能源

明天的电网将如何工作?

间歇性和分散式可再生能源的大量使用将有必要调整电网。这将集成多个存储设备,并且将以更高的精度订购……Philippe Degobert的访谈。

纪尧姆·雅克蒙特(Guillaume Jacquemont) 科学档案N°69
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En明天的电网将与我们所知的电网有何不同?

菲利普·德戈伯特(Philippe Degobert): 如今,电力网络是单向的:它们将常规电站产生的电力传输到被动用户。因此,欧洲电网是一个强大的单向设备,其控制非常集中。在法国尤其如此,那里80%的电能来自19个核电站。

但是,由于太阳能发电场和风力发电场甚至是屋顶光伏板之类的单个装置的贡献,生产很快将变得更加分散和断断续续:配备了这些装置的消费者将自己成为生产者。明天的网络将双向交流。我们正在谈论智能网络或智能电网。 IT系统将确保消费的动态管理,并优化参与者之间的分配和沟通。存在几种用于网络管理的模型,尤其是根据其规模为每个参与者分配或多或少的权力...

智能电网将整合存储设备和混合生产系统,将可再生能源与所谓的调节能源(例如小型火力发电厂)相结合。这仅在极少数情况下使用,其中其他来源和存储的电力不足以满足需求。

■因此,我们知道如何储存电能?

菲利普·德戈伯特(Philippe Degobert): 是的,尽管大多数技术仍不成熟。为了存储大量电能,抽水式能量转换站()是迄今为止使用最广泛的电力:要存储的电能驱动泵,这些泵将水从一个盆地转移到另一个海拔更高的盆地(请参阅P.-L.紫罗兰色,第74页);然后,我们可以通过降低涡轮机中的水来“回收”电能。此外,以这种方式存储的能量使在2006年11月4日的大停电之后恢复欧洲网络成为可能,在此期间,超过1500万个家庭被断电。

其他系统也开始运行或正在研究中:它们以压缩空气的形式存储电能(压缩机将空气积聚在洞穴或旧矿井中),热能(电阻器加热岩石,然后通过蒸发水来“恢复电能”,然后将其送至涡轮机)或氢气(由水电解产生)。

除了这些系统之外,正在开发容量较小但响应速度更快的设备。这些是技术

电化学技术,例如电池。其中,性能最好的卡车级硫化钠(NaS)电池可在8个小时内提供1兆瓦的功率。问题是,这些电池非常昂贵。的 这个,雷诺和 edf 然后通过将电动汽车的电池连接到网络(当汽车静止时)来寻求对其进行回收,并通过回收使用过的电池来创建存储站。根据它们的响应能力和容量,所有这些系统将用于不同的需求。

■这些需求是什么?

菲利普·德戈伯特(Philippe Degobert): 存储设备将为电力系统中的所有参与者提供服务。由于存储的能量,运输机将能够调节管线的张力。分配器将缓解网络上的负载,也就是说,它将在生产过剩的时候将电力存储在中间位置,而在生产不足的时候将其返回(在法国,核电厂的生产过剩)过夜已被存储 )。这样,分配器将减少线路损耗,因为在消耗高峰期间离开发电厂的电缆所需的功率会更少。

分散的生产者将促进“需求响应”,即控制系统停止生产以免网络过载的时期:在这些时期,它将存储电力。最终,消费者将受益于质量更高的电力,因为电力的不规则污染将减少。

这些服务称为系统服务,是许多研究的主题。 edf 例如,我们正在留尼汪岛进行一项实验,以评估NaS电池可以在低功率网络上提供的电池,以及它们可能的经济价值。里尔电气工程与电力电子实验室(l2ep )使用网络模拟器对其进行研究。

除了这些服务,存储还可以管理间歇性可再生能源(例如太阳能和风能)生产中的波动。据专家介绍阿德美,当这些能量在法国网络上提供的额外功率超过20吉瓦时(w),这是出于网络稳定性的原因。但是,Grenelle de l'Environnement的一份报告显示,要实现欧洲的目标,到2020年,电力消耗中可再生能源占20%以上,法国将不得不安装25 w 风力与5.4 w 光伏。然后,该网络将必须具有两种存储容量:低容量设备分布在各处(我们称其为分散存储)和大型存储场,例如,以风电场为后盾。

■为智能电网的设计分配了哪些资源?

菲利普·德戈伯特(Philippe Degobert): 近年来,智能电网已成为许多项目的中心,主要在日本,丹麦和美国。在该国,巴拉克·奥巴马(Barack Obama)于2009年底将其部署作为经济复苏计划的主要项目之一,并给予其45亿美元(31.5亿欧元)的预算。 。根据能源公司Pike Research的数据,2015年全球智能电网设备市场将达到2000亿美元(1600亿欧元)。

在法国,阿德美 组织了存储和智能电网的实施,尤其是在2009年秋季发布了路线图。它的工作涵盖了整个开发链,从组件的开发和管理到设备评估。它还参加了关于这个问题的研究示范基金;其他项目已经到位,2008-2012年期间的拨款总额为3.25亿欧元,以便为重大项目提供技术和财政支持,以促进可持续发展。

■这些网络何时部署?

菲利普·德戈伯特(Philippe Degobert): 预计到2020年。届时,将测试各种选择的可行性,并奠定第一个“砖头”:因此将强制使用名为Linky(de link,ou lien)的智能电表。在法国建造了2012年起的新房屋,并在2021年建造了几乎所有建筑物-某些人在成本和尊重隐私方面提出质疑。这些设备目前已在图尔和里昂进行了测试,将实时将电能消耗传输给配电商,从而无需抄表,并帮助客户确定最耗能的机器和习惯。

正在安装另一个“砖块”,即需求响应服务:此类服务的提供者在消耗点安装了一个电子盒,该盒能够在关闭几分钟的情况下将某些电气设备与网络(例如散热器)断开连接。不会改变毡的温度。两家公司各自节省的能源很少,但总的来说,它可以纠正供需之间的不平衡。然后,需求响应服务提供商购买“非消耗品”并将其转售给分销商,从而使分销商在高峰负载期间平衡网络。该系统的经济和立法框架需要发展...

应该注意的是,智能电网只有通过合理的监管才能带来显着的效率提高。这应确保各个参与者(消费者,生产者和分销商)在整个系统上具有足够的可见性,以便他们可以调整其行为和策略。

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