爱尔兰的电力分配系统——电网——目前正承受着处理来自可再生风能和太阳能快速增长的电力供应的压力。
电是电子在导体(通常是铜线)中的运动。自古希腊(公元前600年)以来,我们就已经知道了一种电的形式——静电(电荷在表面的积累)。本杰明·富兰克林(1706-1790)提出,电具有正负成分,并且在正负之间流动。
1831年,迈克尔·法拉第(1791-1867)这位自学成才的天才,通过演示变化的磁场在相邻的铜线中感应出电流,证明了电磁感应。这导致了第一台发电机的发明,这是一种简陋的发电机,也是现在所有电力产生方法的基础。
交流电 (AC) 的流动方向和大小都会发生变化,而直流电 (DC) 的流动方向只有一个。尼古拉·特斯拉 (1856-1943) 发明了交流电机和变压器,而交流电是当今电力传输/使用的标准。
传统上,通过将煤炭、石油和天然气(化石燃料)中的化学能转化为发电站的电能,并通过电网将电能输送到全国各地来发电。
燃烧化石燃料会向大气中排放导致温室效应的二氧化碳。风力发电场的风电机组发电以及光伏接收器吸收阳光产生的电力不会排放二氧化碳,如今正日益成为化石燃料发电的补充。
能源转型的目标是尽快完全摆脱对化石燃料的依赖,实现“净零”碳排放。
国家电网的基本架构是在主要电力来源仅限于化石燃料的时期建立的。自那时起,电网得到了扩展和改进,但如今却难以应对近年来太阳能和风能电力输入的大幅增长。
尤其是,4月伊比利亚半岛电力系统故障,导致整个西班牙和葡萄牙大陆停电数小时,这提醒人产重视对电网的依赖。
西班牙政府发布报告称,此次停电是由于运营商管理不善造成的,而不是由于难以容纳太阳能和风能产生的电力。
面临日益增加的新能源电力,电网的消纳能力成为各国电网系统主要痛点。
例如,今年6月1日至3日,接近烈风级别的强风吹袭了苏格兰东北海岸21公里外的马里湾风电场。
这些风力发电场以最大容量运行,应该能够满足超过一百万户家庭的用电需求,但电网有时却无法消纳其发电量。建造并运营马里湾风力发电场的Ocean Winds公司在6月3日的30分钟内因停电而获得了7.2万英镑(约合8.3万欧元)的罚款。当天,电力输出被多次限制。
英国几乎每天都会支付此类费用,爱尔兰也一样。苏格兰最大的风电场Seagreen去年获得了6500万英镑(7500万欧元)的补偿,用于限制71%时间的发电量。今年迄今为止,这种电网平衡措施已使英国损失超过5亿英镑(5.74亿欧元)。
英国国家电力系统运营商警告称,到 2030 年,总成本可能接近每年 80 亿英镑(91 亿欧元)。这将推高每个人的能源费用,并与政府实现净零排放、并提供更便宜电力的承诺相矛盾。
英国实行单一的全国性电力市场。英国政府曾考虑将其拆分成多个规模较小的区域市场,希望提高电力系统的效率并降低电费。这看似明智,但英国政府在7月宣布放弃该计划。
英国和爱尔兰需要快速建设更大的输电容量,新的电网架构必须提前规划,以吸引投资者及时建设这些资产。目前,两国繁琐的规划体系严重阻碍了电网发展。现行的规划规程亟待改革。