能源需求持续增长,对于中国这样快速发展的经济体,情况尤其如此。如此巨大的能源需求与环境要求经常发生冲突。减少温室气体排放的压力迫使人们提高现有能源利用效率,同时开发可持续发展的替代能源。秉承“最绿的能源是节省下的能源”这一理念,ABB 积极拓展增效节能和可再生能源领域。
全世界普遍认识到, 人类活动将对环境造成影响,这一事实增强了人们开发利用可再生能源的兴趣,而这也是ABB 长期以来所关注的重点领域。发展最早也最成熟的可再生能源是水电,但其他可持续能源近期也得到了发展,其中应用最广泛的是风能、太阳能以及生物燃料的深度利用。潮汐能和地热也受到越来越多的关注,但这类能源短期内不会扮演重要角色。
风能
很多人可能并不知道,ABB 是风力发电建设项目的主要供应商,曾为许多风力发电建设项目提供了除风轮机叶片和塔架之外的几乎所有设备1 。ABB 是1MW到5MW发电机的大型供应商。利用风能发电时,风机驱动发电机,将动能转化成电能。
ABB 提供的电机、变频器、变压器、开关设备、变流器、低压设备和发电厂解决方案,帮助客户实现高效发电和高质量的电能管理。
ABB 是风力发电建设
项目的主要供应商。
在风塔中,升压变压器将发电机产生的690V 电压提升到常用的输电线路电压等级,如33kV。ABB 是全球领先的升压变压器供应商。低压设备为系统提供继电保护,同时在风塔中应用换流器,可提高电能质量并减轻对齿轮箱的压力。
风电场通常坐落在远离用户的偏远地区,海上风力发电场尤其如此。偏远地区发电场所生产的电力必须经过高效的远距离传输给陆上用户——通常是远离海岸的内陆地区。ABB 为该种电力传输同时提供交流电缆和直流电缆。由开关设备、中压开关、变压器和控制设备构成的电能控制平台上与风机相连,经过控制平台后,电压等级被进一步升高。然后,电力在陆地上通过三相交流电缆传输或者进一步转换为直流电后通过HVDC Light. 传输系统传输1)。
总体而言,交流系统适于短距离电力传输和小型风力发电站,而直流系统则适于长距离电力传输和大型风电场。当使用远距离输电电缆将数百公里外的发电机与距离最近的电网相连时,HVDCLight. 系统拥有独特的优势。由于输电电缆允许被埋入地下,因此在规划架空电缆输电线路受限时,该系统具有明显优势。
为了保证电能质量,减少可再生能源电力系统中普遍存在的电压闪变现象(交流电压波动),ABB 为交流传输系统提供了静止无功补偿装置(SVC)2),以提供快速反应的无功功率补偿资料库。此外,ABB 的Network ManagerTM 监视控制与数据采集系统(SCADA)可以对当今复杂电网中不断变化的需求进行监控和管理。ABB 专业人员还将协助规划者,对风电单台整套设备或者风电场的整体建设进行前期调研和成本核算,并提供其他相关的服务支持。
ABB 的优势在于能够为风力发电领域技术和电气方面的挑战提供全套解决方案,特别是使风力发电系统所生产的电力顺利接入电网。风力发电的主要问题之一,是电力供应的不均衡——因为没有风,就没有电——而且风机对电网端部扰动(电网末端常常不稳定)非常敏感,这种扰动会导致机组被迫停机。
风能对于全球环境非常重要。对于类似中国这样的国家,鼓励发展可持续能源以满足能源需求的不断增长至关重要。位于上海以北的江苏龙源风力发电场始建于2005 年,有67 台风电机组被接入电网2 。选择这个地区的原因在于人口稀少,并且能够获得持续的海风。项目初期,ABB 根据自己多年在欧洲风力发电场中积累的经验,为项目提出了实用建议。ABB 为该风力发电场提供了电力设备,包括一个具有配网变压器组和环网柜的紧凑型二次变电站。这些设备由上海ABB 变压器有限公司和北京ABB 高压开关设备有限公司生产。这些设备将电力从风电场输送到本地输电网络,每年向电网输送大约230,000 MWh 的清洁电能。由于替代了大量矿物燃料发电,这个风力发电场每年可减少约20 万吨的二氧化碳排放。
ABB 中国提供的设备将电力从风电场输送到中国本地输电网络。
尽管目前全球风力发电份额占总发电量的比例还相当小,但正处于高速发展阶段。中国是全球发展最快的风能发电市场,过去7 年,年平均增长速度达56% 3 ,2007 年底的风电装机容量已达到5.9 GW,根据中国资源综合利用协会可再生能源专业委员会(CREIA) 预测, 到2015 年, 中国风力发电的装机容量将达到50 GW。
尽管目前大部分风力发电场都建设在陆地上,但海上风力发电场更加高效,因为近海处风力更加强劲、持续性也更强。海上发电场日渐增多,ABB 领先的专业技术将继续在风电场到电网的高效输电领域发挥重要作用。
欧洲最大的风力发电场是德国电力公司E.ON 位于德国北部海岸之外的Bork um项目。该风电场距离海岸约130 公里,拥有80 个风机,装机容量达400 MW。该项目采用ABB 的HVDC Light 传输技术,将风电接入德国电网4 。
中国也正计划建设类似的大型海上风力发电场。这些风电场将建在紧靠中国东部人口密集的电力负荷中心,在这里供应清洁电能将大大减少所需的常规电站数量。当然, 中国对HVDC Light 传输技术并不陌生。自1989 年以来,中国国家电网公司(SGCC) 已经与ABB 一起建设了4 条HVDC 输电线路,将位于西部1,000 公里之外的三峡水电站所生产的清洁水电能源输送到沿海的上海、广东和常州。
最新的技术进展进一步提高了电力传输距离。国家电网公司和ABB 正共同建设第五条高压直流输电线路——一条连接中国西南部向家坝水电站与上海的800 KV 特高压直流(UHVDC)输电线路,输电距离超过2,000 公里。这将成为世界上最长的输电线路,连接偏远地区的水电站与中国东部人口密集地区。这种可持续发展的发电方式,每年可节约燃煤4,000 至5,000 万吨,同时减少二氧化碳排放量一亿吨。
太阳能
除风力和水力发电外,,中国还积
太阳能利用包括三项主要技术:太阳能供热:利用太阳能集热器加热液体介质,加热后的液体介质将被用于供暖等有热量需求的地方。光伏发电(PV):利用太阳能电池将辐射的太阳能直接转换成电能。太阳能热发电:利用聚焦的太阳能将水转变成蒸汽,然后蒸汽推动汽轮机产生电能。
尽管太阳能发电发展速度落后于风电和水电,但在中国有巨大的发展潜力发展。中国三分之二的国土面积每年日照时间超过2,000 小时,这一数字高于许多同纬度的欧洲地区。这意味着中国拥有相当于17,000 亿吨标准煤的太阳能储量。
太阳能电站生产的电能将通过ABB 提供的电力变压器、换流器、电机和其他变电站设备并入当地电网。
中国已成为太阳能市场上的中坚力量之一。最新的市场调查显示,中国的太阳能电池产量已经超过了日本和德国,并且中国的太阳能电池在全球太阳能市场上占据了主导地位。
尽管绝大多数太阳能发电装置的功率都小于100 kW,但也有一些兆瓦(MW)级的发电装置。事实上,最近美国宣布了建造300-500 兆瓦的太阳能电站计划,该计划将于2011 年前后完成。凭借在电力及自动化产品与系统领域的全面技术解决方案,ABB 将为此类项目提供专业的支持和服务。
采用了ABB 产品的一个大型太阳能电站位于西班牙南部的Andasol 太阳能电站。计划将于2009 年建成的这座位于安达卢西亚的Sierra Nevada 太阳能电站将成为欧洲最大的太阳能电站,同时这也将是全球最大的太阳能发电站之一。它将成为欧洲首个采用槽式集热器收集太阳能且发电能力达到商业规模的太阳能电站,同时它也是全球仅有的第二座槽式太阳能发电站5 。Andasol 1 号和2 号电站的装机容量均为50 MW,他们通过槽式抛物面镜将辐射的太阳能聚集起来用于发电。该项目采用了能够追踪太阳的槽式反射镜技术收集太阳辐射能量用于加热,反射镜将太阳辐射能量聚焦到安装于反射镜焦点位置的集热管。流经集热管的热流体将被加热产生蒸汽,蒸汽然后推动汽轮机发电。这两座电站的年发电量为350 GWh,足够提供10 万户的家庭用电,并且每年减少345,000 吨温室气体排放。电站的控制系统采用ABB 的扩展自动化系统800xA 和Power Generation Portal 软件。太阳能电站生产的电能将通过ABB 提供的电力变压器、换流器、电机和其他变电站设备并入当地电网。
类似功率等级(100 兆瓦到300 兆瓦)的太阳能发电站在世界其他地区也正在筹划建设中。
生物燃料
生物燃料是另一种可持续能源,汽车工业对其尤为感兴趣6 。可供选择的用于制取生物燃料的原料相当广泛,但不同原料的能效等级和可持续性各不相同。
根据《国家可再生能源产业发展指导目录》,中国将重点发展生物乙醇和生物柴油制备技术、蔗渣热电联产技术(CHP)、农作物秸秆发电、生物质固化成型燃料、垃圾填埋气利用、中型和大型沼气项目和家用小型沼气池开发。
中国拥有全球最大的生物乙醇厂,以玉米为原料,年产达3.5 亿升。
巴西目前是全球最大的生物燃料乙醇生产国,以甘蔗为原料,每年生产约1,400万立方米乙醇。长期以来,美国一直是第二大乙醇生产国,但现在美国以玉米为原料生产的乙醇,产量已经与巴西不相上下。中国生物燃料工业正处于快速增长的过程中,吉林燃料乙醇 有限公司于2004 年建成了全球最大的生物乙醇厂,以玉米为原料,年产达3.5 亿升乙醇。在欧洲,生物燃料制备最活跃的国家包括西班牙、法国和德国。
ABB 为德国、泰国、加拿大和美国的生物燃料制备工业提供了控制系统和仪器仪表7 。绝大多数工厂使用了具有AC800M 过程站和通讯现场总线的ABB 自动控制系统800xA。
沼气是一个快速增长的生物燃料市场。中国发展沼气发电的目标是,到2010年和2020 年,通过沼气发电的“并网容量”分别达到0.8 GW 和3 GW。另外,到2010 年和2020 年,垃圾填埋气发电将分别达到0.2 GW 和1.0 GW。预计到2010 年,中国使用的生物燃料将占全国可持续能源总量的18%,这一数字将保持至2020 年。ABB 的专业技术将为沼气发电的自动化过程提供控制系统和仪器仪表,以及接并电网所需的电力设备。
中国可再生能源市场前景
2005 年,中国的能源消耗中有7.5% 来自可再生能源,相当于1.66 亿吨标准煤,因此减少了4 亿吨二氧化碳排放。据中国政府预测, 到2010 年, 中国能源总消费中将有10% 来自可再生能源,而到2020
新技术与创新将帮助世界各国降低对化石燃料的依赖。ABB 提供的能源供应解决方案,使其具有明显的技术优势,致力于共同创建更加绿色的未来。
本文摘自《ABB评论》