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超大规模电网助力可再生能源利用

仪表下游中国仪表网2016年03月17日 17:35人气:10623

  【中国仪表网 仪表下游】近日,新研究指出,新型电网无需蓄能装置的帮助就可以容纳间歇性的可再生能源,从而有助于大幅度削减二氧化碳排放。可再生能源利用需要超大规模的电网。

  
 
  现有电网无法利用太阳能和风能,如何将现有电网转换成可利用可再生能源的电网是一大难题。(图片来源:iStock.com)
  
  美国国家海洋和大气局(NOAA)的一项发表于《自然气候变化》(Nature Climate Change)的研究总结道,如果美国像发展州际公路系统那样努力发展太阳能和风能技术的话,未来15年因发电产生的二氧化碳排放将会削减78%。这个研究指出,大幅削减发电厂排放物的关键在于建造横贯大陆并连接风电厂和太阳能发电厂的输电线路。
  
  这项研究的第一作者Alexander MacDonald说,天气变化的规模很大,因此,如果要建立一个利用太阳能和风能的系统,必须要有足够的规模。要建成这样的一个系统,可能就像是建设一个全新的州际公路系统一样——不过由于气候变化,风险会更大。他还解释说:“这项研究表明,现在就是减少排放的好机会。有人认为风能和太阳能不仅断断续续,还费用高昂,还有人觉得我们应该等待突破性进展的出现,但这项研究结果否定了这些观点。”
  
  发电是全球二氧化碳排放的最大来源,发电厂排放物占美国温室气体总量的31%。奥巴马当局有关清洁能源计划的气候目标是在2030年前,将发电厂排放物削减32%,减少到2005年的水平。
  
  现有电网并非为利用太阳能和风能而设计,如何将现有电网转换成可利用可再生能源的电网是一大难题。对于可再生能源存在间歇性的问题,使用电池将会是一个不错的解决方案。电池可以在太阳能和风能可利用的时候储存能量,并在其他时刻向电网释放能量。
  
  但NOAA的研究指明,要充分利用风能和太阳能并不是必须利用电池,关键是合理利用这些能源。
  
  研究团队用一个复杂的计算机模型模拟了利用可再生能源的理想系统,最终做出了一个全新的横贯大陆的高压输电网络系统:风能和太阳能发电厂将会遍布美国各地,而现有的核能、水力和天然气发电厂作为补充。每座发电场都会向这种新型直流电网输送能量,好让能量在各个区域间流动。他们的研究还指出:“太阳能和风能发电将会随着这种系统的扩大而增加。而由于系统能够利用更遥远、丰富的资源,发电费用将会减少。”
  
  到2030年,如果那时可再生能源的费用少于天然气发电费用,新系统每度电的成本是10美分,可减少78%的二氧化碳排放,比1990年的排放量还低。如果比天然气成本高,二氧化碳排放量只能削减33%,而每度电8.6美分。(在2012年,每度电成本为9.4美分。)
  
  在另一篇独立的论文中,斯坦福大学的土木工程教授MarkZ.Jacobson认为,其他研究在考虑能源限制的同时也都考虑了电能的存储,而NOAA的这项研究大胆地指出,现有的可再生能源技术和新输电线路的结合几乎就能将火力发电和它的排放物淘汰,美国的气候目标便触手可及。
  
  德拉华大学无碳一体化电力研究中心(the center for Carbon-Free PowerInte gration)的主任Jeremy Firestone说,美国要减少二氧化碳排放很容易,政府对输电系统的投资也会使碳排放大量减少,可以不用给碳排放定价。他还认为,这个系统无法在2030年之前建成,因为各个州可能会反对一个对设施建立位置和方式有着过大控制力的可再生能源传输系统。
(本文来源:环球科学转载请注明出处
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