利用氢基础设施解决可再生能源的入网不稳定难题
日本和欧盟各国在积极引进光伏发电及风力发电等可再生能源。这些容易受天气影响的电力并入系统电网时,导致电网不稳定的问题日益明显。为了解决这个问题,业界讨论了蓄电池、智能电网等多种方法,最近,氢基础设施也作为一种强有力的手段成为候选。
法国科西嘉岛2012年启动了“MYRTE(Mission hYdrogene Renouvelable pour l’inTegration au reseau Electrique:以并网为目的的可再生氢任务)”项目,该项目将光伏发电和储氢技术组合起来,目的是使光伏发电的电力变动平均化,从而顺利并入电网。
MYRTE项目由科西嘉大学主导实施,该项目的负责人、科西嘉大学教授Philippe Poggi表示,“目标是使源自可再生能源的不稳定电力占到电网中电量的30%以上”。该项目在技术和资金方面得到了法国阿海珐(Areva)公司的协助。
MYRTE项目共设置了560kW的太阳能电池板,利用其剩余电力,用50kW的电解装置将水分解成氢气和氧气,分别储存在储气罐中(图1、图2)。电池板与15000V的电网联动,在需要电力时,向100kW的PEFC(Polymer Electrolyte Fuel Cell:高分子固体电解质型)系统提供氢和氧进行发电。电解和燃料电池发电时的废热作为温水回收,储藏在温水罐中。
图1:输出功率为560kW的太阳能电池板
图2:储氢罐和储氧罐
使光伏发电的电力变动平均化的过程如下:提前一天向为科西嘉岛供电的法国电力公司(Electricite de France,EDF)提供光伏发电以及向电网供电的预测数据。一般是根据天气预报和过去的实际数值等预测光伏发电的输出功率,向EDF提供利用水电解装置和燃料电池进行了平均化的供应电力的输出预测数据。
利用电解装置和燃料电池实现平均化
在当天的运行中,以向EDF提出的并网供电预测曲线为基准,当实际发电量高于预测曲线时,利用高出的剩余电力电解水制造氢和氧,储存在储藏罐中。反之,当实际发电量低于预测曲线时,则利用储藏罐中储存的氢和氧,通过燃料电池发电,然后提供给系统电网。
下面以当天是晴天的2013年7月16日的数据为基础,来看一下运行情况。前一天向EDF提出的平均化和梯形化后的并网供电量的预测曲线为图3的红线。
图3:使光伏发电的电力变动平均化后提供给系统电网的模式
2013年7月16日的案例。红色梯形图是前一天提供给EDF的数据。淡蓝色曲线是当天的太阳能输出,深蓝色的输出是利用电解装置或燃料电池进行了平均化的实际供电曲线
当天的光伏发电输出曲线为淡蓝色,早上7点左右开始发电,之后发电量逐渐增加,到正午前后达到峰值,然后逐渐降低,到晚上7点左右停止发电。这一天的天气比预想的要好,发电量基本都高于预测曲线。因此,利用剩余电力来电解水,实际并入电网的电力曲线为图中深蓝色的线。
虽然多少还有些变动,但基本接近预测曲线,Poggi认为,平均化的验证正在按计划推进。今后打算进一步改进平均化过程,并把这种方法应用于实际业务中。
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