这一系列的文章,准备向大家说明:绿色再生电力系统(green renewable power system)的新技术提高再生能源并网比例,电力系统依然强韧坚固。
完整的绿色再生电力系统包括六个部分:发电(Generation)、输电(Transmission)、配电(Distribution)、用电(Utilization)、储电(Storage)与电力调度(Power Dispatching),接下来就让我们从这六个环节逐一切入绿色再生电力系统。
技术突破是不愿?还是不能?
多数再生能源发电的确不稳定,不符合基载电力的定义。基载电力需要低成本与平均稳定的电力输出。风力发电已经做到低成本的目标,在美国中部,风力发电的成本可以达到每度电 0.6 元新台币,远远低于核四的发电成本每度电2 元。
深层地热发电与生质能发电已经达到稳定的电力输出,但是发电成本尚无法达到核电的低价。其中深层地热技术的发展还处于早期阶段,预估需要十年以上的时间,才有机会达到比核电还要低的成本。某些国家,生质能可以取得非常低成本的生质燃料,发展上已具优势。
全世界领导的电力公司实证(Dong Energy & ENERGINET.DK),再生发电(Renewable Generation)的不稳定已经有新的技术可以克服,因此他们逐渐提高风力发电并网的比例。丹麦的电力公司已经创下新的世界纪录,一年当中有某几天,夜间约一点左右的用电最低量的时候,全国电力可以 100% 由风力发电所供应,多余的电力,还可以透过电网,卖给其他国家使用。
长时间维持再生发电并网的高比例,我们却从来没有听说过丹麦的电网崩溃,造成全国性电力系统瓦解的新闻。可见得技术上已经有解决的方法,只是台电可能不了解,或者是没有能力学习新的技术,或者是不愿意去做。以致于传递过时的电力系统资讯给民众与政府决策单位,个人对此表示遗憾。
绿色再生电力系统认为基载电力并不重要,重要的是弹性平衡用电(负载)与发电。核能发电就像是《酷斯拉(Godzilla)》,庞大的身躯,不容易转弯与移动,在这个讲求弹性与变化的时代,正逐渐走向绝种的道路。
电力只是能源的一种
根据 IEA 在 2012 年的研究,核能发电厂需要 15-24 小时才能够完全供电,然而天然气发电厂(OCGT)则不需一小时,常规的燃煤发电厂需要 2-6 小时,属于再生电力的水力发电只需要 10 分钟。弹性是再生电力的一大特色。风力发电如果太多,透过物联网控制技术,可以让风机停止发电,或者是透过智能电网技术,把多余的电力卖给其他国家,整个电网还是保持稳定状态。
许多人误把能源与电力划上等号。事实上,电力(Power)是能源(Energy)的一种,在国际能源总署(International Energy Agency,IEA)的定义里,初级能源包括煤炭、石油、天然气、核能、水力、生质能、再生能源等七大类。其中,再生能源包括陆上风电、离岸风电、地热发电、太阳(伏打)能、聚光太阳热能(CSP)、洋流发电(Tidal Power)、波浪发电(Wave Power)与其他再生能源。初级能源能够透过转换成为更方便使用的二级能源,包括电力、精炼燃料(refined fuels)或合成燃料(synthetic fuels)。氢燃料、甲醇、乙醇一般则被视为二级能源。
能源的计算单位为 toe,也就是燃烧一吨石油所产生的能量(41.87 GJ),亦相当于 10 G calorie(卡路里)或 11.63 MWh(千度电)。非再生能源(non-renewable energy)包括化石燃料(fossil fuel)与矿物燃料(mineral fuel),前者包括煤炭、石油与天然气,后者则是铀燃料(Uranium)。
披着绿能外衣的怪兽
核能发电是一种低碳能源(low carbon energy),但是否属于绿色能源,迄今存在许多争议。某些人认为,核废料再处理之后用于发电,这种形式的新核电可以称为绿能。反对者认为核废料终究还是存在,不可能永无止境再生,且核灾事故对于环境的影响广大且深远,因此核电不能算是绿能或永续能源(sustainable energy)。
维基百科定义绿色能源是对自然界最少污染的能源。根据这个定义,核能并不能算是绿能。污染应该包括发电中产生的污染(发电污染),以及发电厂事故产生的污染(事故污染)。核能发电的事故污染,远远超过其他的再生能源,因此核电并不符合绿色能源的定义。
新时代的绿色再生电力系统,并不需要核能发电,也不需要常规的基载电力。依然可以提供成本低廉的绿色电价。使用风力预测系统,帮助某一时间的风电视为弹性基载电力使用,再来提高系统的绿色电力发电比重,监控电力系统的物联网技术,可以快速弹性调配电力,维持电网的稳定。我们会在后面的文章,把这些概念说清楚、讲明白。
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