德国可再生能源电池技术获新进展 新旧能源并存

    3年前的一天早上，通用电气（欧洲）能源管理公司德语区总裁凯文·皮耶齐被顶头上司请进了办公室。对方递给他一张餐巾纸，上面用圆珠笔潦潦草草画了几笔示意图：“昨晚和朋友喝酒，说到德国的能源转型，我们觉得现有的电力管理体系肯定会过时。未来一定要有一套智能化管理系统，以及电力储存系统来配套。这是我们创造一个示范性太阳能和燃气混合发电系统的构想，你看啥时候能完成？”皮耶齐立即召集工程师们开会，一圈审议程序走下来，大家表示难度不小，却都跃跃欲试。

    近日，记者来到通用电气（欧洲）能源管理公司参观。皮耶齐说，这个“餐巾纸上的构思”今年5月已变成现实。不仅工厂用电自给自足，而且能出售给公共电网。尤为关键的是，“我们这套系统演示了可再生能源与传统能源并存同步，在技术上是可行的，在商业模式上也能盈利”。据介绍，这套系统内含600千瓦屋顶太阳能发电系统、400千瓦燃气热电联产系统和200千瓦电池储电系统。

    德国联邦外贸与投资署专家托比亚斯·罗特哈彻指出，储电系统是通用电气混合发电系统的核心。事实上，储电系统也是德国能源转型突破瓶颈的中期解决方案。2011年，德国政府宣布了能源转型计划，决定到2022年彻底放弃核电，到2050年使可再生能源占发电比例达80%以上。如今德国各地已安装了130多套可再生能源系统。2014年，可再生能源在德国共发电1606亿千瓦时，占总消耗电量的27.8%，超过硬煤、褐煤及核能，首次成为德国头号发电大户。与此同时，能源转型面临的一块硬骨头也越来越难啃：可再生能源靠天吃饭，在没有风的阴天，如何保证8000万人的生产生活用电？电网的运营需要稳定频率，风能和太阳能每天大起大落，如何防止波动引发停电事故？目前的权宜之计是维持传统电厂运转，在满足基本负荷的同时充当“备胎”，但它与能源转型的大目标相悖。而且，传统电厂必须维持70%以上的产能才可具备电力调节的灵活性，否则将影响电网稳定。

    反复研讨之后，德国各界把“突围”的重担压在了电力储存系统上。中短期目标是让电池储电系统充当电网“稳压器”，当可再生发电能力超过用电需求时，把多余的电力储存起来；晚上风力不足或没有太阳的时候，释放储存的电力。罗特哈彻表示，由于光伏组件系统和电池价格不断下降，到2016年初，搭建屋顶光伏发电系统和储电系统的成本将实现电网平价。也就是说，今后用户安装了屋顶太阳能发电系统，不仅可以自用，在扣除补贴的情况下，卖给公共电网还能赚钱。目前德国有超过20%的新光伏设备销售之初就安装了太阳能蓄电池。今后几年，蓄电池将成所有新装光伏发电设备的标准配置。

    电池系统的另一个应用是建造电池发电厂，直接参与电网管理。德国梅前州去年建成欧洲最大的一个商用电池发电厂项目，使用了2.5万块电池，占地约一个学校体育馆大小，装机容量5000千瓦。今年3月德国发生日食，电池厂以不到200毫秒的反应速度向公共电网输电，比普通电厂电力平衡系统要快3000倍，验证了它在稳定电网、应对停电事故方面的能力。承建该电厂的德国尤尼科斯公司新闻发言人菲利普·菲尔门泽对记者表示，他们的优势在于设计智能高效的储电管理系统，变压器之间通过电网频率就能直接“相互对话”。

    记者参观了尤尼科斯公司在柏林西郊建造的技术中心，这里集成了1000千瓦到6000千瓦的高能钠硫电池系统、200千瓦的高效锂电池系统、兆瓦级智能转换系统、太阳能和风能模拟系统，以及1000千瓦的储能电池柴油发电机系统，用于研发和测试电池储存管理软件。德国联邦外贸与投资署专家安娜·布罗伊蒂加姆表示，把这么多的可再生能源系统都集纳在同一个屋檐下测试，这样的技术中心在世界上也是少见的。据介绍，尤尼科斯已在德美英等国建成了20多家电池发电厂。

    罗特哈彻说，德国也在对长期的储电方案进行研究。比如将水分解出氢气储存，需要时再用氢气燃烧发电。去年德国100家地方电力公司联手建造了一个试点工厂，在转换过程中只有23%的能源损失。罗特哈彻认为，当前世界可再生能源格局中，美国和日本优势是在应用，德国则在技术开发上有优势，中国拥有庞大市场和坚实的新能源制造业。德中两国应该携手合作，优势互补，充当可再生能源发展的火车头。<