德國可再生能源電池技術獲新進展 新舊能源并存

    3年前的一天早上，通用電氣（歐洲）能源管理公司德語區總裁凱文·皮耶齊被頂頭上司請進了辦公室。對方遞給他一張餐巾紙，上面用圓珠筆潦潦草草畫了幾筆示意圖：“昨晚和朋友喝酒，說到德國的能源轉型，我們覺得現有的電力管理體系肯定會過時。未來一定要有一套智能化管理系統，以及電力儲存系統來配套。這是我們創造一個示范性太陽能和燃氣混合發電系統的構想，你看啥時候能完成？”皮耶齊立即召集工程師們開會，一圈審議程序走下來，大家表示難度不小，卻都躍躍欲試。

    近日，記者來到通用電氣（歐洲）能源管理公司參觀。皮耶齊說，這個“餐巾紙上的構思”今年5月已變成現實。不僅工廠用電自給自足，而且能出售給公共電網。尤為關鍵的是，“我們這套系統演示了可再生能源與傳統能源并存同步，在技術上是可行的，在商業模式上也能盈利”。據介紹，這套系統內含600千瓦屋頂太陽能發電系統、400千瓦燃氣熱電聯產系統和200千瓦電池儲電系統。

    德國聯邦外貿與投資署專家托比亞斯·羅特哈徹指出，儲電系統是通用電氣混合發電系統的核心。事實上，儲電系統也是德國能源轉型突破瓶頸的中期解決方案。2011年，德國政府宣布了能源轉型計劃，決定到2022年徹底放棄核電，到2050年使可再生能源占發電比例達80%以上。如今德國各地已安裝了130多套可再生能源系統。2014年，可再生能源在德國共發電1606億千瓦時，占總消耗電量的27.8%，超過硬煤、褐煤及核能，首次成為德國頭號發電大戶。與此同時，能源轉型面臨的一塊硬骨頭也越來越難啃：可再生能源靠天吃飯，在沒有風的陰天，如何保證8000萬人的生產生活用電？電網的運營需要穩定頻率，風能和太陽能每天大起大落，如何防止波動引發停電事故？目前的權宜之計是維持傳統電廠運轉，在滿足基本負荷的同時充當“備胎”，但它與能源轉型的大目標相悖。而且，傳統電廠必須維持70%以上的產能才可具備電力調節的靈活性，否則將影響電網穩定。

    反復研討之后，德國各界把“突圍”的重擔壓在了電力儲存系統上。中短期目標是讓電池儲電系統充當電網“穩壓器”，當可再生發電能力超過用電需求時，把多余的電力儲存起來；晚上風力不足或沒有太陽的時候，釋放儲存的電力。羅特哈徹表示，由于光伏組件系統和電池價格不斷下降，到2016年初，搭建屋頂光伏發電系統和儲電系統的成本將實現電網平價。也就是說，今后用戶安裝了屋頂太陽能發電系統，不僅可以自用，在扣除補貼的情況下，賣給公共電網還能賺錢。目前德國有超過20%的新光伏設備銷售之初就安裝了太陽能蓄電池。今后幾年，蓄電池將成所有新裝光伏發電設備的標準配置。

    電池系統的另一個應用是建造電池發電廠，直接參與電網管理。德國梅前州去年建成歐洲最大的一個商用電池發電廠項目，使用了2.5萬塊電池，占地約一個學校體育館大小，裝機容量5000千瓦。今年3月德國發生日食，電池廠以不到200毫秒的反應速度向公共電網輸電，比普通電廠電力平衡系統要快3000倍，驗證了它在穩定電網、應對停電事故方面的能力。承建該電廠的德國尤尼科斯公司新聞發言人菲利普·菲爾門澤對記者表示，他們的優勢在于設計智能高效的儲電管理系統，變壓器之間通過電網頻率就能直接“相互對話”。

    記者參觀了尤尼科斯公司在柏林西郊建造的技術中心，這里集成了1000千瓦到6000千瓦的高能鈉硫電池系統、200千瓦的高效鋰電池系統、兆瓦級智能轉換系統、太陽能和風能模擬系統，以及1000千瓦的儲能電池柴油發電機系統，用于研發和測試電池儲存管理軟件。德國聯邦外貿與投資署專家安娜·布羅伊蒂加姆表示，把這么多的可再生能源系統都集納在同一個屋檐下測試，這樣的技術中心在世界上也是少見的。據介紹，尤尼科斯已在德美英等國建成了20多家電池發電廠。

    羅特哈徹說，德國也在對長期的儲電方案進行研究。比如將水分解出氫氣儲存，需要時再用氫氣燃燒發電。去年德國100家地方電力公司聯手建造了一個試點工廠，在轉換過程中只有23%的能源損失。羅特哈徹認為，當前世界可再生能源格局中，美國和日本優勢是在應用，德國則在技術開發上有優勢，中國擁有龐大市場和堅實的新能源制造業。德中兩國應該攜手合作，優勢互補，充當可再生能源發展的火車頭。<