破记录:南澳利用 100% 可再生能源发电近一周

爱范儿·2022-01-20 20:26
2021 年 12 月,南澳大利亚实现了利用 100% 可再生能源发电近一周,向 2030 年实现 100% 可再生能源的稳定供电又迈进一步。

纵观人类社会的发展,尤其是工业革命以来的突飞猛进,离不开对能源的利用,然而发展程度越高,对能源的依赖程度也越高。如果像以前那样使用化石燃料肯定不是长久之计,一是此类能源如今看尚算丰富,但始终有耗尽的一天,二是使用此类能源时产生的污染和气候变化等「副作用」也不可忽视,某种程度上反而束缚了发展的脚步。 

图片来自:pixabay 

种种原因下,成本较低又清洁环保的可再生能源在能源结构中也就越来越重要。在 2021 年 12 月,拥有 177 万人口的南澳大利亚实现了利用 100% 可再生能源发电近一周。 

根据能源分析师 Geoff Eldridge 的分析,在确定的六天里,该州平均 101% 的能源来自风能、屋顶太阳能和太阳能发电场,只有一小部分能源来自天然气,以保持电网的稳定。 

据清洁能源网站 RenewEconomy.com.au 的报道,在 156 小时的可再生能源运行期间,风能在总能源供应中的份额平均为 64.4%,屋顶太阳能平均为 29.5%,公用事业规模太阳能平均为 6.2 %。全球能源顾问 Wood Mackenzie 在播客 「The Energy Gang」 的最新一集也提及,澳大利亚成功地将可再生能源纳入其电网的 24%。 

图片来自:OpenNEM 

目前可再生能源中应用最广泛、技术较成熟的有水能、风能和太阳能,许多国家和地区其实早就开始了此类可再生能源的利用,但要实践并不是一件易事。 

南澳大利亚地区人口并不算高,用电需求也不算大,但电力生产一般是集中式的,这就意味着,一个电厂要长距离输送电量不大的电力,无法形成规模效应。另外由于各种自然灾害,南澳大利亚的电网也经常损坏,经常断电也导致了高昂的维修费用。过高的用电成本,促使州政府推动可再生能源的利用。 

在过去几年里,南澳大利亚州约有三分之一的家庭在屋顶装有太阳能电池板。此外还有三个工业规模的太阳能发电厂,发电量约为 300 兆瓦,因此该州一半以上的电力来自风能和太阳能。根据光伏技术顾问 Pierre Verlinden 的数据,在过去 13 年中南澳大利亚可再生能源普及率稳步上升,每年绝对增长率为 4.5%。 

图片来自:RenewEconomy 

虽然南澳大利亚州实现了利用 100% 可再生能源发电,但在电力系统里,发电和用电是需要实时平衡的,目前风能和太阳能发电厂无法 24 小时稳定输出电力,所以在该州的能源结构里,除了风能与太阳能,还是需要少部分的天然气用于维持电网的稳定。 

图片来自:RenewEconomy 

目前南澳大利亚安装了四台同步电容器,当没有足够的风能或太阳能来满足能源需求时,可能仍需要燃气发电机,但维持电网安全所需的燃气发电量将显着减少,降低了对天然气电厂的调峰需求。 

不过南澳大利亚的天然气价格昂贵,如果要实现州政府的期望,在 2030 年实现 100% 可再生能源的稳定供电,那么来源多样性、储能和电网互联等问题都需要解决。 

图片来自:ElectraNet 

在南澳大利亚的詹姆斯敦,有一个 150 兆瓦的特斯拉大电池组,旁边就是 315 兆瓦的霍恩斯代尔风力发电场,因此这个大电池组也是霍恩斯代尔储能系统(HPR)。 

常见的储能方式有电池、储能飞轮、抽水蓄能和压缩空气储能等,但目前电池的能量密度(每千克能源物质中蕴含的总能量)并不高,因此这套电池组的主要作用并不是作为后备电源使用,它的主要任务是快速调频,帮助电网适应可再生能源供电的变化,再「兼职」吸收多余的风力发电。 

可再生能源的利用是社会未来发展的趋势之一,如今还有许多需要完善的地方,但此次南澳大利亚利用 100% 可再生能源发电的记录是一次成功的尝试,希望在未来能看到更多这样的成功,让可再生能源推动人类社会更近一步的发展。 

本文来自微信公众号 “爱范儿”(ID:ifanr),作者:邓南,36氪经授权发布。

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