縮小后的渦輪電機與軟件相連，該軟件將允許桑迪亞國家實驗室團隊模擬各種情況。圖片來源：Bret Latter

采用新型環(huán)保采暖技術(shù)的一家烏克蘭體育場

也許很難想象，西得克斯薩的風“吹到了”北卡羅萊納。

前不久，美國桑迪亞國家實驗室研究人員有了一種新工具，可以讓他們看看風能是否可以通過分布式能源，有效地為生活在偏遠和農(nóng)村地區(qū)的人們提供電力，甚至向遠離電網(wǎng)的人們提供電力。

他們安裝了一個新風力渦輪機模擬器。該模擬器模擬了位于得克薩斯州拉伯克附近的桑迪亞規(guī)?；L電場技術(shù)基地的實際風力渦輪機，以便研究風電場在多種天氣條件和負荷需求下的行為，以及它們能否被消費者有效利用。

就這樣，西得克斯薩的風被復(fù)制了下來，“吹到了”北卡羅萊納，甚至阿拉斯加。

這是新能源技術(shù)不斷發(fā)展的一個縮影，而第一步就是打破常規(guī)。

“敲碎”它

與傳統(tǒng)的風力發(fā)電場將能源輸送到與電網(wǎng)相連的輸電線路不同，用于分布式能源的風力渦輪機接近甚至直接連接到終端用戶。

“目前，大多數(shù)風力發(fā)電只是通過輸電線路發(fā)送到數(shù)百英里外的用戶，可能會遭遇各種各樣的中斷?！鄙５蟻唶覍嶒炇已芯咳藛TBrian Naughton告訴記者，測試風力渦輪機對不同和變化的風和天氣條件的反應(yīng)，可以幫助確定在家庭、學校和企業(yè)附近進行發(fā)電的可行性。

桑迪亞國家實驗室研究人員Rachid Darbali-Zamora說，“增加風能作為分布式能源，有望解決微電網(wǎng)技術(shù)面臨的一些重大挑戰(zhàn)，并解決不能持續(xù)使用傳統(tǒng)電網(wǎng)供電地區(qū)面臨的挑戰(zhàn)，比如阿拉斯加的偏遠社區(qū)或遭受颶風嚴重破壞的島嶼?！?/p>

能源轉(zhuǎn)型對二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值、2060年前實現(xiàn)碳中和的中國，以及公布《歐洲氣候法》草案，決定以立法的形式明確到2050年實現(xiàn)“碳中和”政治目標的歐盟，而言同樣重要。

中國國家氣候變化專家委員會副主任何建坤指出，全球長期碳中和目標導(dǎo)向，將加劇世界范圍經(jīng)濟技術(shù)革命性變革，重塑大國競爭格局，也將改變國際經(jīng)濟貿(mào)易規(guī)則和企業(yè)發(fā)展業(yè)態(tài)。

“踐行‘30·60’戰(zhàn)略，能源是主戰(zhàn)場，電力是主力軍。這要求我國實現(xiàn)更高水平電氣化，支撐煤炭、石油、天然氣盡早達峰。電力消費將會持續(xù)增長，到2050年，將達到15萬億千瓦時，電能占終端能源的消費比重將提高至50%。”電力規(guī)劃設(shè)計總院副院長徐小東在近日舉行的“促進能源技術(shù)創(chuàng)新——歐盟與中國的合作機遇”研討會上提到。

徐小東提到，這就需要推動電網(wǎng)進一步優(yōu)化，構(gòu)建新一代電力系統(tǒng)，以適應(yīng)高比例可再生能源的接入，電網(wǎng)形態(tài)將更加多元，大電網(wǎng)、微電網(wǎng)、分布式電網(wǎng)有機互補，新能源一體化開發(fā)外送、源網(wǎng)荷儲一體化就近利用等模式將成為未來發(fā)展重點。

“重塑”它

“加快能源低碳轉(zhuǎn)型需要對現(xiàn)存的能源消費和利用方式進行重塑，這在消費、供給、輸送、 存儲、市場機制等環(huán)節(jié)均面臨著一定的技術(shù)挑戰(zhàn)，需要開展技術(shù)創(chuàng)新，以提供高效的解決方案?！毙煨|說。例如，智慧能源系統(tǒng)不僅可以實現(xiàn)不同能源品種的協(xié)調(diào)互補和智慧調(diào)度，還能大幅提高供能可靠性和能源利用效率。

歐洲沼氣協(xié)會副會長 Piero Gattoni在研討會上表示，可再生能源和科技的巧妙結(jié)合，對于發(fā)展未來能源系統(tǒng)，以及實現(xiàn)2050年碳中和目標至關(guān)重要?！爸腔劢M合可再生天然氣、電力以及現(xiàn)存天然氣網(wǎng)，能使歐洲能源系統(tǒng)最大程度去碳，并且系統(tǒng)完全可再生。”Gattoni告訴《中國科學報》。

例如，意大利的Biogsadoneright系統(tǒng)，是一種可以改善農(nóng)場經(jīng)濟和環(huán)境的耕種方式。農(nóng)場同時種植主作物和雙作物。作物產(chǎn)品一部分走上人們餐桌，一部分變成農(nóng)場家畜家禽的食物，另一部分進入農(nóng)場的能源生產(chǎn)系統(tǒng)。

同樣，農(nóng)場動物廢棄物也進入?yún)捬跸叵到y(tǒng)，與能源作物和殘留物一起生產(chǎn)沼氣、生物甲烷、供電和供暖。而沼渣入土滋養(yǎng)農(nóng)作物。這種耕種方式周而復(fù)始，循環(huán)往復(fù)。

“生物甲烷的生產(chǎn)不是目的，Biogsadoneright系統(tǒng)是支持農(nóng)場的農(nóng)業(yè)生態(tài)轉(zhuǎn)型工具，并幫助實現(xiàn)光合作用的生態(tài)集約化和農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的再碳化。”Gattoni說。

此外，瑞典林雪平大學市場營銷學副教授Mikael Ottosson和同事，以沼氣市場為例研究了可持續(xù)能源市場的發(fā)展，發(fā)現(xiàn)構(gòu)建此類市場有特別的障礙：必須不斷被塑造和重塑。

攜手實現(xiàn)終極目標

“新事物就好比是不受待見的窮親戚，它們需要證明自己，必須提供至少與現(xiàn)有事物相同的質(zhì)量。這使得可持續(xù)性成為除了價格和質(zhì)量之外的額外組成部分?！監(jiān)ttosson說。

正如斯堪尼亞中國戰(zhàn)略重心商務(wù)發(fā)展總監(jiān)周齊所言：“替代化石燃料，沒有唯一的最優(yōu)解，減少碳排放是終極目標?！?/p>

但技術(shù)的可靠，永遠是新能源系統(tǒng)證明自己的途徑之一。而專家指出，要應(yīng)對全球氣候變化、構(gòu)建新能源體系，深化國際科技合作是必然選擇。

隨著全球能源轉(zhuǎn)型速度加快，中歐雙方能源創(chuàng)新合作不斷深化，雙邊交流日趨活躍，在氫能、儲能、電動汽車等新興能源技術(shù)領(lǐng)域，持續(xù)加大技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用合作。

“近年來，中歐雙方企業(yè)與科研機構(gòu)在海上風電、太陽能發(fā)電、燃料電池、儲能等領(lǐng)域開展了大量技術(shù)研發(fā)合作，設(shè)立或聯(lián)合成立了多個研發(fā)機構(gòu)以開展深度合作。”徐小東說，“下一步，中方對歐合作意向主要包括氫能、智慧能源、綜合能源系統(tǒng)、儲能、可再生能源、低碳零碳技術(shù)等領(lǐng)域?！?/p>

例如，智慧能源系統(tǒng)不僅可以實現(xiàn)不同能源品種的協(xié)調(diào)互補和智慧調(diào)度，還能大幅提高供能可靠性和能源利用效率，徐小東提到，目前中國很多城市已將智慧城市建設(shè)列入未來發(fā)展規(guī)劃，作為智慧城市的核心組成部分，智慧能源系統(tǒng)在未來將大有可為。因此，中歐雙方在5G+智慧能源、數(shù)字電網(wǎng)、虛擬電廠、儲能云、區(qū)塊鏈等方面具備合作潛力。

回到桑迪亞國家實驗室，Naughton和同事們可以在實驗室里為風力發(fā)電測試模擬天氣和負載條件，而不是要等到陰天下雨，或大風來襲。研究人員利用該模擬器改進了風力混合分布式能源系統(tǒng)，提高了配電系統(tǒng)和微電網(wǎng)的穩(wěn)定性、靈活性和安全性。



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