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德国下一代智能电网发展趋势

德国下一代智能电网发展趋势
 
    在欧洲,德国是最积极导入再生能源的国家。同时也是欧洲第一个让电力公司以高于一般电价收购太阳能发电与风力发电,导入“FIT”制度的国家。事实上,和莫斯科与萨哈林同属高纬度的柏林,随处可见太阳能电池板安装在住宅屋顶。若是搭乘电车,也沿途可见风力发电用大型风车成排林立的景象。

    制定高标准之减碳目标

    2008年12月,欧盟(EU)通过一项法案,内容包括温室气体排放量较1990年减少20%、再生能源用量提高至整体电力20%以上等。此项法案亦由德国所主导。而德国也制定目标,希望在2020年以前,将生质酒精发电等再生能源之发电量比率,提升至整体的30%,且温室气体排放量也必须较1990年减少40%。与日本订立“较1990年减少25%”的目标差距甚大。但德国在2008年前后已多次向媒体表示,“德国目前已达到削减18%~19%的目标。距离40%的目标还差21%~22%,达成目标的可能很高。”

    然而,德国也是在最近10年才开始有所转变。德国SiemensAG日本法人SiemensHeadofEnergySector,JapanEnergySector的AlfonsFrank表示,“风力发电与太阳能发电虽然从10年前开始增加,实际上较具规模的建置是在最近5年左右。”

    过去德国的主要发电来源为燃烧石炭的火力发电。即使是目前与其它欧洲国家相较,使用再生能源的比例上也并不突出。不过,由于过去电力自由化政策与东西德统一造成的效应,活化了大规模的电力交易,让德国成为欧洲国家当中,电力结构与电力网变化速度最为急遽的国家之一。

    受到2009年金融风暴造成景气低迷影响,加上西班牙在建置太阳能发电的数量上大幅低于2008年,因此一般预期太阳能电池市场将大幅衰退。然而,德国目前仍持续建置太阳能发电与风力发电。于慕尼黑设立销售据点的三洋电机表示,“德国Q-CellsSE或SHARP等生产大规模发电用薄膜太阳能电池厂商受到的影响较为严重。反倒是重视能源效率的住宅用太阳能电池市场影响较小,甚至变得更为活络。”

    德国积极建构下一代电网

    现在,德国正式开始因应下一代电网架构,对过去的电力网络进行改革。随着分散型电源的增加,大规模地重新建构电网。

    具体而言,德国新型电网的架构包括(1)将各种火力发电厂设置于市区中,或是尽可能配置于就近的区域,其中包括采用天然气或生质酒精的火力发电厂;(2)实时(RealTtime)掌握电力使用者的需求,依据需求调整电力供应量;(3)采用汽电共生(Cogeneration)方式发电,发电的同时也供应热能,以提高燃料的使用效率;(4)积极的运用电动车(EV)充电池与太阳能发电电力,对电网中架构“电力回流”等。

    首先,电力来源尽可能布建于当地,采取“地产地销”的概念,将电力留在该区域使用。有别于以往从距离都市甚远的大规模发电厂,以长距离单方向供应的电力网,这项改革有助于减少电力因长距离传输而损耗。

    当然,德国未来在北海进行大规模的海洋风力发电设置计划,以及在北非等区域则与Siemens公司和DESERTECFoundation公司建置100W规模之太阳能发电厂等,以输送高电压直流电(HVDC)的送电网为例外。

    发电厂提供住宅用电与热水

    德国建设中的下一代电网,与美国“智能电网(SmartGrid)”概念相同。和美国一样,德国为随时掌握使用者的电力使用情况,正在积极布建可监控家电产品耗电的“智能电表”。不过,和美国不同的是,德国下一代电网的架设目标增加了“地产地销”及“汽电共生(Cogeneration)”的概念,亦即由发电厂同时供应电力与热能。因为德国自2002年推动的汽电共生的“Kraft-W?;rme-Kopplung(KWK,共享电力与热)”法案,结果促使电力公司与地方政府等开始建设100M~数百MW规模之汽电共生式发电厂。据日本新能源产业技术总和开发机构指出,“德国由于汽电共生发电成长远高于太阳能发电之,电网的容量已经接近饱和状态。”

    德国计划总发电量30%将使用再生能源,且再生能源发电量的中1/3将采用生质酒精。比例上,汽电共生发电与生质酒精的组合在也有所增加。例如,位于德国东南方RWE公司汽电共生发电厂即为此类,发电可供应数公里外公寓林立、约两万户新兴住宅区之用电和热水,或同时供应蒸汽。

    然而,汽电共生发电这也存在某些问题。要供应热水与蒸汽,发电厂就必须离住宅越近越好。不过Siemens的Frank指出,“居民并不是很欢迎街道上设置这类发电厂,并非所有地区皆可接受此汽电共生的发电设备。”实际上,如前述德国东南方RWE公司设立的汽电共生发电厂,在兴建时也遭遇到反对运动。

    2020年电动车普及发展

    对于下一代电网而言,另一个重要的构成关键就是达到电动车市场的普及发展。德国政府计划在2020年以前,使电动车或油电混和车(PHEV)进入100万辆以上的普及阶段。顺应此趋势,电力公司与车厂开始急速扩置充电站。

    具体而言,RWE、Siemens、德国DaimlerAG、法国Renault以及挪威VattenfallAB和德国BMWAG等电力公司均积极参予充电基础建设的建置。例如RWE便藉由“e-mobilityBerlin”之实证测试企划,预计于2010年底,在柏林市内设置500处充电站,目前已经完成愈来60所,用于推广之店面“EnergyShop”也已于2009年11月开幕。

    Daimler于2009年11月开始生产两人乘坐汽车第二代“smart”系列电动车,此款电动车在德国颇受欢迎,2012年将供应至一般市场。至于Siemens虽然没有直接生产电动车,但该公司表示,“EV/PHEV将于2020年累计销售450万辆”,此数据远超过德国政府的目标,目前该公司正积极进行电动车与电网结合的相关建置。Siemens的Frank表示“若电动车数量持续增加,恐怕早晨将产生极大的电力需求并达到颠峰。因此必须及早准备相关因应之道。”充电时是否供应正确的电压亦为实验主题之一。另一方面,Vatternffall则在柏林市内设置了25所以上的充电站,特征为透过非接触式IC卡进行使用者认证。

    在欧洲各国中,德国对电动车用二次电池之开发最为积极。包括再生能源、电动车、智慧电表等各种与下一代电力网相关的各种技术,也全方位的进行强化。

 


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