治療突發停電的良方——彭博社
Akshat Rathi
工廠車間內的定子機架視圖。德國魯爾河畔米爾海姆,西門子能源公司,2025年8月8日。攝影師:Fabien Ritter/彭博社 今日簡報探討了太陽能停電的即時解決方案。您可閲讀並分享此報道的完整版本於Bloomberg.com。欲獲取氣候與能源新聞的無限訪問權限,請訂閲。
突發停電的解決之道
作者:阿克沙特·拉蒂
蓋伊·尼科爾森對陳舊電網系統的耐心已所剩無幾。六月底我與他交談時,正值英國夏季最炎熱的日子,他站在烈日下。我問他可再生能源是否會使電網更容易停電。
“上週末我們有大量太陽能和風能發電,電力價格甚至出現負數。為何英國仍在燃燒天然氣?”Statkraft公司零碳電網解決方案負責人尼科爾森反問道,“是為了維持慣性。”
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- 太陽能停電的解決方案已然存在
- 保加利亞水危機為歐洲敲響警鐘 尼科爾森帶我參觀了Statkraft在英格蘭北部利物浦建設的設施,該設施旨在不燃燒天然氣的情況下為電網增加慣性。沒錯,這就是我們課本中學過的“慣性”——牛頓第一運動定律指出,除非受到外力作用,物體將保持運動狀態。
但慣性與維持電力供應有何關聯?
自電網近150年前建成以來,其電力主要來源於旋轉物體:由蒸汽(通過燃燒煤炭或受控核反應產生)、落水(即水力發電)以及近年來直接燃燒天然氣驅動的渦輪機。這些物理旋轉體在電網中產生慣性,使得當某發電廠突然故障時,系統內有足夠動量緩衝變化,確保電力持續輸送到您家中。
太陽能無需旋轉。光線照射硅材料,推動亞原子電子運動即可發電。隨着電網中廉價太陽能佔比不斷提升,系統慣性逐漸減弱。若未採取充分措施,電網應對故障的能力將下降。
攝影師:麗貝卡·諾布爾/彭博社在降低電價和實現氣候目標的政治壓力下,電網需接入更多可再生能源。因此當前增加慣性的解決方案是採用同步補償器(或稱同步調相機)。本月我不僅實地考察了利物浦的運行現場,還參觀了西門子能源生產這些電網穩定設備的德國米爾海姆工廠。
“其製造過程龐大而精密,“西門子能源特種電機部門負責人莎琳娜·布洛克在工廠參觀時表示。該工廠的同步補償器訂單已應接不暇。
去掉所有保護外殼後,這台設備看起來就像科幻電影裏的產物。它由數千個精密設計並精心組裝的獨立部件構成——這是必要的,因為西門子能源製造的最大型同步調相機能提供相當於核電站的"無功功率”。
8月8日,德國魯爾河畔穆爾海姆的西門子能源繞組車間內,工人正在安裝定子外殼的條形組件,後續工序也在此完成。攝影師:法比安·裏特/彭博社每台同步調相機內部都有一個重達100噸(幾乎與藍鯨相當)的轉子,以每分鐘3000轉的速度旋轉。
同步調相機百噸重的轉子需要匹配交流電頻率,這種電流每秒會在正負電壓間擺動50次。全球大多數家庭和辦公室使用的交流電正是以這種頻率運行。
如果輪胎每分鐘旋轉3000次,相當於車速達到400公里/小時——比任何F1賽車都要快。通過這個百噸重的轉子,你就能感受到這些旋轉設備儲存的巨大能量。正因如此,同步調相機才能具備與為數十萬家庭供電的大型發電廠渦輪機相當的慣性。
未來某天,電網或許能擺脱所有旋轉設備。連接電池的所謂構網型逆變器可提供"合成"慣性,但電網運營商尚未觀察到其長期運行表現,因此尚未完全轉向該技術。
欲瞭解更多關於電網穩定技術及西班牙停電事件給電網運營商帶來的啓示,請閲讀彭博社完整報道。
電網需要更多投入
- 70美分根據彭博新能源財經數據,歐盟27國和英國平均每向可再生能源投入1美元,僅向電網投資這個金額。西班牙比例最低,每美元僅投入0.3美元。
平衡發展之道
“問題在於:對關鍵基礎設施的投資未能同步跟進。這個比例應該達到一比一。“安東尼奧·古特雷斯
聯合國秘書長
古特雷斯當時在討論可再生能源發電與電網基礎設施的投資比例。
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今年四月,西班牙遭遇持續近一天的全國性停電。對這個歐洲太陽能發展最快的國家而言——其太陽能容量五年內增長了兩倍——這是一次創傷性事件。停電引發重大疑問:太陽能是罪魁禍首嗎?在可再生能源時代,如何避免停電?彭博綠色頻道的勞拉·米蘭與阿克沙特·拉西在《零碳》節目中解析伊比利亞半島的教訓,以及能讓此類停電成為歷史的技術方案。
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西班牙阿維拉的太陽能電池板。攝影師:Emilio Parra Doiztua/彭博社### 更多綠色能源資訊
加利福尼亞州最後一座運行中的核電站在2022年勉強逃過關閉命運。在日益惡化的可負擔性危機中,其運營成本已成為緊張關係的源頭。該州目前對新核電項目實行凍結令。
然而,這個在許多方面屬於舊時代產物的代阿布洛峽谷核電站,正準備獲得20年延壽許可,與人工智能時代同步。原因很簡單:該州需要電力。
科技巨頭正拼命為其數據中心獲取清潔的全天候電力。電動汽車和新工廠正在加劇電網壓力,同樣帶來壓力的還有導致用電需求激增的日益酷熱的熱浪。
公用事業巨頭PG&E公司作為代阿布洛峽谷的運營商,已啓動電站延壽程序。該電站已完成美國核管理委員會的審查。其兩項許可證的命運現在取決於加州海岸委員會(PG&E與該機構有過糾紛歷史)和州水資源委員會。代阿布洛峽谷需要證明其能在不對當地環境造成重大影響的前提下,以安全且符合成本效益的方式運行。
太平洋天然氣與電力公司魔鬼谷核電站2號機組渦輪發電機。攝影師:David Paul Morris/彭博社清潔能源正緩解澳大利亞停電擔憂。該國能源市場運營商表示,得益於可再生能源和電池儲能的快速建設,未來十年澳大利亞停電風險將降低,這將有助於抵消燃煤機組退役的影響。
水資源短缺成為歐洲多國日益嚴峻的問題。氣候變化導致的頻繁乾旱正在加劇基礎設施老化引發的問題。世界銀行等機構指出,保加利亞供水管網維護不善,水資源管理混亂。
氣候變化威脅美國藥品生產。最新研究顯示,美國近三分之二的藥品生產設施位於近年來遭遇過火災或颶風等重大災害的地區。
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