超级电网可以被认为是一个全欧盟的集线器联网输电网,它把现有的国家岛屿系统扩展成一个大陆系统,写马科斯·拜恩和埃迪·奥康纳

EURC

为了让欧洲履行它在巴黎举行的第21届COP会议的承诺,到2050年,所有电力都必须由可再生能源发电。

欧洲电力需求在2005年至2007年间达到峰值,约为3,500TWh。然而,从这个高峰开始,需求实际上已经回落到大约3,100TWh(减少10%)。

图1:2015年发电总量

电力需求下降到节能措施


这可归因于过去10年的下降,在很大程度上,以节能措施为主,纳入国内水平。在同一时期,欧洲可再生能源发电量大幅增加。

图1显示了按2015年产生的可再生能源技术划分的情况。更进一步,2015年,可再生能源占欧盟新增发电能力的77%。2016,欧盟新增发电能力的86%来自可再生能源。

这显示了过去几年对可再生能源的投资和承诺的显著水平。在欧洲,人们对可再生能源的兴趣正日益浓厚。

这种可再生能源普及率增加的部分原因是,自2009年以来,风力发电成本已经下降了约67%。同期,太阳能光伏发电量下降了86%左右。

煤炭再也无法与风能和太阳能竞争。根据中情局的预测,每千瓦时新煤的平均价格是9.2美分,没有任何碳减排措施。由于在北海的竞争性投标而授予的海上风的最新价格是每千瓦时8.1美分。

这项研究对于量化欧洲2050年的需求情况以及可再生能源如何满足这种需求非常重要。假设1,欧洲2.32亿个屋顶(包括住宅和商业部门)的屋顶光伏设施将满足335TWh的需求。

预计私家电动汽车的年需求量为522千瓦时。


预计私家电动汽车的年需求量为522千瓦时,假设汽车拥有情况保持不变。在商业道路运输部门,预计年用电量约为863TWh。

图2a显示了年度需求的基线趋势。这是在假定国内生产总值年增长率为1.8%的情况下计算的,导致需求每年增长约1.3%。图2b显示了将上述因素考虑在内时估计的年度需求趋势。这导致计算的数字为4,360TWh欧洲年需求量。

以欧洲需求为例,假定仅使用风能和太阳能资源就能满足当前可再生发电能力和总体需求之间的差异,而且所有其它形式的可再生能力将保持在当前水平。

据指出,需要额外的421GW的风能和398GW的太阳能发电量来满足这一估计的额外欧洲需求。

100%的未来可再生能源情景与电存储成本


在考虑未来100%的可再生能源方案时,同样重要的是电力储存的成本。自2010年以来,锂离子电池的成本下降了75%,目前大约每千瓦时209美元。Elon Musk曾表示,到2020年,锂离子电池的成本可能降至每千瓦时约100美元。

下一个重要问题是所需风能和太阳能容量将位于何处。图4a和b显示了欧洲可用的风能和太阳能资源。图4a清楚地显示了北海,以及法国西部的大西洋海岸,爱尔兰为离岸风电场提供了绝佳的位置。

图3:2050可再生能源发电总量

浮式涡轮技术的引入将带动这些地区近海风的增长。不可能在陆地上安装足够数量的风以满足未来的需求。低平均风速和社区阻力是这个假设的原因。

今天建造的海上风电场正在经历更高的容量


在导致上述398GW数字的计算中,假设产能系数为50%。这是保守的,因为对于今天正在建设的离岸风电场来说,已经经历了更高的容量因素。

图4b表示西班牙南部,意大利,希腊是安装新太阳能发电能力的关键地区。假设太阳能光伏将具有30%的转换效率。

最大的问题是如何将这些世代相传的地区与欧洲其他地区联系起来。为此,需要一个全欧盟的超级电网。超级电网被定义为覆盖传输系统,主要以直流方式建造。

它将把可再生能源最佳生产的区域连接起来,并到现有的国家电网交流输电点。超级电网可以被认为是一个全欧盟的集线器联网输电网,它把现有的国家岛屿系统扩展成一个大陆系统。

超级网格的最大支持者是SuperNodeTM。图5,主图像,显示欧洲地图,包括SuperNodesTM的可能位置,它将充当分发中心,将能源从发电厂分配到欧洲需求显著的地区,损耗小。

能够从产生电能的地方收集电能并智能地进行路由


SuperNodeTM将能够从发电的地方收集电力,并智能地将电力远距离路由到消费者需要的地方。位于欧洲各地的各种SuperNodesTM将有不同的大小。

图4:a)欧洲的风能密度b)欧洲的太阳辐射

它将使来自南欧的太阳能和来自北欧的风能传输到成员国周围的住宅,允许欧盟在2050年之前满足100%的可再生能源。

作者:马科斯·拜恩和埃迪·奥康纳,主流可再生能源

http://www.engineersjou..ie/wp-content/uploads/2018/09/a-aed5.pnghttp://www.engineersjou..ie/wp-content/uploads/2018/09/a-aed5-300x300.png戴维奥里奥登EURC能量,可再生能源,太阳能,风电场
为了让欧洲履行它在巴黎举行的第21届COP会议的承诺,到2050年,所有电力都必须由可再生能源发电。欧洲电力需求在2005年至2007年间达到高峰,约为3,500TWh。然而,从这个高峰开始,需求实际上已经回落到大约3,100TWh...