微電網(wǎng)中,各種能源在不同季節(jié)、不同時段中協(xié)同運行,多能互補也成為埃格島電力系統(tǒng)的最佳配置。得益于較高的緯度,夏季的埃格島可以享受較長時間的日照,再加上夏季雨水較少,光伏系統(tǒng)的利用率也隨之提高。受天氣影響,風電和水電在夏季的出力狀況不甚理想,居民全天的電力消費都來自光伏和儲能電池,只有在游客增多等少數(shù)情況下,備用的柴油發(fā)電機才開始供電。到了冬季,島上降雨增多,三臺小型水力發(fā)電機成為主要的電力來源。埃格島微電網(wǎng)的控制系統(tǒng)可以監(jiān)測發(fā)電設施的運行,優(yōu)化電池的充放電循環(huán),并且在電力短缺時自動啟動柴油發(fā)電機。
微電網(wǎng)極大地提升了埃格島的電力消費品質。微電網(wǎng)建成之前,居民靠自家的柴油發(fā)電機供電,在支付高昂成本的同時,還要忍受設備的噪音和空氣污染。島上的柴油依靠渡輪運輸,儲備有限的住戶會面臨斷電的風險。如今,微電網(wǎng)保證了埃格島的不間斷供電,每年超過90%的電力消費都來自可再生能源,二氧化碳的排放量也降低了接近一半。另一方面,島上的微電網(wǎng)展示了出色的經(jīng)濟性。整個項目的設計和建設成本約為166萬英鎊,而跨海架設電網(wǎng)的成本則高達400多萬;目前,埃格島的電力價格仍高于英國的平均水平,但已經(jīng)比過去降低了60%。風、光、水、儲的有效整合使居民擺脫了化石能源的限制,埃格島的經(jīng)驗也證明,離網(wǎng)型海島微電網(wǎng)可以滿足現(xiàn)代生活的電力需求。
分布式能源在偏遠區(qū)域微電網(wǎng)的應用
除了可以改善現(xiàn)有的供電系統(tǒng)外,離網(wǎng)型微電網(wǎng)還是無電地區(qū)實現(xiàn)電力普及的重要一環(huán)。國際能源署(IEA)的數(shù)據(jù)顯示,截至2014年,全球仍有12億人缺乏電力供應。在印度,無電人口的數(shù)量達到2.4億,約占印度人口總數(shù)的20%,其中絕大部分人生活在偏遠的農(nóng)村地區(qū),這給印度政府的全國電氣化計劃帶來不小的的技術和經(jīng)濟性挑戰(zhàn)。比哈爾邦(Bihar)是印度電力缺口最大的邦之一,全邦79%的農(nóng)村家庭無電可用,其中超過一半的家庭沒有接入電網(wǎng);其他所謂的“通電”家庭則依賴于單一的柴油發(fā)電機,這使得該區(qū)域對柴油特別依賴,提高了用能成本并造成了空氣污染。
以光伏作為主、柴油發(fā)電機作為備用的分布式能源系統(tǒng)可以解決這些偏遠地區(qū)的用電問題。印度理工學院的研究人員為農(nóng)村家庭開發(fā)了光伏微電網(wǎng),包括一塊125瓦的太陽能電池板、1千瓦時的儲能電池、控制箱和直流家電。不同于普通的交流用電,這套戶用微網(wǎng)以直流電運行,避免了光伏、電池和家電之間交直流轉換引起的能量損失。整套系統(tǒng)的成本比架設電網(wǎng)的方式更低,供電也更加可靠。已經(jīng)接入市政電網(wǎng)的家庭也可以將其作為優(yōu)質的備用電源,免除電網(wǎng)頻繁斷電帶來的困擾。同時,研究人員也開發(fā)了覆蓋多戶家庭的500瓦和7.5千瓦的微電網(wǎng)。目前,這套系統(tǒng)已經(jīng)為超過4000戶的農(nóng)村家庭提供了電力。在比哈爾邦的農(nóng)村社區(qū),分布式光伏、儲能電池與已有的柴油發(fā)電機構成微電網(wǎng)系統(tǒng),為用戶提供可靠電力的同時也降低了用電成本,在柴油價格走高之時,光伏的替代作用使系統(tǒng)的經(jīng)濟性更加出眾。目前,印度大多數(shù)的微電網(wǎng)和獨立供電系統(tǒng)仍采用柴油發(fā)電機,但成本日趨下降的分布式光伏和因地制宜的小型水電、風電設施正逐漸凸顯出經(jīng)濟和環(huán)境效益,這在農(nóng)村地區(qū)顯得尤為重要。離網(wǎng)型微電網(wǎng)將在印度的電氣化進程中起到關鍵作用,這項技術也值得向全球的其他無電地區(qū)推廣。
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