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要想利用可再生能源,，就得能靈敏地調(diào)控其發(fā)電量。這是保持電網(wǎng)穩(wěn)定,，以及確保在斷電后快速恢復(fù)供電的途徑,。西門子新研制的蓄電系統(tǒng)Siestorage有可能解決這個(gè)問題——西門子與供電企業(yè)Enel公司正在意大利開展試點(diǎn)項(xiàng)目。

在意大利,，西門子和供電企業(yè)Enel公司正在試驗(yàn)利用鋰離子蓄電裝置來儲(chǔ)存光伏電站生產(chǎn)的過剩電力,。

意大利擁有得天獨(dú)厚的充沛日照，因此,，這個(gè)國家的光伏發(fā)電（PV）產(chǎn)業(yè)正欣欣向榮便也不足為怪了,。譬如，供電企業(yè)Enel公司運(yùn)營的電網(wǎng),，包含了總輸出功率逾1100萬千瓦的光伏發(fā)電設(shè)施,，其中大部分都直接向中壓配電網(wǎng)絡(luò)輸送電能。

不過,，喜人形勢的背后也有堪憂之處：中午日照強(qiáng)烈時(shí),，太陽能電池板生產(chǎn)的大量電能將通過電網(wǎng)輸送至千家萬戶，然而這時(shí)的電力需求并不大,。如果是陰天,，發(fā)電量就會(huì)急劇下降,。一般而言，諸如太陽能電站和風(fēng)電場等發(fā)電量波動(dòng)不定的發(fā)電設(shè)施并網(wǎng)發(fā)電的數(shù)量越多,，就越難以保證電網(wǎng)穩(wěn)定,。必須時(shí)刻保持供需平衡。如若不然,，所產(chǎn)生的電壓和頻率波動(dòng)會(huì)擾亂甚至毀壞電子設(shè)備,。

有鑒于此，蓄電系統(tǒng)的重要性顯然會(huì)與日俱增,。蓄電裝置可以在特定時(shí)間將暫時(shí)不需要的多余電能儲(chǔ)存起來,，當(dāng)用電需求增長時(shí)，再將這些電能送回電網(wǎng),。數(shù)十年來,，高效的抽水蓄能電站一直被用于長期儲(chǔ)存電能。西門子電力系統(tǒng)和蓄電裝置高級(jí)*Uwe Fuchs指出：“不幸的是,，沒有足夠多的場所用于建造這種設(shè)施,。因此，我們必須開發(fā)替代解決方案,，用于穩(wěn)定電網(wǎng),。”

據(jù)德意志銀行發(fā)布的數(shù)據(jù)，從2012年到2025年,，德國蓄電裝置市場規(guī)模有望至少增長一倍。今后20年,，僅德國的相關(guān)投資就將高達(dá)300億歐元左右,。最晚不超過2040年，經(jīng)常性的蓄電量將達(dá)到400億度左右,，有時(shí)候蓄電持續(xù)時(shí)間會(huì)長達(dá)數(shù)月,。這個(gè)數(shù)字是當(dāng)前德國所有抽水蓄能電站蓄電容量總和的1000倍。相比之下,，2012年德國所有電廠的總發(fā)電量為6180億度,。

目前已有多種技術(shù)可用于解決這個(gè)問題。譬如,，氫能蓄電裝置可以儲(chǔ)存風(fēng)電場生產(chǎn)的過剩電能,。這些裝置采用電解法，將水還原為蘊(yùn)含高能量的氫氣,。這些氫氣可以被臨時(shí)貯存到地下洞穴內(nèi),，這種地下洞穴已經(jīng)用于存儲(chǔ)天然氣。如果用電需求增長,，那么,，這些蘊(yùn)含高能量的氫氣可用于驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)組，然后,，所生產(chǎn)的電能將被輸送至電網(wǎng)。抑或,，可以讓氫氣與二氧化碳發(fā)生化學(xué)反應(yīng),，產(chǎn)生甲烷,，然后將這些甲烷送入天然氣管網(wǎng),。還可以將所產(chǎn)生的甲烷用作化工原料或者燃料電池汽車的燃料。

也可以通過壓縮空氣儲(chǔ)存能量,。這種方法是將空氣泵入諸如鹽丘等空穴中，然后將之壓縮,，直至壓力高達(dá)100巴,。過后，可將壓縮空氣用于驅(qū)動(dòng)燃?xì)廨啓C(jī),。換句話說,，燃燒仍需使用諸如天然氣等礦物燃料，但助燃空氣不再需要進(jìn)行壓縮,。

最后,，有一種眾所周知的蓄電系統(tǒng)：電池。目前,，鋰電池是用于穩(wěn)定配電網(wǎng)的電池,，因?yàn)樗鼈兗婢吒咝铍娙萘亢透叱浞烹娐孰p重優(yōu)勢。倘若電網(wǎng)負(fù)載波動(dòng)不定,，那么,，這種電池可以在短短數(shù)毫秒之內(nèi)吸納或供應(yīng)電能。與抽水蓄能電站不同的是,，電池只需要在短短幾分鐘時(shí)間內(nèi)輸送電能——譬如，當(dāng)云朵暫時(shí)擋住陽光,，導(dǎo)致連接至微型電網(wǎng)的光伏電站的發(fā)電量下降時(shí),。

借助電池系統(tǒng)穩(wěn)定電網(wǎng)。早在若干年以前,，西門子就已開始開發(fā)蓄電裝置,。西門子Siestorage蓄電系統(tǒng)是一個(gè)模塊化系統(tǒng),，它為高性能鋰離子電池配備了電力電子裝置，以便連接至電網(wǎng),。Fuchs表示,，“借助該系統(tǒng)，我們既可以穩(wěn)定400伏低壓電網(wǎng),，也可以穩(wěn)定10-30千伏配電網(wǎng),。這些電池和控制電子裝置均為安裝在機(jī)柜中的滑動(dòng)式單元，可輕松將之集成于可控制溫度和濕度的柜體,。”

2012年2月,，這樣一個(gè)設(shè)備機(jī)柜落戶意大利莫利塞地區(qū)的Isernia市。該區(qū)擁有大量并入Enel配電網(wǎng)的光伏電站,。Fuchs解釋道,，“我們的系統(tǒng)是歐洲首套鋰離子蓄電裝置。它是適用于配電網(wǎng)的性能強(qiáng)大的蓄電裝置,。其控制電子裝置可持續(xù)測定電網(wǎng)電壓和頻率,。Siestorage可隨情況的變化而吸納或供應(yīng)電能。”意大利的這套系統(tǒng)的蓄電容量為500度,，能夠以高達(dá)數(shù)百萬瓦的功率儲(chǔ)存和釋放電能,。

對(duì)于農(nóng)村地區(qū)的微型電網(wǎng)，這足以保持其穩(wěn)定性,，哪怕是包含發(fā)電量波動(dòng)不定的太陽能電池系統(tǒng)的微型電網(wǎng),。在西門子最近發(fā)布的《可持續(xù)發(fā)展報(bào)告》中，Enel公司網(wǎng)絡(luò)和基礎(chǔ)設(shè)施部門的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)主管Paola Petroni表示：“迄今為止的測試結(jié)果令我們非常滿意,。”Enel公司是意大利最大的供電企業(yè),，擁有超過3200萬個(gè)客戶，運(yùn)營并維護(hù)著100多萬公里的輸電線路,。Petroni說：“西門子產(chǎn)品能夠應(yīng)對(duì)電力生產(chǎn)波動(dòng)以及幾座電動(dòng)汽車充電站造成的負(fù)載起伏,。”這個(gè)能力主要得益于特制的換流器。這些裝置秉承了西門子SIPLINK產(chǎn)品（Power Link）的大量技術(shù)優(yōu)勢,。近十年來,，SIPLINK產(chǎn)品被用作工廠電網(wǎng)連接和岸船供電的輔助裝置。Fuchs說：“軟件確保Siestorage換流器能夠針對(duì)電網(wǎng)變化做出靈活響應(yīng),，特別是在出現(xiàn)頻率波動(dòng)時(shí),。這個(gè)時(shí)候，在短短數(shù)秒之內(nèi)會(huì)發(fā)生很多情況,。”

電網(wǎng)黑啟動(dòng)能力,。當(dāng)電網(wǎng)不穩(wěn)定程度達(dá)到臨界水平時(shí)，供電企業(yè)可以將整個(gè)微型電網(wǎng)從主干電網(wǎng)斷開,。在這樣的關(guān)斷之后重新啟動(dòng)電網(wǎng),，被稱為“黑啟動(dòng)”,。2012年在意大利執(zhí)行的驗(yàn)收測試中，當(dāng)一個(gè)農(nóng)村微型電網(wǎng)被從主干電網(wǎng)斷開之后,，Siestorage成功地在短短數(shù)毫秒之內(nèi)重啟了這個(gè)微型電網(wǎng)及其連接的光伏發(fā)電設(shè)施,。從重啟那一刻起，該電池蓄電裝置中的換流器便在單機(jī)模式下運(yùn)行,，一直保持著50赫茲頻率和穩(wěn)定的20千伏電壓,。Fuchs表示，“Siestorage的電網(wǎng)黑啟動(dòng)能力真的是一個(gè)的特性,。”

在一個(gè)將于2014年秋季啟動(dòng)的項(xiàng)目中,，Siestorage也將扮演重要角色。西門子將攜手德國Arcelor Mittal in Eisenhuettenstadt市的鋼鐵制造商Arcelor Mittal公司和當(dāng)?shù)毓╇娖髽I(yè)VEO公司,，共同建造一個(gè)用于在斷電時(shí)提供電力的備用系統(tǒng),。在這個(gè)系統(tǒng)中，Siestorage裝置將利用一臺(tái)電機(jī)來啟動(dòng)鋼廠自有燃?xì)怆姀S中的燃?xì)廨啓C(jī),，以便確保在發(fā)生斷電事故時(shí),，工廠也能依靠自有電網(wǎng)保持正常運(yùn)轉(zhuǎn)。Fuchs解釋道：“這種應(yīng)用場景對(duì)能源轉(zhuǎn)型也有一定的借鑒意義,。未來，我們將需要許多能夠在電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)靈活快速黑啟動(dòng)的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電裝置,，而這正是Siestorage所能做到的,。簡而言之，它能用于替代常規(guī)柴油發(fā)動(dòng)機(jī),。”

Siestorage日趨完善,。Fuchs解釋道：“我們的換流器和我們現(xiàn)在使用的電池讓我們得以利用安裝在標(biāo)準(zhǔn)40英尺機(jī)柜中的蓄電容量為1000度的蓄電裝置，以最高2000千瓦的功率吸納或供應(yīng)電能,。對(duì)于特殊應(yīng)用,，使用性能高得多的電池也是一種值得考慮的方案。譬如,，用于集裝箱起重機(jī)或輪胎試驗(yàn)臺(tái)的制動(dòng)能量回收系統(tǒng),。”這樣的應(yīng)用涉及在短時(shí)間內(nèi)處理大量能量。但是,，由于Siestorage的充電周期較短,，因此這個(gè)系統(tǒng)的制動(dòng)能量回收率尚未達(dá)到100%。現(xiàn)在,，西門子專家正在努力豐富產(chǎn)品組合,，以便客戶最大限度提高蓄電裝置的輸出功率和蓄電容量。這將確?？蛻綦娋W(wǎng)盡可能保持穩(wěn)定和高效,。