一项把欧洲的电网连接起来的宏伟计划,可以使风力发电从目前跑龙套的配角变成主角—

交、直流输电网之争

当你的烤面包机或者电视机和真空吸尘器接上电源后,从中流过的电流便是交流电(AC)。关于全世界应该使用直流电(DC)或是交流电供电的这个问题,早在1880年代就解决了。在直流电中,电子在电路中呈单向流动;而在交流电中,电子则反复地来回跳动。托马斯·爱迪生(Thomas Edison)主张用直流电,而乔治·威斯汀豪斯(George Westinghoues)则主张用交流电。争论的结果是,威斯汀豪斯获胜了。

其原因在于,早期的输电网覆盖的距离较短,相比较交流电引起的电能损耗要比直流电小。由此交流电便成了行业标准。但一些人对这一标准提出了质疑:就长距离输电而言,高压直流输电线的线损要小于交流电。这不仅显示出直流电本身的优越性,而且可以使电网能按照风力发电的方式进行改造,使其更有吸引力,可以减少对新建传统(污染)发电厂的需求。

风力发电存在两方面的问题:一是你不能总是在需要风电的地方得到它;二是你不能总是在需要风电的时候得到它。德国卡塞尔大学可替代能源研究所的朱尔金·施密德(JrgenSchmid)博士认为,采用全欧洲范围内的输配电系统,这两方面的问题都可以得到解决。

风在哪里吹已不再成问题,因为风总会在某些地方吹。如果是西班牙而不是爱尔兰在刮风,电流就会沿着一个方向输送(西班牙→爱尔兰);如果爱尔兰是刮风天,电流就会向另一方向流动(爱尔兰→西班牙)。

解决风在什么时候刮,确实是一件难于捉摸的事情。在这方面,施密德提出的全欧洲电网计划的一个重要组成部分,是建立一条通往挪威的输电支线。这倒不是因为挪威是一个电能消耗大国,而是因为这个国家拥有完善的水力发电厂。这是将风这样的转瞬即变的能源满载地贮存进电网中的少数(但非唯一)方法之一。这些电能被用来把水泵进水库中,为涡轮发电机提供动力。用这种方式生产的电能,就可能随时取用。施密德认为,挪威的水库容量是如此之大,即便是在整个欧洲上空都无风吹动的情况下(实属少见),水电站也因有足够的水循环而照常运转,可以填补长达4周的缺口。

全欧洲输电网计划

如此看来,打造全欧洲范围的电网显然是一个的好主意。之所以至今还没有建造起来,是因为交流输电线在如此长的距离上会损耗太多的电能。因此,人们重新开始对直流电产生了兴趣。

威斯汀豪斯之所以能在1880年代赢得了“电流之战“的胜利,是因为交流电比直流电更容易变换。虽然高电压并非是用户想要的,但它却是传输电流的最佳方式,电压越高,线损越小。因此,先是将交流电沿高压输电线传输,然后再在当地的变电站中将高电压降低为符合用户要求的合适电压。

爱迪生是对的。他认为直流电是在任何给定的电压下传输电能的最好方式,这是因为交流电比直流电更容易转移到地面。为了防止这种接地现象的发生,交流电线网必须架设在大大高于地面的上空。电压越高,就必须离地面越远。在400千伏电压(远距离输电的标准电压)的条件下,离地面30公尺高的交流电线网的线损,只有类似的电线在地平线上的1/40。即使在这样的高度,输电距离为1000公里时,直流输电也胜过交流输电;而在输电距离短到30公里的情况下,地平线上的直流输电也胜过交流输电。

施密德对他设计的那种直流电网作过计算,这种电网至少可以利用风能提供全欧洲所需电能总量的30%。而且,风能供电的可靠性高,这便意味着风能可以用作行话中所谓的基底负载供电。基底负载供电是指怠速运转时所需的最少电能,即在凌晨3点钟左右需要的电能。

超级电网计划雏型

对风能发电虽然也有人持反对意见,但它在环保方面的优势使它足以得到更多人的赞同。实际上一些挪威企业已开始在斯堪的纳维亚、荷兰与德国之间建造高压直流输电线,这样做的目的不仅是为了出售这些国家的电能,也是为了购买其他国家的电能提供方便。

一家名叫“Airtricity”的爱尔兰风力发电公司,甚至还提出了一项被称作“超级电网”的计划。它可以把大西洋、爱尔兰海、北海和波罗的海近岸的风力发电场同整个北欧的用电网联系起来。

“Airtricity”公司认为,这项计划的第一阶段是在北海建造一座拥有2000台涡轮机的风力发电场,投资需20亿欧元。建成后的这座风力发电场可以发出10亿瓦的电能(一座发电能力与此相当的燃煤发电厂的建造成本也差不多)。目前“Airtricity”公司已经在大西洋岸边建造了一座规模较小的风力发电场并已投入运营,但它的发电能力还很小,只有25兆瓦。

还有一些人看得更远。设在加利福尼亚州圣迭戈市的全球能源网研究所认为,高压直流输电线可以用来从像撒哈拉沙漠这样一些地方把太阳能带进市场,也可以从南美和西伯利亚那样遥远的地方收集风能。像这样一种全球化的市场定位肯定具有吸引力,世界是否已经为“电力输出国组织”做好了取代石油输出国组织的准备?大家拭目以待。