利用智慧調(diào)控，德最大煉鋁廠成為虛擬電池

　　煉鋁業(yè)耗用大量能源，過去一向被視為電網(wǎng)的沉重負(fù)擔(dān)，不過，許多學(xué)者專家很早就提出，煉鋁大量耗電的流程若能智慧調(diào)控，反而能成為“虛擬電池”，充當(dāng)電網(wǎng)的穩(wěn)定力量。如今德國最大鋁廠三鋁(TRIMET Aluminium)即將把這項(xiàng)理論付諸實(shí)行，為德國電網(wǎng)提供高達(dá) 112 萬度電力儲(chǔ)存容量的虛擬儲(chǔ)存資源。

　　虛擬儲(chǔ)存可說是能源儲(chǔ)存的能源效率最高的一種儲(chǔ)存方式，由于不涉及真正的儲(chǔ)存能源與釋放，虛擬儲(chǔ)存的“儲(chǔ)存效率”可高達(dá) 90~95%，當(dāng)?shù)聡e極發(fā)展可再生能源，需要處理所謂可再生能源的不穩(wěn)定問題時(shí)，虛擬儲(chǔ)存資源成為絕佳解決方案，比起真正的能源儲(chǔ)存技術(shù)，如俗稱“風(fēng)穴”的高壓空氣儲(chǔ)能，或是電力轉(zhuǎn)換為天然氣的化學(xué)儲(chǔ)能，都更有經(jīng)濟(jì)效益。

　　在各種能源儲(chǔ)存的解決方案中，煉鋁業(yè)更占據(jù)相當(dāng)好的戰(zhàn)略地位。煉鋁廠身為超級(jí)用電大戶，往往原本就直接接在電網(wǎng)的高壓網(wǎng)絡(luò)中;相對的，若要建立大規(guī)模電網(wǎng)級(jí)能源儲(chǔ)存設(shè)施，譬如電池技術(shù)或“風(fēng)穴”，還得興建連結(jié)到電網(wǎng)的輸配線路。煉鋁廠作為虛擬能源儲(chǔ)存，完全沒有新建高壓輸配線路的必要。

　　每煉出一噸的鋁，要耗費(fèi) 1.4 萬度電力，可見其用電之鉅，三鋁身為用電大戶，先前就已經(jīng)配合德國電力網(wǎng)絡(luò)的需求反應(yīng)計(jì)劃，當(dāng)電力尖峰供給緊繃時(shí)，暫時(shí)將煉鋁爐離線，減輕負(fù)載。如今更進(jìn)一步，將以虛擬電池系統(tǒng)和電網(wǎng)供需更緊密結(jié)合。

　　三鋁與北萊茵西伐利亞洲的伍珀塔爾大學(xué)技術(shù)合作，開發(fā)可調(diào)控供電卻能維持煉鋁電解槽能源平衡的技術(shù)，讓電力供應(yīng)的改變不會(huì)影響電解槽內(nèi)部磁場平衡，如今規(guī)劃投入 2 年期的工業(yè)級(jí)前導(dǎo)示范計(jì)劃，斥資 3,600 萬歐元，在其埃森煉鋁廠一條生產(chǎn)線上，改造 120 座煉鋁爐成為可上下調(diào)整用電量 25% 的虛擬電池。

　　煉鋁爐啟發(fā)液態(tài)金屬電池的研發(fā)

　　改造后的煉鋁爐因應(yīng)電力網(wǎng)絡(luò)的供需，隨時(shí)可調(diào)撥調(diào)整使用，不僅成為電網(wǎng)穩(wěn)定的一大利器，本身也能緩沖電網(wǎng)的意外波動(dòng)，可說一箭雙雕。此次前導(dǎo)計(jì)劃改裝完成后，其虛擬儲(chǔ)存的能力，相當(dāng)于一座中等規(guī)模的抽蓄水力發(fā)電廠。三鋁表示，若把德國四大煉鋁廠都改裝成虛擬電池，將擁有相當(dāng)于德國三分之一抽蓄水電的儲(chǔ)能能力。

　　三鋁如今仍是家族企業(yè)，業(yè)務(wù)也還在成長，2015~2016 財(cái)務(wù)年度生產(chǎn) 77.5 萬噸鋁，較前一年增產(chǎn) 5%，每年用電量高達(dá) 1,000 億度規(guī)模，三鋁為了加入保護(hù)地球的行列，積極進(jìn)行多種環(huán)保節(jié)能與新能源措施，包括回收 95% 的生產(chǎn)廢料再制，并在漢堡的煉鋁廠興建 3 架風(fēng)力發(fā)電機(jī)。進(jìn)行這次前導(dǎo)計(jì)劃的埃森廠，每年生產(chǎn) 30 萬噸鋁塊，也是當(dāng)?shù)刈畲蠊I(yè)雇主，虛擬電池成為埃森用來爭取 2017 年歐洲新能源首都的示范計(jì)劃。

　　煉鋁爐過去啟發(fā)了液態(tài)金屬電池的研發(fā)，美國新創(chuàng)事業(yè) Ambri 就是從煉鋁爐得到靈感，因?yàn)闊掍X的過程等于儲(chǔ)存大量電力，而反轉(zhuǎn)煉鋁的過程，則可以放出所儲(chǔ)存的電力，使煉鋁槽本身就相當(dāng)于高能量密度電池，Ambri 因此有了液態(tài)金屬電池的靈感，不過液態(tài)金屬電池使用上有諸多限制，例如不可搖晃，否則內(nèi)部金屬分層若被打破，會(huì)引起短路而起火或爆炸，因而無法用在地震帶，又必須讓金屬處于熔融態(tài)，不僅提高制造與維護(hù)上的成本，也有潛在危險(xiǎn)。

　　Ambri 雖然積極嘗試各種不同的金屬配方，以降低成本，但是至今仍未能推出具有經(jīng)濟(jì)效益的產(chǎn)品。如今倒是煉鋁業(yè)本身先把煉鋁爐做為虛擬電池應(yīng)用，比起設(shè)置液態(tài)金屬電池裝置為電網(wǎng)及能源儲(chǔ)存設(shè)施，直接使用虛擬電池技術(shù)，更為經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。

　　三鋁的努力，也可給我們一個(gè)啟示，隨著各種需求反應(yīng)、虛擬電池等等智慧技術(shù)的發(fā)展，用電大戶并非只能是電網(wǎng)的沉重負(fù)擔(dān)，也可以成為電網(wǎng)的穩(wěn)定力量。調(diào)節(jié)電網(wǎng)需求，并非一味追求擴(kuò)增總發(fā)電容量，與需求端更緊密的連結(jié)，讓電網(wǎng)更智慧化調(diào)控，更有效率的應(yīng)用資源，會(huì)是快速、省錢，又有效的辦法。

　　中國企業(yè)投資協(xié)會(huì)、清華大學(xué)創(chuàng)新發(fā)展研究院、中國能源研究會(huì)分布式能源專業(yè)委員會(huì)與中國能源網(wǎng)共同舉辦的 “2017（第十三屆）中國能源戰(zhàn)略投資論壇暨我能創(chuàng)新火炬獎(jiǎng)?lì)C獎(jiǎng)典禮” 將于2017年4月28日在北京舉行。