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2024-07-01(年-月-日)

什么是能源低谷期? 我们又该如何应对?

日落时的风力发电机

Dunkelflaute/能源低谷期:无日照,无风

事实上,关于能源低谷期,目前尚未形成全面统一的定义。然而,如果细究起来,它指的是没有阳光和风的一段较长的时间。由此称为“冷暗”和“低谷”。

因此,太阳能电池板和风力发电机(WTG)都达不到可再生能源系统的供电输出功率。更进一步说,能源低谷期会导致电力供应的明显下降。对旨在可持续利用可再生能源以满足能源需求的社会来说,存在一定的挑战。

冬季的能源低谷期

能源低谷期的发生频率有多高,实际持续时间有多长?

尤其到了冬季,电力供需失衡尤为显著。寒冷阴暗月份的能源需求高峰只是因为需要额外的电能用于供暖和照明。同时,白天变短了。因此,阳光照射时间就会减少。再加上低风期,就有了德国联邦环境局使用的”冷暗低谷期“一词。

有趣的是,基于环境局提供的信息,这些“冷暗低谷期”都发生在一个固定的时间段。2006年至2016年的测量结果表明,上述现象通常发生在1月23日至2月6日的两周内,也通过传统发电站覆盖日益增长的能源需求情况得到验证。据Deutschlandfunk报道,科隆科学媒体中心(Science Media Center Germany )特别报告称,2015年至2020年的冬季出现了三次较长时间的能源低谷期。

适用于能源低谷期的储能

作为一种有效抵御能源低谷期的方法,为什么储能系统如此重要?

电池和电池组是最熟知的储能形式之一。然而,还有其他耐用型的储能形式。所有类型的储能技术都基于能源形式转换原理,从而使其具有“储能能力”,并可及时解耦使用。例如,波动性电能会在这一过程中转化为化学能。

常见例子包括几种类型的电池,以及利用电化学原理将水电解为氢气和氧气的多种Power-to-X技术。储能系统也可基于位置和动能的工作原理,如抽水储能设备、压缩空气储能系统或旋转飞行质量储能系统等形式。在以电力为基础的热能转换过程中,冰储能系统等热能装置也发挥着越来越重要的作用。

日落时的风力发电机、储能设备和气体储罐

电池能在抵御能源低谷期中发挥什么作用?

如果工业电池储能系统与风电场相结合,将拓展风电场功能,从而更好地应对能源低谷期。这样,储能系统能够在风力发电状态下且产生的电流大于所需电流时,捕获那些多余的电能。

另一方面,如果能源低谷期出现,可以由储能系统供电。因此,尽管能源低谷期无法避免,但由于电池可以起到缓冲作用,所以对电网稳定性具有非常重要的作用。对于不再受政府资期限约束的老旧风电场来说,这种装置尤为有利。储能系统与光伏系统结合时,同样的工作原理依然适用。如果太阳能发电高于需求量,可将其储存起来。如果天空中聚集了厚厚的云层,储能系统便会专门为电网供电。

能源低谷期和负载管理有哪些共同点?

用于限制能源低谷期对供电安全影响的技术方案,可与当前楼宇管理和工厂自动化在峰值负载管理或调峰情况下所关注的方案进行比较。

峰值负载代价高昂,会对供应网络造成压力。储能可用于弥补峰值消耗,即减少电力需求的波动。这就是“调峰”一词的由来。因此,储能系统有利于电网平稳。当发电和电力消耗通过行业耦合实现协调时,其效果将更加显著。

行业耦合图

在能源低谷期,全电气社会的行业耦合能做些什么?

通过行业耦合可以创建有效能源网络,例如在能源和数据方面耦合楼宇、生产系统、储能系统和光伏系统。这样,能源流就可以在智能微电网内流动。

同时还可在能源消费者和生产者的密切联系中取得平衡。整个过程可以比作一个自动水平调节系统。此外,行业耦合还为控制具有多功能交叉连接和依赖关系的整个系统铺平了道路。行业耦合是打造全电气社会的重要基础,同时也能有效应对能源低谷期。

总结

因为属于自然现象,所以无法避免。研究表明,在对全年进行评估时,较长时间没有阳光和风的情况很少出现。通过智能行业耦合、数字化的信息获取方式、使用储能系统以及业已应用的标准技术,可以有效控制能源低谷期的影响。

作者: Thorsten Sienk

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