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韩华
复合型能源为何受宠?五大缘由,带您一一细解
发表于:2018-07-23 17:12:04
来源:索比光伏网

如何实现能源转型?复合型能源技术是关键。它集电、热、交通能于一身,并高效利用可再生能源。全球经济“无碳化”路在何方?路,就在复合型能源这条“独木桥”上。实现Energy Supply 4.0,数字化扮演抛砖引玉的角色,而复合型能源则是“铺路人”。

缘由一:复合型能源让能源体系更加高效

纵观当今能源格局,可再生能源比例正不断扩大。根据REN21发布的《2018全球可再生能源利用报告》,2016年,全球最终能源消费中,可再生能源占比近20%。此外,根据德国弗劳恩霍夫太阳能系统研究所(Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems)统计数据,2018年上半年,德国净发电量(即家庭、企业用电量)中,可再生能源贡献占比高达41%。论在全球能源供应中的地位,风能、光伏发电的地位不容小觑。唯一美中不足的是,太阳能、风能无法召之即来,因此,无法稳定供电。而一旦这两种能源供应饱和,则会造成产能过剩,而需求侧无法消化的情况。在这种情况下,只能减少电厂所发的可再生能源电力,多发出来的电,就会白白流失。


哪儿需要,就让能源流向哪儿

胜任“指挥官”一职者,非复合型能源莫属。它可让能源在不同行业间自由流动。毕竟,能源种类繁多,电能只是其中之一。就拿供热和交通两大领域来说,当前,依然要靠化石燃料来供能。根据REN21发布的《2018全球可再生能源利用报告》,在供热行业,可再生能源占10%,而在交通行业,仅占3%。这个比例与传统能源相比,乃是天壤之别,因此,赶超形势依然严峻,但也愈加迫切,因为这两大行业加在一起,占总能源需求的80%左右(供热和制冷占48%,交通占32%)。而能源生产活动中很大一部分二氧化碳排放量,都是源自这两大行业。

有效协同,提升效益

复合型能源将能源相关行业,如电、热、制冷、交通等有效整合,以在最大程度上有效利用太阳能、风能、生物质能等可再生能源。拿运输行业来说,大力推广使用电动、天然气汽车,其能源可直接取自自然资源。这毫无疑问将提升能源利用效率。再来看供热行业,目前,改造重点是供热泵和热元件。目标是利用可再生能源电力为家庭供暖。这便是“电+热”协同效应,由此实现了,哪儿需要能源,便让其流向哪儿的精准能源调配。

缘由二:只有复合型能源才能真正实现能源的可持续供应

利用可再生能源发电,如发生电能过剩情况,则可通过“电转X”技术和电池储能系统将其转换为其他形式的能源,从而增加供热、交通两大行业可再生能源的占比。上述“X”代表能源载体。电转气、电转热以及电池储能技术是该领域最常见的三种技术。

电转气(简称P2G)

现阶段,供气网络已能够满足大批量输送、储存能源的要求。而利用“电转气”技术,可再生能源亦可加入储能行列。

例如,生物气生产过程中产生的二氧化碳可用于生产甲烷,甲烷进入天然气供气网后,又可用作化工行业的原料、车辆和飞机的推进剂、或用于燃气电厂的回收转换工艺。


复合型能源家庭应用实例:以智能型能源管理系统为中枢,协调整合光伏系统、供热泵、电池储能装置以及用户,从而确保持续、高效地为家庭供能。

电转热(简称P2H)

利用可再生能源发电,过剩电力还可用于供热。电能随即转化为热能,即可储存,亦可加热水。与P2G技术不同,电转热的转换效率将近100%。因此,可以1:1的比率替换化石燃料。

电转热装置属于混合型设备,须配备一台热发生器,由传统燃料如木材、天然气等驱动。一旦出现电能过剩的情况,电能将转换为热能。否则,将继续使用传统燃料供热。

热能既可输送到当地、地区供热网,亦可用于向本地居民楼或企业供暖。热能还可临时储存在一个缓冲罐中,需要时调用,从而实现供能平衡(即“负平衡能量“,示例请见缘由四)。

电池储电

电池储能系统安全可靠,能够储存可再生能源产生的过剩电力。系统由可充电式化学电池(电池蓄能装置)组成,可吸收多余的能量,并在需要时释放。电池储能系统与光伏系统搭配使用,可用于居家储能,提高能源利用效率,并能在停电时,确保家庭正常供电。而应用于兆瓦级电厂,则可为保障正常运行提供后备电力。此外,电池逆变器可协助快速稳频和临时调电(含因系统惯性而造成的输电波动情况)。这主要用于应对紧急用电的情况,因为短时间内调配大量电力,来满足某地的高用电负荷这种情况是司空见惯的。例如,一座足球场的防汛灯系统启动时,发电机转子产生的动能可调用后备电力,从而短期内实现电网的供需平衡。相对于发电机这个转动的庞然大物,电池逆变器具有其特殊优势。传统电厂的电量中,只有一小部分可以作为后备电力输出,而电池储能系统的全部额定电量均可作为后备调用。比如,一个功率为30兆瓦的电池储能装置,其后备电力输出能力相当于一座1000兆瓦(1吉瓦)的电厂。

即使出现大面积停电,电池逆变器依然能做到迅速恢复供电, 这种技术被称为“黑启动”,意即,逆变器可不受电网影响,独自启动,从而确保供电不中断。

索比光伏网  

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