不久前,美国众议院通过了尤德尔—布莱特可再生能源标准,希望将可再生能源发电纳入国家电网体系,并提出到2020年可再生能源在国家公用事业用电中的份额要达到20%。目前在美国电网体系中,可再生能源发电占有相当大比例的州已达25个。风涡轮、光电板、垃圾填埋气均可用来发电,从这些技术的经济效益来看,风能的作用最大;从技术可行性来看,间歇性是风能利用的最大障碍。一旦风停了,如何降低损失是摆在科学家面前的最大难题。
美国环保署大气保护分局专家约瑟夫·迪卡罗利斯早就开始研究风力发电。他认为,只要风涡轮分布的地理范围足够广泛,风的暂停不会造成大的影响。如某个区域的风力低于要求的临界值,在整体系统中就可以忽略不计。如风力远高于临界值,却不将其纳入能源体系,不光造成浪费,还会对整个系统造成很大的负面影响。加拿大卡尔加里大学已开发出一套计算机模型,测试风力发电的可行性。通过计算,即使风力发电在整个电网体系中所占份额极小,风的间歇成本仍然不可避免。据估计,靠风能发电,每度电成本约5美分,间歇损失不过1美分—2美分,风力发电中成本损失的大小,取决于间歇新补偿技术的选择。
风水结合技术
风力发电和水力发电相结合是最好的补偿方法之一。迪卡罗利斯对丹麦的风能利用状况进行了研究。丹麦将许多风场整合在一起,连成风力站,纳入国家电网体系,为本国提供了1/5的电能需要。迪卡罗利斯指出,只需1吨水,就很容易补足风力暂停造成的发电差额。
丹麦北部的电力体系与挪威、瑞典相连,这里的风力较强,水电厂就可以降低水力发电量;风力到达南部减弱时,利用风力可以增加电力输出。将两种可再生能源结合在一起,平衡风力和水力发电能长期为电网体系提供廉价可靠的电力。
如果地理条件限制,缺乏可以建设水电站的河流,可以采用另一种已知的水力发电方式。像挪威和瑞典一样建设水库,并转换成已知的“抽水蓄能电站”。水库的水从高位经过涡轮流向低位时,同样产生电能。电力富余时将水抽到高处,电能转化为势能存储起来,电力不足时可以重新转化为电能。
20世纪70年代,维吉尼亚州巴思郡在阿列格尼山建设了抽水蓄能电站,以应对能源危机,就是一个显著的例子。
压缩空气技术
“压缩空气蓄能”技术的基本原理是利用富余的电能将空气压缩,注入地下储气库,以一种类似天然气的方式保存在地下。电力不足时,将这些压缩空气导入涡轮发电机,帮助天然气燃烧,供给燃气轮机的能量就是压缩空气的势能加上天然气化学能的总和,这样产生的能量很大。在充压和释放的循环中,压缩空气蓄能电站发出的电量大于充压所需的电量,可以节省1/2—2/3的燃烧成本。









