美國(guó)佛羅里達(dá)州奧蘭多公用事業(yè)委員會(huì)(OUC)資深通訊顧問(wèn)麥克·博斯萊特(Mike Boslet)，2月在《電力》雜志網(wǎng)上發(fā)文，提出了新的“納米網(wǎng)”(nanogrid)概念，說(shuō)它是“未來(lái)清潔能源的關(guān)鍵”。國(guó)內(nèi)有“微網(wǎng)”和“虛擬電廠”之說(shuō)，還要加上個(gè)“納米網(wǎng)”?因?yàn)镺UC是佛羅里達(dá)州第二大市政公用事業(yè)公司，全美第14大市政機(jī)構(gòu)，為40萬(wàn)客戶提供電力、水、冷凍水或照明服務(wù)……

OUC對(duì)綠色能源未來(lái)的愿景，并不像某些人想象的那么遙遠(yuǎn)。該公司的納米網(wǎng)，為幾種創(chuàng)新電力系統(tǒng)提供了個(gè)試驗(yàn)場(chǎng)。

在OUC的加德尼亞(Gardenia)運(yùn)營(yíng)中心現(xiàn)場(chǎng)，有個(gè)一平方英畝的戶外空間，專用于新型清潔能源技術(shù)研究。納米網(wǎng)是新興能源資產(chǎn)，是在用的實(shí)驗(yàn)室，可以幫助電力公司實(shí)現(xiàn)2050年CO2凈零排放目標(biāo)，以2005年的排放量為基準(zhǔn)，到2030年和2040年分別減少50%和75%。納米網(wǎng)由OUC的新興技術(shù)(ET)團(tuán)隊(duì)管理，組成如下:

■ 一個(gè)漂浮的太陽(yáng)能排，最近已從31 KW擴(kuò)容到64 KW;

■ 3個(gè)電動(dòng)車充電器，其中一個(gè)有“車上網(wǎng)”(V2G)能力;

■ 兩個(gè)釩氧化還原流(VRF)蓄電池(組)，用于儲(chǔ)能和調(diào)度;

■ 兩輛裝載儲(chǔ)氫罐的拖車，最近剛加入試驗(yàn)場(chǎng)。

新興技術(shù)與可再生能源公司經(jīng)理山姆·崔(Sam Choi )和新興技術(shù)主管賈斯汀·克萊默(Justin Kramer)(下圖)測(cè)試過(guò)多種多樣的部件，他們相信氫技術(shù)有潛力改變能源行業(yè)。2019年，OUC收到美國(guó)能源部(DOE)900萬(wàn)美元的贈(zèng)款，作為這個(gè)團(tuán)隊(duì)資金的一部分，用來(lái)研究氫氣生產(chǎn)、存儲(chǔ)和運(yùn)輸，用于電力調(diào)度或用作運(yùn)輸燃料。OUC是美國(guó)為數(shù)不多的幾家公用事業(yè)公司之一，正在探索氫作為應(yīng)對(duì)電網(wǎng)脫碳挑戰(zhàn)的“靈丹妙藥”。

賈斯汀·克萊默(左) 和 山姆·崔(右)站在最近加入OUC納米網(wǎng)的儲(chǔ)氫罐拖車旁。

克萊默解釋使用氫作為可再生能源資源的好處。他說(shuō)，“唯一的副產(chǎn)品是水蒸氣、熱和能源。”

在納米網(wǎng)中，用基于聚合物電解質(zhì)膜(PEM)的電解槽制氫，預(yù)計(jì)2021年中到貨。與在附近池塘漂浮的太陽(yáng)能排連接，電解槽用電進(jìn)行電解，將水分解為氫和氧。其結(jié)果是“綠氫”，之所以這樣命名，因?yàn)槭褂每稍偕茉粗茪溥^(guò)程中碳排放為零。通過(guò)壓縮機(jī)，把氫儲(chǔ)存在兩輛拖車上的碳纖維圓柱罐內(nèi)。

氫氣與燃料電池(也將于2021年到貨)配合使用，把氫轉(zhuǎn)化為高效、清潔和寂靜的能源。山姆·崔說(shuō)，他們團(tuán)隊(duì)的兩個(gè)燃料電池中，一個(gè)將放在拖車上進(jìn)行試驗(yàn)，“所以實(shí)際上可以隨氫氣儲(chǔ)罐一起派遣，使它作為潛在的備用電源，給停電的商業(yè)客戶或泵站供電。”

總有一天，電解槽和燃料電池，以及其他分布式能源如太陽(yáng)能和電池儲(chǔ)能，將作為快速反應(yīng)系統(tǒng)，分布到OUC服務(wù)的整個(gè)領(lǐng)域，幫助平衡可再生能源發(fā)、配電。山姆·崔把這種情況比作建個(gè)“虛擬電廠”。

山姆·崔說(shuō)，“這個(gè)項(xiàng)目的關(guān)鍵研究概念之一是電解槽。”“制氫期間，電解槽可以增加或減少，以緩解太陽(yáng)能的波動(dòng)。”沒(méi)有燦爛的陽(yáng)光，氫是支持太陽(yáng)能發(fā)電場(chǎng)的最佳選擇，也就是說(shuō)，任何可再生能源系統(tǒng)，都要有長(zhǎng)期的儲(chǔ)能設(shè)施。

山姆·崔和克萊默認(rèn)為，氫動(dòng)力能源技術(shù)即將取得重大突破，而OUC正處于它的前沿。他說(shuō)，“能源部只資助了兩家公用事業(yè)公司進(jìn)行氫研究，我們是其中之一。”

OUC自己也在為納米網(wǎng)的所有其他部件提供資金。與鋰離子電池比，VRF蓄電池能夠提供更持久的儲(chǔ)能容量，而V2G電動(dòng)車的高速充電器則是電動(dòng)車的牽引能力。后者的實(shí)驗(yàn)裝置正在研究電動(dòng)車作為蓄電池電源資源的可能性，以增強(qiáng)電網(wǎng)容量或停電時(shí)提供家用電力。

能源技術(shù)團(tuán)隊(duì)的另一個(gè)工具是今年將研究的飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)。它把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，可用來(lái)儲(chǔ)存和調(diào)度太陽(yáng)能發(fā)電。“轉(zhuǎn)向不太可靠的清潔燃料資源，需要各種工具使它們更加可靠，這就是納米網(wǎng)的全部意義。”

也在與中佛羅里達(dá)大學(xué)(UCF)合作開(kāi)發(fā)各種控制部件，克萊默稱他們是“幕后智囊”。UCF工程與計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院的教授和博士生正在與這個(gè)團(tuán)隊(duì)合作研究這個(gè)項(xiàng)目。克萊默說(shuō)，“UCF讓我們接觸到這么多聰明、有才華的人，他們總是愿意幫助佛羅里達(dá)州中部轉(zhuǎn)向更清潔、更綠色的能源。”

通篇看來(lái)，就地域而言，OUC相當(dāng)于中國(guó)的一個(gè)“區(qū)”，而人口只相當(dāng)于一個(gè)小縣。但也許受氣候變化引起“突發(fā)事件”的啟發(fā)，搞的所謂“納米網(wǎng)”就是普通電網(wǎng)的補(bǔ)強(qiáng)或可移動(dòng)的后備電源“工具包”。其中沒(méi)有新鮮技術(shù)或者“難點(diǎn)”，但美國(guó)人在認(rèn)真做這種細(xì)微、實(shí)在的工程技術(shù)工作。如要確保未來(lái)能源系統(tǒng)的安全，這種工作過(guò)程或許要“因地制宜”，但“一個(gè)也不能少” ……

依據(jù)資料：Mike Boslet, Nanogrid Could Hold Key to Clean Energy Future, POWER, Feb 1, 2021。