補(bǔ)償技術(shù)可解決風(fēng)能發(fā)電的間歇性瓶頸

　　不久前，美國眾議院通過了尤德爾—布萊特可再生能源標(biāo)準(zhǔn)，希望將可再生能源發(fā)電納入國家電網(wǎng)體系，并提出到2020年可再生能源在國家公用事業(yè)用電中的份額要達(dá)到20。目前在美國電網(wǎng)體系中，可再生能源發(fā)電占有相當(dāng)大比例的州已達(dá)25個。風(fēng)渦輪、光電板、垃圾填埋氣均可用來發(fā)電，從這些技術(shù)的經(jīng)濟(jì)效益來看，風(fēng)能的作用最大；從技術(shù)可行性來看，間歇性是風(fēng)能利用的最大障礙。一旦風(fēng)停了，如何降低損失是擺在科學(xué)家面前的最大難題。

　　美國環(huán)保署大氣保護(hù)分局專家約瑟夫·迪卡羅利斯早就開始研究風(fēng)力發(fā)電。他認(rèn)為，只要風(fēng)渦輪分布的地理范圍足夠廣泛，風(fēng)的暫停不會造成大的影響。如某個區(qū)域的風(fēng)力低于要求的臨界值，在整體系統(tǒng)中就可以忽略不計。如風(fēng)力遠(yuǎn)高于臨界值，卻不將其納入能源體系，不光造成浪費(fèi)，還會對整個系統(tǒng)造成很大的負(fù)面影響。加拿大卡爾加里大學(xué)已開發(fā)出一套計算機(jī)模型，測試風(fēng)力發(fā)電的可行性。通過計算，即使風(fēng)力發(fā)電在整個電網(wǎng)體系中所占份額極小，風(fēng)的間歇成本仍然不可避免。據(jù)估計，靠風(fēng)能發(fā)電，每度電成本約5美分，間歇損失不過1美分—2美分，風(fēng)力發(fā)電中成本損失的大小，取決于間歇新補(bǔ)償技術(shù)的選擇。

　　風(fēng)水結(jié)合技術(shù)

　　風(fēng)力發(fā)電和水力發(fā)電相結(jié)合是最好的補(bǔ)償方法之一。迪卡羅利斯對丹麥的風(fēng)能利用狀況進(jìn)行了研究。丹麥將許多風(fēng)場整合在一起，連成風(fēng)力站，納入國家電網(wǎng)體系，為本國提供了1/5的電能需要。迪卡羅利斯指出，只需1噸水，就很容易補(bǔ)足風(fēng)力暫停造成的發(fā)電差額。

　　丹麥北部的電力體系與挪威、瑞典相連，這里的風(fēng)力較強(qiáng)，水電廠就可以降低水力發(fā)電量；風(fēng)力到達(dá)南部減弱時，利用風(fēng)力可以增加電力輸出。將兩種可再生能源結(jié)合在一起，平衡風(fēng)力和水力發(fā)電能長期為電網(wǎng)體系提供廉價可靠的電力。

　　如果地理?xiàng)l件限制，缺乏可以建設(shè)水電站的河流，可以采用另一種已知的水力發(fā)電方式。像挪威和瑞典一樣建設(shè)水庫，并轉(zhuǎn)換成已知的“抽水蓄能電站”。水庫的水從高位經(jīng)過渦輪流向低位時，同樣產(chǎn)生電能。電力富余時將水抽到高處，電能轉(zhuǎn)化為勢能存儲起來，電力不足時可以重新轉(zhuǎn)化為電能。

　　20世紀(jì)70年代，維吉尼亞州巴思郡在阿列格尼山建設(shè)了抽水蓄能電站，以應(yīng)對能源危機(jī)，就是一個顯著的例子。

　　壓縮空氣技術(shù)

　　“壓縮空氣蓄能”技術(shù)的基本原理是利用富余的電能將空氣壓縮，注入地下儲氣庫，以一種類似天然氣的方式保存在地下。電力不足時，將這些壓縮空氣導(dǎo)入渦輪發(fā)電機(jī)，幫助天然氣燃燒，供給燃?xì)廨啓C(jī)的能量就是壓縮空氣的勢能加上天然氣化學(xué)能的總和，這樣產(chǎn)生的能量很大。在充壓和釋放的循環(huán)中，壓縮空氣蓄能電站發(fā)出的電量大于充壓所需的電量，可以節(jié)省1/2—2/3的燃燒成本。

　　愛荷華州特拉爾市政電力公司的前任總裁肯特·豪斯特說，以目前的地理狀況，人們很難在高山上找到一個合適的位置來建水庫。豪斯特正在為愛荷華州設(shè)計一種混合設(shè)備，用風(fēng)能來壓縮空氣，再用壓縮空氣通過燃?xì)鉁u輪來發(fā)電。這種“愛荷華蓄能電廠”的模式，使能源利用效率翻倍。雖然目前仍處于設(shè)計初期，但據(jù)可行性研究顯示，它的經(jīng)濟(jì)回報是巨大的。豪斯特說“我們有義務(wù)去做消費(fèi)者所想的事情，他們想要綠色能源。”

　　大蓄電池技術(shù)

　　根據(jù)各國不同的國情，還有一種完全不同的風(fēng)能補(bǔ)償形式。2004年，愛爾蘭建設(shè)了索恩尼·希爾風(fēng)電廠，目前正在建一座巨型蓄電池來解決發(fā)電過程中的間歇不穩(wěn)定問題。這種蓄電池使用普通的釩氧化還原液流儲能電池，以特定方式連接形成一個巨型的燃料電池?？尚行匝芯匡@示，這種建筑尺寸的電池可以容納12兆瓦時的電能，工作時間可達(dá)10年到15年，缺點(diǎn)是不能反復(fù)充放電。

　　盡管這種電池不能解決全部問題，但綜合考慮各種因素，也不失為一個合理的選擇。迪卡羅利斯說，解決風(fēng)渦輪輸電過程中不穩(wěn)定問題的途徑有多種，人們可以通過成本核算，找出最佳的補(bǔ)償方式。