刻不容緩。所以建設(shè)智能電網(wǎng)的關(guān)鍵就是建立大容量儲能系統(tǒng),利用儲能系統(tǒng)既能調(diào)節(jié)高峰用電壓力,同時最大限度的提升電廠效率,這是一個解決電網(wǎng)智能安全、經(jīng)濟(jì)高效的最佳選擇。
化學(xué)蓄電池在電力儲能中的應(yīng)用:日本是世界上使用蓄電池領(lǐng)先的國家。但是以鋰電蓄電池為例,如果把全國平均1小時的棄風(fēng)電能儲入,則需4000萬度容量的鋰電池,成本高達(dá)4000多億。但是電池使用壽命僅僅一兩年的時間,而且污染嚴(yán)重。
抽水蓄能電站的應(yīng)用技術(shù)是目前解決電力儲能調(diào)峰的一種比較好的方式,但是建設(shè)抽水蓄能電站對于地理條件要求比較苛刻。一是要有一定的地勢差;二是必須有一定規(guī)模的水資源。
因此,如何尋找一種不受地理條件限制,又無資源約束,同時對環(huán)境無任何危害,且使用壽命長、效率高的儲能方式,才是建設(shè)智能電網(wǎng)的關(guān)鍵。目前以美國、西班牙、德國、南非、中東、印度、澳大利亞為代表的十幾個國家正在大力發(fā)展太陽能光熱發(fā)電。作為一種新的能源電力,太陽能光熱發(fā)電之所以在近幾年得到迅猛發(fā)展,它的最大優(yōu)勢就是帶有儲能系統(tǒng),可以實現(xiàn)連續(xù)發(fā)電。
太陽能光熱發(fā)電采用一種什么樣的儲能技術(shù)呢?——高溫熔鹽儲能技術(shù)。該技術(shù)就是利用白天的光照把蓄熱介質(zhì)熔鹽加熱后存儲起來,到了夜晚再釋放出來,通過換熱產(chǎn)生蒸汽推動汽輪機(jī)發(fā)電。江蘇太陽寶新能源有限公司旗下的江蘇中儲能源裝備有限公司近幾年來一直致力于高溫儲能技術(shù)的研發(fā)和制造。
近期已經(jīng)成功開發(fā)出20MWh熔鹽儲能發(fā)電系統(tǒng),不僅效率高而且運行安全可靠,使用壽命長沒有任何污染排放,對于電力存儲無疑開辟了一條嶄新的道路。目前國家正在大力提倡發(fā)展風(fēng)力、光伏等新能源發(fā)電產(chǎn)業(yè),減少污染嚴(yán)重的火力發(fā)電。但是大量風(fēng)力、光伏發(fā)電的上網(wǎng),又給整個電網(wǎng)調(diào)峰帶來很大的壓力。如何保證電網(wǎng)的高效安全運行,最好的辦法就是建設(shè)大容量儲能系統(tǒng)。