一篇风力发电文章， part 2

(续前)

其它可再生能源
此外，不仅仅是风能可以被列为供电来源，其它可再生能源也可以。比如丹麦面积过小，没有广大的地域可以依靠，但是如前文所提到，它通过和挪威之间紧密的电网连接就能利用反映灵敏的水电资源来作为平衡。类似地，通过加强一些电网，德国也可以利用其南部充沛灵活的5GW 级别容量的水电站来平衡北部丰富的风力资源。德国能源机构DENA总结道，如果现有的380kV大约400km的电网能够升级并且加上850km的新电缆，有可能在2015-2020年实现20%的电力由可再生能源供应，并因此每年减少二氧化碳的排放达2千万到4千万吨。

在现阶段之后，可再生能源发电的增长需要常规发电作储备，至少在其它的基础建设比如备受争议的利用燃料电池的氢能源实现之前是如此。在这中间过渡时期，联合循环燃气涡轮机变载荷工作时的疲劳问题可以通过在不工作时继续使热回收蒸汽发生器保持高温来得以避免。有建议提出这个可以利用燃料汽化器产生的废热来进行，这样就不会大幅降低效率。

水力和地热被视为稳定的可再生能源，其可靠性和可预测性以及反应灵敏度都对电网的稳定有着极大的作用。但是调节电网也可以利用那些不太稳定的能源，它们虽然和风一样多变，但是变化可能和风不同相。比如波浪能，既不恒定也难以预测，但它是由风引起并且趋向于在一个滞后跟随，因此有平息的作用。潮汐能虽然十分多变，但是完全可预测，并且和气象的变化周期无关。光能在有些地区可靠并且容易预测，但是在有些地区则不是。随着这些相关技术的继续发展，这些能源可能彼此互补并在多样的能源组合中起到平稳的作用。更多的平稳调节可能来自抽水蓄能，还有像命运多桀的Regenysis 计划中提到的相当于大规模的电池/燃料电池的设备，其中电能得以用化学方法储存。


与此同时，热电联供(CHP)系统提供了另一种在电网里平衡风能的方法，由理想的无碳排放的生物质作为燃料。生物燃料和废弃物占了英国可再生能源的大部分，虽然正在被风能取代，它们仍然会持续增加。伊雷斯（Ilex）能源咨询公司在2002年做出的报告中称遍布全英国的风力和基于生物质的电厂在一起能够比其他方案更便宜地满足全国能源需求。一些成本用在建一些开式循环燃气轮机发电厂作为储备，加上其他的发电厂作为旋转备用，但这并不占发电总成本的很大部分。如果把生物质发电厂建在离需求比较近的地点会进一步减少传输成本。伊雷斯的报告中没有提到将来如何协调其他非“稳定”的可再生能源。


燃气热电联供也可以成为有力的平衡电网的一员，因为它可以根据需求来输出供电，并把多余的能量变为可存储的热能输出。燃气热电联供不仅在帮助电网解决供电间歇问题上比常规的发电厂更灵活，它的CO2排放更低。在丹麦，大约60%的电力是由这类电厂发出的，相比之下风力发电只占20%。当前欧盟支持的一项名为DESIRE的研究希望论证热电联供怎样在更广泛的意义上解决供电间歇的问题。一个由大学、研究机构和软件公司组成的国际协会在一些国家同时宣传这种系统的知识。在英国，伯明翰大学（University of Brimingham）与PB能源这家工程公司协作，在三个合作生产地点演示受丹麦启发的技术，并说明如何将之合并到英国电网中。

风力的支持者的另一个论点是，其实在“到处”都已经有了足够多的常规的发电设备可以为可再生能源发电做储备。企业、供电部门、公用设施、重要部门以及其它团体都有备用的发电设备以待停电时使用。据估计仅在英国就有大概20GW的备用柴油发电机。这些当中的大部分都从未被使用过，虽然它们可能峰值效率不那么高但是使用起来灵活便利并且加在一起也是强有力的备用资源。备用的柴油发电机也可以用来帮助缓和上面所述的尖峰。整合这个资源需要全国的共识和政策，可能还包括法令- 虽然用支付报酬的方式可能有助于在连接电网和分享电力上达成合作。

赢者通吃
就如反对风力发电的人乐于指出的，大规模地使用间歇供电的可再生能源会给我们提出一个“退居二线”的难题。 就像现在全国的供电状况是基于“赢者通吃”的。市场的推动和调节确保了电厂/燃料的组合是能满足大部分需求的最经济的方式，也使得效率略低但更灵活的“替补选手”在需求增加时进入系统。为了使运营效率最大化，主要的电厂被设计成输出平稳几乎没有波动，尤其是在高温下- 并且这个温度继续随着采用先进的合金和其他新技术而提高。这样的设备如果不断变化或者降低负载，就会损失效率并且抬高维护成本。于是为了迎合需求中的变化，载荷跟随的角色就分配给了像开式循环燃气轮机这样的二线选手。因为它们不常用，所以即使运行效率低也能被接受。如果把主要供电的设备改为风力或者其他供电间歇的可再生能源，就会把常规的发电厂至于二线位置，让它们更多地扮演载荷跟随的角色。这会降低效率，并再次提高依靠风力发电的总体成本。


无须改天换地
大多数专家承认当供电间歇的可再生能源达到20%以上的水平时就会需要对基础设施进行大的变动。但这并不是说需要“惊天动地”的改变和巨大的花费。开放大学（Open University）的大卫•艾略特（David Elliott）教授认为情况总是会不断演变的。在二三十年后，现有的单一而庞大的系统会逐渐让位于更易适应并且分散的新系统。不断涌现的技术会让新系统容纳多样的发电机，从微型电力系统到巨大的并网可再生能源电力联合体。强大而广阔的电网系统将和半独立的 “孤岛”子网以及完全不并网的小型发电机共存。新的焦点会集中在抽水蓄能和其他储能方式上。负载将更好地与供电相协调，而负载/需求的预测和建模也会得到改善。
这些措施的完成显然需要大量的花费。但是国际社会已经通过碳排放交易和相应措施显示出一些良好的意愿，通过调节经济和会计机制以重视环境和社会效益。像清洁而不含有化石燃料“附加”CO2的大气，按自然规律减缓的气候变化，以及免除为争夺剩余的化石燃料储备而进行的恶性竞争乃至战争，会为我们节省多大的代价！把这些不那么直接的益处用金钱来估算恐怕是通往投资大门的钥匙。最后一点，我们能够容纳多少风能和其他可持续能源不仅仅是技术或者短期经济效益的问题，而且对我们整个人类的可持续发展的未来有着重要意义。

作者在此对开放大学（Open University）能源与环境研究组（Energy and Environmental Research Unit）的副主任大卫•艾略特（David Elliott）教授在本文撰写过程中给予的帮助和提供的资料表示深深的感谢。

参考文献
DENA (2005) Planning of the Grid Integration of Wind Energy in Germany Deutsche Energie Agentur, www.dena.de
Everett R. Why Wind can Work, ’Renew’ Issue 159 and various extracts, from ’Renew’, the newsletter of the Open University led Network for Alternative Technologies and Technology Assessment, issues 157 and 159.
ILEX (2002) Quantifying the System Costs of Additional Renewables in 2020 www.dti.gov.uk/energy
Sharman H. (2005) Smoothing and Extreme Ramping Offshore, Paper to UKERC Workshop on