但是在风既稳定又充足的好天气的日子,他可能会关闭所有的快速响应后备电厂,甚至包括那些通常为了响应电力需求的变化而保留的电厂。在这种情况下,琼斯可以利用风电场自身确保电力供应与需求相匹配:一个风力涡轮机的输出功率几乎可以瞬间改变,只需调节叶片的角度,使它们捕获到的风增多或减少。丹佛Xcel大厦内的电脑会告诉风电场要发多少电,自动控制协调数百个涡轮机,根据需要在每分钟随时改变输出。
Xcel公司最初的预报只使用每个风电场中一个或两个气象站的数据。现在NCAR几乎从每一个风力涡轮机收集信息。数据被送入一个高分辨率的天气模型,并与其他5个风力预报的输出结果合并。利用历史数据,NCAR的软件了解到对于每个风电场哪个预报结果是最佳的,并相应地给预报分配不同的权重。由此得到的强化预报比任何原始预报都更准确。然后,利用关于风电场中每个涡轮机在不同的风速下能发多少电的数据,NCAR会告诉Xcel未来某时间风电场预计能输出多少电力,预报的时间点间隔15分钟,最远可达7天。
NCAR和Xcel公司下一步要做的是太阳能发电的预报,但这甚至可能比风电预报更棘手。一方面,Xcel公司没有得到私人屋顶太阳能电池板发电量的信息,所以它不知道阴云密布时太阳能发电量的损失有多大。NCAR的新太阳能预报将利用来自卫星,天空成像仪,污染监测仪以及公有的太阳能电池板的数据来推断当前的太阳能发电量,然后预测发电量将如何变化。
虚拟能源
极精确的风能和太阳能预报,怎样能帮助我们充分利用可再生能源,以达到显著减少二氧化碳排放的气候目标呢?NREL新能源系统集成中心的研究人员从研究风能和太阳能发电能否相互补偿开始。例如,夜晚增强的风力在多大程度上可以弥补阳光的缺失?他们也在研究如何把预报与智能洗碗机、热水器、太阳能电池板逆变器、水处理厂和电动汽车充电器整合起来,不仅要适应风的变化,还要渡过不可避免的无风时期和持续数周的多云天气,且无需求助化石燃料。
以电动汽车为例。一辆车储存的电足够任何地方的房子使用半天到数天,取决于电池组的大小。它具有先进的电力电子技术,可以定时充电并调节充电速度,这可以提供一种帮助波动的风电与用电需求相匹配的方法。只需一些小的改动,汽车的电池就可以把存储的电力输送给家庭和电网。现在电动汽车还不多,但在可再生能源在电力供应中所占比例超过30%或40%(现在的风能占4%,太阳能不足1%)之前还有几十年的时间,这样的状况很容易改变。
在NREL,研究者可以把30辆电动汽车插入充电装置,让它们接入运行在一台超级计算机上的电网模拟,来预测如果有数千辆汽车连接到电网上时会发生什么。他们的想法是,让电动汽车储存来自太阳能电池板的电力,并在晚上的电力需求高峰时段用它为街区供电,然后在凌晨利用风电为电池充电。
NCAR正在研发的那类预报将是“绝对关键的”,NREL的高级研究工程师布里-马蒂亚斯·霍奇(Bri-Mathias Hodge)说。它们会帮助确定汽车电池应该在什么时候充电,以最大限度地提高它们能提供给电网的电力,同时不给驾驶者带来电力不足的问题。

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