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  Tres Amigas國家可再生能源樞紐項目將美國三大主要電網連接起來,實現電力分配、儲存更科學化。


   用埋在地下的超低溫電纜來代替架設在高空的輸電線,然后將太陽能、風能等可再生能源電力長距離、有效運輸,這是美國專家日前提出的電力運輸方式。


   美國廣闊的平原和沙漠地區有大量的風能及太陽能,但是如何將這些距離人口稠密區很遠的可再生能源運輸到需要它們的城市,同時不破壞沿途的風景以及避免惹上高架輸電線建設的官司,卻是給傾向綠色環保的公共事業公司提出的一個巨大的難題。在大型可再生能源項目真正站穩腳跟之前,必須建起成千上萬公里的高空輸電線。但輸電線的建設多年來卻在美國飽受爭議,很多人都訴諸法律途徑,要求輸電線不要建在“自家后院”。


   為解決電力公司與“高架電線反對者”的矛盾,美國可再生能源國家樞紐的項目Tres Amigas首席執行官哈里斯提出了一個開創性的計劃:使用地下超低溫超導電力電纜,它既能逃離人們的視線,也能提高電力運輸效率。

   超低溫超導電纜

   在長距離地下電力運輸中,Tres Amigas使用的超導電纜含有超低溫特殊材料,能讓電纜的電阻降為零,極大提高電力運輸效率。該電纜輸電系統中,Only的能源耗損來自電纜的冷凍(電纜必須保持超低溫)。據估計,與難看的地上運輸線路相比,地下超導電纜的能源浪費率將減少7%。   超低溫超導電纜是由美國zui大的超導電纜生產商美國超導公司生產。截止目前,由該公司生產的超低溫電纜已經在紐約長島電力局、美國電力公司以及美國國家電網公司此前開展的一些小型項目中得到應用。目前世界上大約有二十多個電站依賴于超導電纜,但它們通常是將距離在1公里以內的兩個或兩個以上發電站連接起來,從未應用到長距離運輸當中。Tres Amigas將成為遠距離超低溫超導電力運輸的“先驅”。

   美國超導公司總裁兼常務總經理丹尼爾·邁克蓋(Daniel McGahn)說:“我們注意到,超導電纜已經在全球進入商業化階段,這一點并不局限于美國。”在美國超導公司的工廠里,工人已經開始制造超低溫超導電纜,制作過程如下:首先,用高溫超導氧化物及價格昂貴的銅生產扁平的金屬帶子;隨后將它切割成薄平的條狀物;zui后,這些條狀物被用來纏繞在裝有液態氮氣的圓管周圍,形成超低溫超導電纜。液態氮氣能將電纜的溫度降至-346華氏度(-210攝氏度)。

   工作人員解釋,之所以超低溫能增加電纜的導電效率,是因為通常條件下,電子的移動不受限制。在隨意移動時,電子之間會像碰碰車一樣發生碰撞,產生熱量,造成能量損失。但在超低溫情況下,電子便會進“高速公路模式”,成對地往相同的方向移動,避免了發生碰撞的可能性,從而也避免了電子之間發生碰撞而造成的能量損失。

   據美國能源部估計,如果消除因傳統銅制電線的傳輸效率低下而帶來的損失,每年可以節省160億美元,同時為長距離運輸風能和太陽能鋪平道路。說到超低溫超導電纜的成本問題時,美國超導公司介紹,價格缺口正在漸漸被填補。公司zui近的一份白皮書里表明,輸電能力達5000兆瓦的超導電纜每千米的成本為800萬至1300萬美元。這與傳統的765千伏電線千米成本基本持平,后者為700萬至1000萬美元。

   地下超導電纜還有一個優勢:修建130英尺高的高架電線來長距離運輸可再生能源,對新墨西哥州的“錢袋”是一個嚴峻考驗,很大一部分成本都來源于新墨西哥州的一些鄰居們,他們將會提起訴訟,避免可再生能源項目或電力連接線破壞自己的名勝古跡、自然風貌等。這種“別在我后院架電線”的心理會讓美國可再生能源的發展遇到極大的障礙,同時速度急劇放緩。

   國家可再生能源樞紐項目

   Tres Amigas超級變電站樞紐工程位于新墨西哥州克羅維斯地區。去年10月,美國超導公司的“超導輸電通道”被Tres Amigas選用,公司將為項目提供輸電規劃服務、超導線材及超導電纜系統。

   此樞紐的亮點是首次連接美國的3個電網以滿足新能源傳輸的增長需求并增強電網的可靠性。目前美國的3個電網,即東部電網、西部電網和德克薩斯電網,之間的電力傳輸是通過交流電輸電線實現的。然而,任何兩個電網系統之間的電力傳輸只能夠通過特殊的電力電子變電站實現。首先,在變電站內將一個電網內的交流電轉化為直流電,然后在電流到達鄰近的電網前再將直流電轉回到交流電。目前雖然兩個電網間已有少數幾個較小的雙邊“直流接口 ”;但三個電網從來沒有通過一個系統連接過。

   Tres Amigas可再生能源樞紐將會是一個好幾英里的三角形超導輸電通道,能夠在3個電網內傳輸和平衡幾千兆瓦的可再生能源。每個電網的多根輸電線將會通過多個交流/直流變頻器向Tres Amigas超級變電站輸入或輸出電力,每根輸電線都和直流超導電纜相連。作為一個平衡主體,Tres Amigas將會幫助確保3個電網內多個可再生能源電力資源向美國、加拿大和墨西哥輸電過程中的效率和可靠性。

   Tres Amigas超級變電站還會扮演電力市場樞紐的角色,促進美國3個電網間電力的買賣,而這在今天是不現實的。風力發電、太陽能發電、水力發電及地熱能發電等目前還沒有并入電網,日后zui終客戶可以通過Tres Amigas超級變電站從多個電網購電。例如,太陽能豐富的地區在夜晚沒有陽光的時候將能夠從風能豐富的地區購買電力。作為一個商業輸電系統,Tres Amigas將會對使用電力樞紐的客戶收取一定的費用。

   新墨西哥的州土地管理局已經向Tres Amigas公司授權租賃1.44萬公頃的土地用于修建此系統。Tres Amigas公司正在向聯邦能源管理委員會就從德克薩斯電網連接到Tres Amigas的輸電線不會受到該委員會的司法介入及Tres Amigas可以作為商業輸電企業運營實體進行備案。

   超導輸電管線結合了傳統的地下通道施工技術和兩個高度互補的電力技術:直流超導電纜和多終端(電壓-資源)交流/直流電力變頻器,形成了一個易于選址和接入的地下高容量輸電通道,此通道十分高效,并且可控性強,比其他相競爭的技術更安全,并且在國內輸電時避免了成本分攤的問題。

   Tres Amigas樞紐將是目前世界上使用超導電纜量zui大的工程,它就像一個交通圓環,能在瞬間從3個獨立電網中調集5000兆瓦的電力補充到圓環中,并將這些電力調配到需要它的任何電網中去。

 
 
   
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