丹麥模式掀起清潔革命

在狂風(fēng)肆虐的天氣里，哥本哈根沿岸的風(fēng)力發(fā)電機能產(chǎn)生大量可再生電力。圖片來源：FRANCIS JOSEPH DEAN/DEANPICTURES/CORBIS

不久前，Maja Felicia Bendtsen花了大量時間確保事情不會在波羅的海這個受大風(fēng)侵襲的小島上失去控制。她的雇主——?覫stkraft電力公司運營著35臺風(fēng)力發(fā)電機，幫助向博恩霍爾姆的4.1萬居民提供電力。不過，這些旋轉(zhuǎn)的葉片產(chǎn)生的電力有時會供過于求。為此，?覫stkraft的工程師不得不迅速行動——在午夜狂風(fēng)呼嘯時，讓渦輪機停止運轉(zhuǎn)，以免過多電量熔化島上的輸電線。這是一件令人沮喪的事情，?覫stkraft正在丟棄大量免費的可再生能源。

如今，這家電力公司變得很節(jié)儉。通過一個由Bendtsen和其他人領(lǐng)導(dǎo)的“生態(tài)電網(wǎng)”項目，?覫stkraft正采用尖端的智能電網(wǎng)技術(shù)，從而更有效地利用當(dāng)?shù)刎S富的風(fēng)能。比如，當(dāng)電力需求變低時，?覫stkraft利用多余電力，將住宅熱水系統(tǒng)中的水加熱到高于正常攝氏度，從而將能量儲存起來供日后使用。此類策略意味著，?覫stkraft不得不把關(guān)停渦輪機的次數(shù)減少80%。

這或許聽上去并不像一項偉大的成就，但它朝實現(xiàn)博恩霍爾姆雄心勃勃的目標(biāo)——到2025年完全擺脫化石燃料以及朝丹麥更大的目標(biāo)邁出了重要一步。丹麥?zhǔn)且粋€擁有550萬人口、資源貧乏的小國，但它設(shè)置了全球最具雄心的氣候目標(biāo)：到2050年變成一個碳中和經(jīng)濟體。在代表團齊聚法國巴黎制定減緩氣候變化的全球協(xié)議時，很多人將目光投向了博恩霍爾姆和丹麥，并且想知道他們的國家如何快速改變能源系統(tǒng)。“丹麥模式真的很重要。”美國加州大學(xué)伯克利分校能源政策專家DanKammen表示，“它是人們能做什么的一個例證。”

明亮的綠色島嶼

在最近一波氣候變化擔(dān)憂出現(xiàn)很久之前，丹麥便啟動了能源轉(zhuǎn)型。上世紀70年代，該國受到阿拉伯石油振蕩沖擊。同時，由于缺少大量的石油和煤炭儲存，該國農(nóng)民和政治家都呼吁推動新能源電力的發(fā)展。盡管丹麥沒有用于水力發(fā)電的湍急河流或者用于太陽能電池的強烈陽光，但它擁有充足且多風(fēng)的北海和波羅的海海岸線。

2012年，丹麥政治家承諾該國將在電力和交通領(lǐng)域使用100%的可再生能源。如今，可再生能源為丹麥提供了四分之一的能源，同時，該國對煤炭、石油和天然氣的使用正在下降。2014年，約2500臺風(fēng)力渦輪機提供了丹麥39.1%的電力，而這一份額有望在未來5年升至50%。曾經(jīng)燃燒煤炭或石油的發(fā)電站，如今正利用可再生的秸稈和木材。同時，通過房屋改造項目和更嚴格的施工規(guī)范，自2007年以來該國的全部耗能減少了12%。

自始至終，博恩霍爾姆都在為丹麥其他地方提供著典范。在歷史上，這些地面砌著鵝卵石、屋頂鋪著紅色瓦的別致小鎮(zhèn)以農(nóng)耕和捕魚為生。但到了上世紀80年代，捕魚業(yè)衰退，年輕人成群結(jié)隊地離開。這個小島的人口變得愈發(fā)稀少，且年齡更大、更加貧困。為幫助居民尋找省錢的方法，博恩霍爾姆最大城市若納市的市長在1985年說服5個附近自治市設(shè)立區(qū)域供熱系統(tǒng)。它利用島上總發(fā)電站產(chǎn)生的廢棄熱量為輸送到附近家庭中的水加熱。很快，其他綠色能源項目隨之而來，包括兩個燃燒秸稈的新供熱站、1個將發(fā)酵的農(nóng)田廢棄物轉(zhuǎn)變?yōu)樘烊粴獾?a href="http://www.msthinker.com/news/article-206.html" target="_blank">沼氣設(shè)備以及第一臺風(fēng)力發(fā)電機。2007年，一個博恩霍爾姆居民委員會更進一步，推出了一項到2025年打造一個完全由可再生能源提供電力的“明亮的綠色島嶼”計劃。

這看起來很有效。如今，風(fēng)力和其他可再生能源為博恩霍爾姆提供了43.4%的電力。當(dāng)把被燃燒用于區(qū)域供熱和發(fā)電的沼氣加進來后，這一數(shù)字大幅上升。與此同時，?覫stkraft繼續(xù)快速增加新的風(fēng)力發(fā)電機、太陽能電池板和可再生能源的其他來源。明年，公司將把發(fā)電廠里的煤炭燃燒器替換成另一臺燃燒木屑的設(shè)備。不過，燃燒木材仍會產(chǎn)生頭號溫室氣體——二氧化碳。因此，?覫stkraft正試圖從木材上轉(zhuǎn)移，進一步發(fā)展風(fēng)能和太陽能。

智能電網(wǎng)

懷疑者在早期擔(dān)心，由于風(fēng)力和太陽能發(fā)電會因天氣和一天中的時間而出現(xiàn)波動，因此它們無法提供可靠的電力來源。“據(jù)工程師預(yù)測，如果在我們的系統(tǒng)中多利用2%~3%的可再生能源，它將會崩潰。”丹麥能源協(xié)會常務(wù)董事LarsAagaard回憶說。

Bendtsen的“生態(tài)電網(wǎng)”研究項目正在證明這一說法是錯誤的。過去3年里，這個由歐盟資助的項目將博恩霍爾姆變成全球開發(fā)智能電網(wǎng)技術(shù)的最大實驗室之一。這些自動化系統(tǒng)在幕后工作：當(dāng)可再生電力充足時，最大化利用電力;當(dāng)不充足時，減緩電力消耗。比如，“生態(tài)電網(wǎng)”每隔5分鐘向安裝在約1200個家庭和100家企業(yè)中的智能控制器發(fā)送一次電價更新。控制器可被設(shè)置成在電價變貴時減少電力使用，在電價便宜時增加電力消耗。這些設(shè)備不會關(guān)掉必要品，比如燈，但能推遲冰箱的下一次制冷，直到電價下降。“我們的目標(biāo)是變成隱形。”Bendtsen表示，“消費者不會看到我們，但仍能獲得他們需要的一切東西。”

今年早些時候，丹麥技術(shù)大學(xué)電力工程師Jacob?覫stergaard和同事分析了“生態(tài)電網(wǎng)”在轉(zhuǎn)移電力需求方面取得的成績。他們發(fā)現(xiàn)，這種方法使?覫stkraft將可再生能源的使用增加了8%。盡管一些技術(shù)故障發(fā)生，并且島上僅有約6%的家庭參與了該項目，但收益還是有的。Bendtsen表示，如果將其放大，這種方法能產(chǎn)生更高的收益。

博恩霍爾姆試驗還提供了其他收益，包括幫助將電力質(zhì)量穩(wěn)定在所需的50赫茲頻率上。通過在需求激增時開啟額外發(fā)電機導(dǎo)致頻率下降，傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)避免了會損害電器的頻率波動。“生態(tài)電網(wǎng)”的智能計量技術(shù)能完成同樣的事情。它通過控制電力何時被供應(yīng)給家用電器減少了現(xiàn)場發(fā)電的需求。

挑戰(zhàn)仍在

這當(dāng)然是好消息。不過，在博恩霍爾姆和丹麥推動其能源轉(zhuǎn)型越過成型階段時，事情變得更加困難。“我們已經(jīng)摘取了掛在低處的果實。”Bendtsen說，“現(xiàn)在，我們正朝著開始帶來痛苦的地方前進。”

一個很大的挑戰(zhàn)將是說服該國的歐洲鄰居升級它們的電網(wǎng)，從而允許更加簡便地共享可再生能源。分析人士表示，對于丹麥而言，這種廣泛的聯(lián)系對于到2050年變成碳中和經(jīng)濟體至關(guān)重要。實現(xiàn)碳中和意味著丹麥將產(chǎn)生足夠的零碳能源，以覆蓋其整個能源預(yù)算，即使它仍在燃燒一些化石燃料。強大的電力聯(lián)系將使丹麥人在電力短缺時進口低碳能源，從而減少對化石燃料的需求。它們還將使丹麥出口多余綠色電力，幫助抵消來自交通、生產(chǎn)和電力部門的國內(nèi)碳排放。

丹麥已同其近鄰——瑞典、挪威以及德國北部建立起良好的電力聯(lián)系。比如，當(dāng)太陽能和風(fēng)能的國內(nèi)生產(chǎn)量變低時，它會從挪威龐大的水壩系統(tǒng)中進口水電。不過，丹麥在尋求出口其不斷增長的綠色電力供應(yīng)時，可能面臨著瓶頸。

就目前來說，多余電力通常被輸送到德國。然而，德國的大部分人口和工業(yè)位于同該國北部擁有相對較少電網(wǎng)連接的南部。與此同時，德國北部的居民一直抗拒增加新的輸電線路，因為這將使丹麥人或德國南部的同胞受益，而非他們。

除非這些瓶頸被清除，否則“對于丹麥來說，在2020年之后擁有很高的可再生能源目標(biāo)并沒有什么意義”。在哥本哈根管理“生物煉制聯(lián)盟”的能源分析師Anne Grete Holmsgaard表示。

中國非常規(guī)油氣產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟與中國能源網(wǎng)研究中心將于2015年12月10日在北京舉辦“2015非常規(guī)油氣合作伙伴峰會暨非常規(guī)油氣產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟年會”，詳情請點擊
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