利用“水”、“热”、“冰”的节电和储藏
通过控制水的使用方法,能为电力供求平衡做出巨大贡献。据称自来水局要消费全美总用电量的7%。自来水设施在抽水、蓄水、导水、净水和送配水过程中要使用水泵,会消耗大量电力。在光伏发电高峰期有剩余电力时可利用水泵抽水及蓄水,在电力需求急剧上升的傍晚时段减少水泵的使用。抽水蓄能电站利用剩余电力,将下游水库的水抽到上游的水库中,在傍晚至夜间的用电需求高峰时用抽上来的水发电。水利局也可以这样利用水来储藏能源。
据称目前全美使用着约4500万台电热水器(图4),且热水器占一个家庭总用电量的9%。热水器的使用集中在使用淋浴的早上和晚上。白天可利用光伏电力将水烧开存储在储水槽中,在之外的时段供应热水。这样,就能利用热水器储藏能源。
图4:美国各地区的电热水器导入率。夏威夷州的导入率为美国最高(出处:Regulatory Assistance Project)
夏威夷州的电热水器渗透率为全美最高,达到60%。该州导入了利用光伏发电“蓄热”,以削减高峰电力需求的试点计划。根据Lazer的分析,热水器年均消耗4522kWh电力。这相当于约2.2kW的光伏发电设备的年发电量。这一数值乘以4500万台电热水器的数量,理论上用电量将达到约100万MW(100GW)。就是说,只要灵活利用电热水器,就能吸收这么多的光伏发电装机容量。
与电热水器一样,也可以利用冰蓄热空调系统,使用白天的光伏电力缓和夜间的用电高峰:白天制造制冷用冰,避开用电高峰时的电力消费。Lazer认为,利用电热水器和冰蓄热空调系统的能源储藏要比蓄电池性价比更高。
将电力消费移到白天
日本以核电的运转为前提,设定有“深夜优惠”等资费方式,对夜间的过剩电力定价较低,而夏威夷州部分地区已经出台了与光伏发电高峰时相应的“白天优惠”措施。并且,为了缓和傍晚至夜间急剧上升的电力需求,还出现了通过将电力消费需求由傍晚移到其他时间,并改良电费制度和制定需求响应(DR)计划,以促进消费者多用包含可再生能源在内的新电源的动向。
顺便一提,通过导入并实践10项战略得知,能将最高需求与最低需求的差由1800MW降至一半以下的660MW,负载率(LoadFactor)由73.6%上升至86.5%,能够更加充分地利用电力设备的能力(图5)。
图5:上为导入战略前的曲线(蓝线:总需求,绿线:实际需求)。下为利用战略使实际需求与采取战略前的总需求达到相同水平时。绿线的实际需求接近平缓(出处:Regulatory Assistance Project)