米拉馬微電網提出一種解決全球廢棄物問題之方法

出處 microgridknowledge. 作者 徐書敏 年份 2019/04/22
報告類型 能源新聞 分類 能源新聞 資料時間 2019年4月
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       位於美國加州米拉馬海軍陸戰隊航空站(MCAS Miramar)的微電網近期又前進了一大步,最新進展將展示如何使垃圾掩埋產生之沼氣,成為孤島微電網的可靠燃料。這個最初由加州國會(聖地牙哥市)資助2千萬美金的微電網,被認為是當前最複雜的開發計畫之一,其結合了太陽能、儲能系統、垃圾掩埋沼氣、柴油和天然氣發電機,以及電動車等多種分散式能源。
       目前正與美國博萊克威奇工程公司(Black & Veatch)合作開發微電網的施耐德電機(Schneider Electric)電力事業及微電網部副總裁Mark Feasel表示:「這項示範計畫的第一階段採用太陽能搭配化石燃料發電,近期第二階段目標則將利用垃圾掩埋沼氣結合儲能系統使用。」
 
廢棄物成為電力來源
       接下來的發展相當的重要,其將提供一種有助於垃圾掩埋沼氣用於發電的方法,可使垃圾掩埋沼氣取代化石燃料。根據世界銀行集團( World Bank)的報告,全球產生了約20億噸的城市垃圾,並預期接下來的30年還會再成長70%;鑒於全球處理廢棄物問題的需求,特別是在快速城市化發展的地方,都正在尋求如何有效利用垃圾掩埋場所排放之氣體的方法。
       通常被稱為再生燃料的垃圾掩埋沼氣,也如同其他再生能源面臨了相同的問題:無法總在需要使用的時候提供穩定的能源。Mark Feasel在訪談時提到:「使用垃圾掩埋沼氣的一大挑戰就是其產出的不確定性,也無法像電力公司的天然氣發電,可以過濾、清潔並始終保持在相同的氣壓之下。如同太陽能發電般,垃圾掩埋沼氣是一種間歇性燃料來源,其問題甚至更為顯著;雖然我們可以依據氣候變化估測太陽輻射量,但無法準確地預測垃圾掩埋沼氣接下來會發生什麼。」當微電網運轉在孤島的情況下,其需完全依賴自身的發電,此時垃圾掩埋沼氣的不可靠特性將成為很大的問題。Mark Feasel表示:「如果沒有解決間歇特性,就無法在與主要電網解聯的情況下,使用垃圾掩埋沼氣作為燃料來源;因此在微電網中,如果沒有可以彌補此種間歇性問題的能力,就根本無法使用它。」
       米拉馬微電網打算使用電池儲能系統來解決間歇性問題,以增強垃圾掩埋沼氣發電的穩定輸出。Mark Feasel表示:「儲能系統的加入,可幫助電網維持穩定的頻率和電壓,甚至是在與主要電網解聯的情況之下,讓我們多了一個過去不敢考慮在孤島模式下使用的大型新發電來源。」電池儲能系統亦將提供其他輔助功能,例如:尖峰用電調節及需量反應。米拉馬海軍陸戰隊航空站能源設置經理Mick Wasco表示:「當主要電網遭受損害,微電網是允許系統維持運轉的重要關鍵,這項利用垃圾掩埋沼氣發電的新進展,將提高實現經濟效益及確保電力安全的能力。」加州能源委員會正透過電子投資能源計畫(Electric Program Investment Charge Program)的390萬美金撥款,資助儲能系統的建置及整合測試。
 
      米拉馬微電網的系統裝置
  • 1.3 MW太陽光電
  • 3.2 MW垃圾掩埋沼氣
  • 6.45 MW柴油及天然氣發電機
  • 1.6 MW暖通空調(HVAC)需量反應
  • 157 kW熱能儲存系統
  • 電動車充電站控制
  • 3 MW儲能系統(微電網系統層級)
  • 390 kW大樓層級儲能系統(鋰離子和鋅液流電池及車對電網雙向混和動力車)
  • 電力監控及資料擷取系統(SCADA)升級
  • 先進微電網控制系統
  • 能源與水資源營運中心(EWOC)
 
       2019年預計完成目標
       米拉馬微電網預計於2019年建置完成,這項計畫是透過西南海軍設施工程指揮部(NAVFAC)進行簽訂。Mark Feasel表示:「因其對緊急電力復原能力的首要需求,軍事基地是其中一種需要微電網實現孤島運轉及整合分散式能源能力的公共設施。對於許多如同米拉馬海軍陸戰隊航空站,希望透過再生能源發電提升電力復原能力的公共設施而言,建置微電網是提升電力復原能力與可長期持續性努力的明智選擇。」本計畫完成後,此微電網將可提供基地裡100座重要建物的用電,其中亦包含整個航線,即便是在停電期間
也可維持其用電需求。