2008-09-09

未來電網之創新

今年早些時候，颶風Kyrill席卷歐洲，數以百萬的人們躲在家里避難。然而，人們無法回避颶風在戶外的肆虐。樹木被連根拔起，將電線埋在下面，于是無數的家庭只能在黑暗中度過夜晚。這是除西歐以外，在很多其他國家時有發生的情況。電力供應是大城市所面臨的巨大挑戰，其中常見的問題是網絡覆蓋不夠廣泛。

　作為國際大都市之一的莫斯科，擁有1050萬人口，是俄羅斯的經濟引擎，其對于能源的需求量日漸增長。當前的電廠容量為1.5萬兆瓦，按照其對電力的需求量以8%的年增長率來計算，這一數字在2020年將翻一番?！叭缃?，全球對電力的需求量大約在200萬兆瓦。這大約相當于4000家火力發電廠的發電量?！眮碜圆粋惾鹂死砉ご髮W高壓技術與電力系統學院(HTEE)的Michael Kurrat解釋道。世界范圍內約有15億人生活在無電世界，因此電力供應網絡還有拓展的空間。

根據聯合國(UN)的預測，世界人口將從現今的65億，增至2050年的90億。這就意味著對于電力的需求會一直處于增長狀態。國際能源機構(IEA)再次重申其預測：全球對能源的需求量在2030年將增加50％以上，尤其是人口高速增長的大城市。然而，怎樣才可以保證未來每個人的能源需求，尤其是通過可再生資源供應呢？

提高效率

在未來的幾十年中，能源供應將主要通過集中式發電廠、分散式發電廠、臨近用戶的小型發電廠以及一些使用可再生資源的發電廠。雖然可再生資源變得日益重要（見左表），專家預測礦物燃料，尤其是煤和天然氣，將仍然是電力供應的主要能源。其中的關鍵因素不在于可應用資源的數量，而在于大氣層能承擔多少二氧化碳。為此，需要對二氧化碳進行收集和儲存；這包括地下儲存解決方案以及能源利用率的提高。

同時，這也涉及輸電和配電的問題。人們需要采取將氣候保護考慮在內的創新技術。將來，最大的挑戰是在發展中國家建立獨立網絡，還有將大量的電力遠距離輸送至新興國家。同時還需要解決大城市中的電力傳輸瓶頸以及由于能源貿易的增長而產生的超載輸電網絡。2006年11月4日的斷電導致歐洲大部分地區陷入癱瘓。如果電網崩潰，上述情形將再次發生。

西門子已經通過研發新技術來積極應對這些挑戰?！斑@種面向未來的模式，已把對環境的破壞和全球化等方面考慮在內。我們致力于開發值得信賴的輸配電創新技術?！蔽鏖T子輸配電集團 (PTD) 技術與創新部門負責人Michael Weinhold 說道。

為印度解決缺電之苦

西門子公司使用高壓直流輸電系統(HVDC)，經濟地實現大量電力的遠距離傳輸。當前，西門子正在印度修建一條長度為780公里的高壓直流輸電線路(HVDC)，以在不需要修建額外的發電廠的情況下，改善印度北方邦(Uttar Pradesh)與拉賈斯坦邦(Rajasthan)之間的電力傳輸。這一舉措將使居住在新德里地區的1700萬人中的很多人獲益。新德里地區飽受電力短缺之苦，整個地區經常出現斷電情況，尤其是在夏季。

這一電壓為500千伏、容量為2500兆瓦的高壓直流輸電系統(HVDC)所帶來的主要效益在于其低損耗。與傳統的分三個階段的交流輸電技術(AC transmission)相比，新型輸電系統每年將少產生68.8萬噸溫室氣體二氧化碳的排放——“這在效率方面是一個巨大的提升?！痹诮忉屜到y如何對氣候保護起作用時，Weinhold這樣說道。

其實，西門子在印度正在修建的這種輸電系統，2007年6月就已經在美國成為現實。一條海下高壓直流輸電電纜將電力從新澤西供電網傳輸至長島（見上圖中的圖標）。該輸電系統的容量高達660兆瓦，以500千伏的直流高壓將電力傳輸到其他地方，甚至可以滿足皇后區和布魯克林區的電力需求。這條輸電系統的特別之處在于，其一部分電力是由水能和風能等可再生能源產生，因此更進一步加大了環保力度。

這一點對位于澳大利亞南端附近的一個小島來說尤其重要。塔斯馬尼亞島以其完好的雨林、未被破壞的自然環境和連綿的海灘而聞名于世。因此，島上的居民熱衷于使用自然資源。塔斯馬尼亞島的面積與愛爾蘭島相當，僅僅使用水能和風能即可滿足其能源需求。自2006年春季開始，其開始將部分電力輸送至鄰近的澳大利亞維多利亞州。

承擔輸電任務的是一條290公里長的海底電纜——它是深埋在海底之下70米處的、目前世界上最長的海底電纜。問題在于由于傳輸損失非常之大，使用可再生能源產生的電力不能通過交流電的方式到達目的地。因此，人們采用高壓直流輸電系統(HVDC)來輸送。在維多利亞州，轉換閥將直流電轉換成交流電，從而將電流輸送至電網中。不過，電力的傳輸也不僅僅通過海底電纜。當塔斯馬尼亞河處于枯水期時，陸地電網可以承擔電力傳輸。西門子在這一項目中扮演著主要角色，如修建換流站等。這些換流站將交流電轉換成低損耗的直流電，方便傳輸，然后在另一端，再將直流電轉換成交流電。

當前，中國與西門子簽署了世界上最長的特高壓直流輸電系統合同（傳輸線路長1400公里，容量達5000兆瓦）。從西南部的水電站發出的電，將由這條西門子建造的輸電線路低損耗傳輸。這樣的輸電系統是非常有意義的。

其他資料鏈接：

采訪德國不倫瑞克大學教授 MICHAEL KURRAT

如今，保證世界上每個人的電力需求是個很大的挑戰。我們如何在未來達到這一目標？

在 2050 年，人們仍然能夠生產足夠的電力以滿足用電需求。但是，我們需要更有效的輸配電網絡，以確保電力能夠輸送至千家萬戶。人們有可能居住在離初級能源（如煤，石油和天然氣，以及水能和風能）數百公里以外的地方。很多不同的技術都能應用于電力的輸送，其中包括高壓直流輸電系統(HVDC)以及特高壓系統 (UHV)。

成本是個很大的問題?？梢詫崿F能源產量增加與環境保護二者兼顧嗎？

一個有效的措施是國際排放貿易，能源生產商如果排放諸如二氧化碳等有害氣體的話，將承擔更大的生產成本。因此，由于財政激勵原因，能源生產商第一次加大在減少二氧化碳排放或技術革新方面的投資。其中，有效減少二氧化碳排放的方式，可以通過高效的聯合循環發電廠，或者通過對現有發電廠設備進行升級來實現。兩種方式都可以提高能源使用率。此外，我們還可以利用可再生能源，例如風能、水能以及太陽能。

可再生能源將來可能成為主要的能源。這些可再生能源為能源生產起到何種作用？

國際能源機構預計，到 2030 年，可再生能源將占到經合組織 (OECD) 國家電力產量所需能源的 22％。在中國，預計到 2020 年，可再生能源在總能源使用量中所占比例將超過10%。對于那些需要將大量電力輸送至用電密集區域的公司而言，可再生能源也變得日益重要。例如，由于風力發電廠不像其他大型發電廠，只局限于一個場所，其需要廣闊的區域來產生電力，所以將需要多條輸電線路將電力輸送至用戶。

經濟觀察網相關產品

(共有條評論)

更多評論