2003年8月14日,美國東北部和加拿大東部聯合電網發生大面積停電事故。事故影響到美國8個州和加拿大的幾個州,仿佛世界末日來臨,交通癱瘓、公路堵塞、自來水停供,城市頓時陷入一片黑暗與混亂之中。幾千萬居民失去電力供應,直接損失達三四百億美元。至于什么原因造成這次電網災難,至今也未公布令人信服的調查報告。但此次電力危機造成的危害,讓美國當局深感憂慮!甚至一度出現很多揣測謠言,如中國黑客攻擊了美國電網等。
針對美國此次電網危機,行事一向嚴謹的德國則特別強調“分散配置電網”是世界上最安全的電網。采用該方法可以有效避免電網大面積停電。據《世界報》報道德國目前平均每年停電時間僅為15分鐘左右,與目前世界上不少國家架設的大面積互連電網相比,德國境內的電力網絡由4家電力供應商各自獨立分散的區域電力網絡構成。
一旦發生停電事故,電力供應商即可將停電區域盡快限制在局部地區內,而不會造成大面積停電事故。此外,德國與周邊多個國家均有電力進出口網絡,在緊急情況下可通過調度別國電力緩解本國電力緊缺。也就是說“德國電網具有很強的調節能力”。
據了解,早前我國也出現過類似的局部停電事故,雖然范圍較小,但已經引起高度重視。1997年的西安、咸陽、渭南、商洛地區停電;1995年的寧夏大面積停電;1993年的海南大面積停電造成海南全網瓦解;1993年的新疆大面積停電等。因此電網的智能控制、科學調峰已是各國關注的重點。2009年美國總統奧巴馬提出建設智能電網“SmartGrid”,世界各國也迅速跟進,我國也把智能電網建設寫入十二五規劃。
智能電網解決的首要問題就是電網安全,然后才是經濟高效。由于用電存在峰谷現象,對于用電較大的地區和時段如何平衡,這是電網智能的一個關鍵。德國提倡分散配置電網的方法,其實就是強調的電網的調配能力。作為幅員遼闊的中國,電網安全運行又有不同的一面。特別是近幾年由于風力發電、光伏發電的興起,更是加劇了電網調峰的難度。
因此我們常常看到,有的地方不僅經常出現電荒,而且同時很多發電站開機率也極低。例如,50GW的風電機組約開機率不超過60%;6000萬千瓦的小水電(徑流式)平均棄水率50%~60%;100萬千瓦的光伏電站,日棄光30%,太陽一落山又無電可發;水電棄水、風電棄風、光伏下雨陰天睡大覺,如果壓力全部加到火電上,環境污染已是刻不容緩。所以建設智能電網的關鍵就是建立大容量儲能系統,利用儲能系統既能調節高峰用電壓力,同時最大限度的提升電廠效率,這是一個解決電網智能安全、經濟高效的最佳選擇。
化學蓄電池在電力儲能中的應用:日本是世界上使用蓄電池領先的國家。但是以鋰電蓄電池為例,如果把全國平均1小時的棄風電能儲入,則需4000萬度容量的鋰電池,成本高達4000多億。但是電池使用壽命僅僅一兩年的時間,而且污染嚴重。
抽水蓄能電站的應用技術是目前解決電力儲能調峰的一種比較好的方式,但是建設抽水蓄能電站對于地理條件要求比較苛刻。一是要有一定的地勢差;二是必須有一定規模的水資源。
因此,如何尋找一種不受地理條件限制,又無資源約束,同時對環境無任何危害,且使用壽命長、效率高的儲能方式,才是建設智能電網的關鍵。目前以美國、西班牙、德國、南非、中東、印度、澳大利亞為代表的十幾個國家正在大力發展太陽能光熱發電。作為一種新的能源電力,太陽能光熱發電之所以在近幾年得到迅猛發展,它的最大優勢就是帶有儲能系統,可以實現連續發電。
太陽能光熱發電采用一種什么樣的儲能技術呢?——高溫熔鹽儲能技術。該技術就是利用白天的光照把蓄熱介質熔鹽加熱后存儲起來,到了夜晚再釋放出來,通過換熱產生蒸汽推動汽輪機發電。江蘇太陽寶新能源有限公司旗下的江蘇中儲能源裝備有限公司近幾年來一直致力于高溫儲能技術的研發和制造。
近期已經成功開發出20MWh熔鹽儲能發電系統,不僅效率高而且運行安全可靠,使用壽命長沒有任何污染排放,對于電力存儲無疑開辟了一條嶄新的道路。目前國家正在大力提倡發展風力、光伏等新能源發電產業,減少污染嚴重的火力發電。但是大量風力、光伏發電的上網,又給整個電網調峰帶來很大的壓力。如何保證電網的高效安全運行,最好的辦法就是建設大容量儲能系統。