縮小後的渦輪電機與(yu) 軟件相連，該軟件將允許桑迪亞(ya) 國家實驗室團隊模擬各種情況。圖片來源：Bret Latter

采用新型環保采暖技術的一家烏(wu) 克蘭(lan) 體(ti) 育場

也許很難想象，西得克斯薩的風“吹到了”北卡羅萊納。

前不久，美國桑迪亞(ya) 國家實驗室研究人員有了一種新工具，可以讓他們(men) 看看風能是否可以通過分布式能源，有效地為(wei) 生活在偏遠和農(nong) 村地區的人們(men) 提供電力，甚至向遠離電網的人們(men) 提供電力。

他們(men) 安裝了一個(ge) 新風力渦輪機模擬器。該模擬器模擬了位於(yu) 得克薩斯州拉伯克附近的桑迪亞(ya) 規模化風電場技術基地的實際風力渦輪機，以便研究風電場在多種天氣條件和負荷需求下的行為(wei) ，以及它們(men) 能否被消費者有效利用。

就這樣，西得克斯薩的風被複製了下來，“吹到了”北卡羅萊納，甚至阿拉斯加。

這是新能源技術不斷發展的一個(ge) 縮影，而第一步就是打破常規。

“敲碎”它

與(yu) 傳(chuan) 統的風力發電場將能源輸送到與(yu) 電網相連的輸電線路不同，用於(yu) 分布式能源的風力渦輪機接近甚至直接連接到終端用戶。

“目前，大多數風力發電隻是通過輸電線路發送到數百英裏外的用戶，可能會(hui) 遭遇各種各樣的中斷。”桑迪亞(ya) 國家實驗室研究人員Brian Naughton告訴記者，測試風力渦輪機對不同和變化的風和天氣條件的反應，可以幫助確定在家庭、學校和企業(ye) 附近進行發電的可行性。

桑迪亞(ya) 國家實驗室研究人員Rachid Darbali-Zamora說，“增加風能作為(wei) 分布式能源，有望解決(jue) 微電網技術麵臨(lin) 的一些重大挑戰，並解決(jue) 不能持續使用傳(chuan) 統電網供電地區麵臨(lin) 的挑戰，比如阿拉斯加的偏遠社區或遭受颶風嚴(yan) 重破壞的島嶼。”

能源轉型對二氧化碳排放力爭(zheng) 於(yu) 2030年前達到峰值、2060年前實現碳中和的中國，以及公布《歐洲氣候法》草案，決(jue) 定以立法的形式明確到2050年實現“碳中和”政治目標的歐盟，而言同樣重要。

中國國家氣候變化專(zhuan) 家委員會(hui) 副主任何建坤指出，全球長期碳中和目標導向，將加劇世界範圍經濟技術革命性變革，重塑大國競爭(zheng) 格局，也將改變國際經濟貿易規則和企業(ye) 發展業(ye) 態。

“踐行‘30·60’戰略，能源是主戰場，電力是主力軍(jun) 。這要求我國實現更高水平電氣化，支撐煤炭、石油、天然氣盡早達峰。電力消費將會(hui) 持續增長，到2050年，將達到15萬(wan) 億(yi) 千瓦時，電能占終端能源的消費比重將提高至50%。”電力規劃設計總院副院長徐小東(dong) 在近日舉(ju) 行的“促進能源技術創新——歐盟與(yu) 中國的合作機遇”研討會(hui) 上提到。

徐小東(dong) 提到，這就需要推動電網進一步優(you) 化，構建新一代電力係統，以適應高比例可再生能源的接入，電網形態將更加多元，大電網、微電網、分布式電網有機互補，新能源一體(ti) 化開發外送、源網荷儲(chu) 一體(ti) 化就近利用等模式將成為(wei) 未來發展重點。

“重塑”它

“加快能源低碳轉型需要對現存的能源消費和利用方式進行重塑，這在消費、供給、輸送、 存儲(chu) 、市場機製等環節均麵臨(lin) 著一定的技術挑戰，需要開展技術創新，以提供高效的解決(jue) 方案。”徐小東(dong) 說。例如，智慧能源係統不僅(jin) 可以實現不同能源品種的協調互補和智慧調度，還能大幅提高供能可靠性和能源利用效率。

歐洲沼氣協會(hui) 副會(hui) 長 Piero Gattoni在研討會(hui) 上表示，可再生能源和科技的巧妙結合，對於(yu) 發展未來能源係統，以及實現2050年碳中和目標至關(guan) 重要。“智慧組合可再生天然氣、電力以及現存天然氣網，能使歐洲能源係統最大程度去碳，並且係統完全可再生。”Gattoni告訴《中國科學報》。

例如，意大利的Biogsadoneright係統，是一種可以改善農(nong) 場經濟和環境的耕種方式。農(nong) 場同時種植主作物和雙作物。作物產(chan) 品一部分走上人們(men) 餐桌，一部分變成農(nong) 場家畜家禽的食物，另一部分進入農(nong) 場的能源生產(chan) 係統。

同樣，農(nong) 場動物廢棄物也進入厭氧消化池係統，與(yu) 能源作物和殘留物一起生產(chan) 沼氣、生物甲烷、供電和供暖。而沼渣入土滋養(yang) 農(nong) 作物。這種耕種方式周而複始，循環往複。

“生物甲烷的生產(chan) 不是目的，Biogsadoneright係統是支持農(nong) 場的農(nong) 業(ye) 生態轉型工具，並幫助實現光合作用的生態集約化和農(nong) 業(ye) 生態係統的再碳化。”Gattoni說。

此外，瑞典林雪平大學市場營銷學副教授Mikael Ottosson和同事，以沼氣市場為(wei) 例研究了可持續能源市場的發展，發現構建此類市場有特別的障礙：必須不斷被塑造和重塑。

攜手實現終極目標

“新事物就好比是不受待見的窮親(qin) 戚，它們(men) 需要證明自己，必須提供至少與(yu) 現有事物相同的質量。這使得可持續性成為(wei) 除了價(jia) 格和質量之外的額外組成部分。”Ottosson說。

正如斯堪尼亞(ya) 中國戰略重心商務發展總監周齊所言：“替代化石燃料，沒有唯一的最優(you) 解，減少碳排放是終極目標。”

但技術的可靠，永遠是新能源係統證明自己的途徑之一。而專(zhuan) 家指出，要應對全球氣候變化、構建新能源體(ti) 係，深化國際科技合作是必然選擇。

隨著全球能源轉型速度加快，中歐雙方能源創新合作不斷深化，雙邊交流日趨活躍，在氫能、儲(chu) 能、電動汽車等新興(xing) 能源技術領域，持續加大技術研發與(yu) 應用合作。

“近年來，中歐雙方企業(ye) 與(yu) 科研機構在海上風電、太陽能發電、燃料電池、儲(chu) 能等領域開展了大量技術研發合作，設立或聯合成立了多個(ge) 研發機構以開展深度合作。”徐小東(dong) 說，“下一步，中方對歐合作意向主要包括氫能、智慧能源、綜合能源係統、儲(chu) 能、可再生能源、低碳零碳技術等領域。”

例如，智慧能源係統不僅(jin) 可以實現不同能源品種的協調互補和智慧調度，還能大幅提高供能可靠性和能源利用效率，徐小東(dong) 提到，目前中國很多城市已將智慧城市建設列入未來發展規劃，作為(wei) 智慧城市的核心組成部分，智慧能源係統在未來將大有可為(wei) 。因此，中歐雙方在5G+智慧能源、數字電網、虛擬電廠、儲(chu) 能雲(yun) 、區塊鏈等方麵具備合作潛力。

回到桑迪亞(ya) 國家實驗室，Naughton和同事們(men) 可以在實驗室裏為(wei) 風力發電測試模擬天氣和負載條件，而不是要等到陰天下雨，或大風來襲。研究人員利用該模擬器改進了風力混合分布式能源係統，提高了配電係統和微電網的穩定性、靈活性和安全性。



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