新的电力网络 - 可持续性愿景

2022年12月17日星期六

总结

具有内置储能功能的智能电网为基于化石燃料的传统电力网络提供了可持续的替代方案，并且丹佛斯解决方案可以为这种过渡提供支持

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全球变暖。温度上升。政治意图。无需多言。所有人都了解这一主题。但是，对于电气工程师来说，全球变暖和预期生活质量意味着什么？这极有可能是史上最有趣和最具挑战性的几十年。没有人愿意放弃我们努力为之奋斗的生活标准，并且社会与工业现在非常依靠高性能的电网供电，供电电网发生的任何故障都被视为危机。

煤炭与燃气发电厂的排放是温室气体产生的主要原因之一（如图 1 所示。）

>图 1：显示传统全国性系统的电网总布局

在福岛发生事故后，社会对待核电更加谨慎，尽管这是一项非二氧化碳排放技术。能源领域将发生变化，这将影响到成千上万名工程师的工作。我们将开采新资源，着手存储新能源，然后将能源用于我们需要的地方。只要我们尽自己的一份力量，终有一日会让我们所在的星球完好如初，从而为我们的子孙后代创造可持续的未来。

储能是对可再生能源的补充

值得庆幸的是，这项工作已经开始。例如，在印度的一个地区，目前可再生能源发电的装机容量为 12.3 GW ，丹麦为 7.8 GW，荷兰为 7.7 GW [1]。最近，加利福尼亚州的可再生能源发电量达到历史最高，为 10.5 GW [2]，而全球每年的增长率为 8-9% [3]。但目前，可再生能源在网络容量方面仍处于微不足道的地位，社会仍然依赖于化石燃料发电厂。首先，当消费者需要能源时，风能与太阳能不一定可用。其次，大型发电厂中的大转动质量为电网提供了稳定性。因此，为了应对电网挑战、阻塞管理与平衡成本，可分时段减少可再生能源发电量。

电网中储能的影响正在不断得到证明，并且在装机规模方面不断打破记录 [4]。在加利福尼亚州 [5] 与澳大利亚 [6] 进行的操作便是很好的例证。

似乎人们一致认为，储能可以让电网变得更灵活，为可再生能源的应用提供了更多可能 [2]。讨论主要是围绕着应用的程度展开的 [7]。

储能系统的未来

在大多数情况下，储能系统采用的电池形式，但也可采用其他形式，例如水塔（抽水蓄能）。我们看到电池被应用于大型电网装置、私家电动车、插电式混合动力车、大型船舶、卡车与手机等方面。储能让我们能够灵活地在不生产能源的时间与地点以各种规模使用能源。我们可以假设，通过将传统能源生产与可再生能源和储能相结合，我们可以实现自己的梦想，为我们的下一代留下一个更环保、更清洁的世界。中国正在通过政府倡议研究各种储能技术解决方案 [8]。锂离子电池技术或许不是唯一的解决方案。比如说，如果使用锂离子电池涵盖加利福尼亚州的所有可再生电力波动，则成本估计为 2.5 万亿美元 [7]。与此同时，中国作为重要的一份子，在全球范围内建造了绝大多数的电池工厂 [9]。这很可能会降低锂离子电池的价格，并且使向可再生资源的过渡变得更加容易。不过，还有人担心这会因为技术锁定的缘故导致其他技术更难以发展 [10]。

图 2：交流配电系统示例，其中当地产能与储能系统在现有交流电网中使用。

与全国电网不同，当地社区的电力供应与传输可能包括纯直流电网（如图 3 中更详细的图示）。