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利用智慧調(diào)控,德最大煉鋁廠成為虛擬電池

作者: | 發(fā)布日期: 2017 年 04 月 10 日 9:16 | 分類: 產(chǎn)業(yè)資訊

煉鋁業(yè)耗用大量能源,過去一向被視為電網(wǎng)的沉重負擔,不過,許多學者專家很早就提出,煉鋁大量耗電的流程若能智慧調(diào)控,反而能成為“虛擬電池”,充當電網(wǎng)的穩(wěn)定力量。如今德國最大鋁廠三鋁(TRIMET Aluminium)即將把這項理論付諸實行,為德國電網(wǎng)提供高達 112 萬度電力儲存容量的虛擬儲存資源。

虛擬儲存可說是能源儲存的能源效率最高的一種儲存方式,由于不涉及真正的儲存能源與釋放,虛擬儲存的“儲存效率”可高達 90~95%,當?shù)聡e極發(fā)展可再生能源,需要處理所謂可再生能源的不穩(wěn)定問題時,虛擬儲存資源成為絕佳解決方案,比起真正的能源儲存技術,如俗稱“風穴”的高壓空氣儲能,或是電力轉(zhuǎn)換為天然氣的化學儲能,都更有經(jīng)濟效益。

在各種能源儲存的解決方案中,煉鋁業(yè)更占據(jù)相當好的戰(zhàn)略地位。煉鋁廠身為超級用電大戶,往往原本就直接接在電網(wǎng)的高壓網(wǎng)絡中;相對的,若要建立大規(guī)模電網(wǎng)級能源儲存設施,譬如電池技術或“風穴”,還得興建連結到電網(wǎng)的輸配線路。煉鋁廠作為虛擬能源儲存,完全沒有新建高壓輸配線路的必要。

每煉出一噸的鋁,要耗費 1.4 萬度電力,可見其用電之鉅,三鋁身為用電大戶,先前就已經(jīng)配合德國電力網(wǎng)絡的需求反應計劃,當電力尖峰供給緊繃時,暫時將煉鋁爐離線,減輕負載。如今更進一步,將以虛擬電池系統(tǒng)和電網(wǎng)供需更緊密結合。

三鋁與北萊茵西伐利亞洲的伍珀塔爾大學技術合作,開發(fā)可調(diào)控供電卻能維持煉鋁電解槽能源平衡的技術,讓電力供應的改變不會影響電解槽內(nèi)部磁場平衡,如今規(guī)劃投入 2 年期的工業(yè)級前導示范計劃,斥資 3,600 萬歐元,在其埃森煉鋁廠一條生產(chǎn)線上,改造 120 座煉鋁爐成為可上下調(diào)整用電量 25% 的虛擬電池。

煉鋁爐啟發(fā)液態(tài)金屬電池的研發(fā)

改造后的煉鋁爐因應電力網(wǎng)絡的供需,隨時可調(diào)撥調(diào)整使用,不僅成為電網(wǎng)穩(wěn)定的一大利器,本身也能緩沖電網(wǎng)的意外波動,可說一箭雙雕。此次前導計劃改裝完成后,其虛擬儲存的能力,相當于一座中等規(guī)模的抽蓄水力發(fā)電廠。三鋁表示,若把德國四大煉鋁廠都改裝成虛擬電池,將擁有相當于德國三分之一抽蓄水電的儲能能力。

三鋁如今仍是家族企業(yè),業(yè)務也還在成長,2015~2016 財務年度生產(chǎn) 77.5 萬噸鋁,較前一年增產(chǎn) 5%,每年用電量高達 1,000 億度規(guī)模,三鋁為了加入保護地球的行列,積極進行多種環(huán)保節(jié)能與新能源措施,包括回收 95% 的生產(chǎn)廢料再制,并在漢堡的煉鋁廠興建 3 架風力發(fā)電機。進行這次前導計劃的埃森廠,每年生產(chǎn) 30 萬噸鋁塊,也是當?shù)刈畲蠊I(yè)雇主,虛擬電池成為埃森用來爭取 2017 年歐洲新能源首都的示范計劃。

煉鋁爐過去啟發(fā)了液態(tài)金屬電池的研發(fā),美國新創(chuàng)事業(yè) Ambri 就是從煉鋁爐得到靈感,因為煉鋁的過程等于儲存大量電力,而反轉(zhuǎn)煉鋁的過程,則可以放出所儲存的電力,使煉鋁槽本身就相當于高能量密度電池,Ambri 因此有了液態(tài)金屬電池的靈感,不過液態(tài)金屬電池使用上有諸多限制,例如不可搖晃,否則內(nèi)部金屬分層若被打破,會引起短路而起火或爆炸,因而無法用在地震帶,又必須讓金屬處于熔融態(tài),不僅提高制造與維護上的成本,也有潛在危險。

Ambri 雖然積極嘗試各種不同的金屬配方,以降低成本,但是至今仍未能推出具有經(jīng)濟效益的產(chǎn)品。如今倒是煉鋁業(yè)本身先把煉鋁爐做為虛擬電池應用,比起設置液態(tài)金屬電池裝置為電網(wǎng)及能源儲存設施,直接使用虛擬電池技術,更為經(jīng)濟實惠。

三鋁的努力,也可給我們一個啟示,隨著各種需求反應、虛擬電池等等智慧技術的發(fā)展,用電大戶并非只能是電網(wǎng)的沉重負擔,也可以成為電網(wǎng)的穩(wěn)定力量。調(diào)節(jié)電網(wǎng)需求,并非一味追求擴增總發(fā)電容量,與需求端更緊密的連結,讓電網(wǎng)更智慧化調(diào)控,更有效率的應用資源,會是快速、省錢,又有效的辦法。

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