“纳米网”可能是未来清洁能源的关键

美国佛罗里达州奥兰多公用事业委员会(OUC)资深通讯顾问麦克·博斯莱特(Mike Boslet)，2月在《电力》杂志网上发文，提出了新的“纳米网”(nanogrid)概念，说它是“未来清洁能源的关键”。国内有“微网”和“虚拟电厂”之说，还要加上个“纳米网”?因为OUC是佛罗里达州第二大市政公用事业公司，全美第14大市政机构，为40万客户提供电力、水、冷冻水或照明服务……

OUC对绿色能源未来的愿景，并不像某些人想象的那么遥远。该公司的纳米网，为几种创新电力系统提供了个试验场。

在OUC的加德尼亚(Gardenia)运营中心现场，有个一平方英亩的户外空间，专用于新型清洁能源技术研究。纳米网是新兴能源资产，是在用的实验室，可以帮助电力公司实现2050年CO2净零排放目标，以2005年的排放量为基准，到2030年和2040年分别减少50%和75%。纳米网由OUC的新兴技术(ET)团队管理，组成如下:

■ 一个漂浮的太阳能排，最近已从31 KW扩容到64 KW;

■ 3个电动车充电器，其中一个有“车上网”(V2G)能力;

■ 两个钒氧化还原流(VRF)蓄电池(组)，用于储能和调度;

■ 两辆装载储氢罐的拖车，最近刚加入试验场。

新兴技术与可再生能源公司经理山姆·崔(Sam Choi )和新兴技术主管贾斯汀·克莱默(Justin Kramer)(下图)测试过多种多样的部件，他们相信氢技术有潜力改变能源行业。2019年，OUC收到美国能源部(DOE)900万美元的赠款，作为这个团队资金的一部分，用来研究氢气生产、存储和运输，用于电力调度或用作运输燃料。OUC是美国为数不多的几家公用事业公司之一，正在探索氢作为应对电网脱碳挑战的“灵丹妙药”。

贾斯汀·克莱默(左) 和 山姆·崔(右)站在最近加入OUC纳米网的储氢罐拖车旁。

克莱默解释使用氢作为可再生能源资源的好处。他说，“唯一的副产品是水蒸气、热和能源。”

在纳米网中，用基于聚合物电解质膜(PEM)的电解槽制氢，预计2021年中到货。与在附近池塘漂浮的太阳能排连接，电解槽用电进行电解，将水分解为氢和氧。其结果是“绿氢”，之所以这样命名，因为使用可再生能源制氢过程中碳排放为零。通过压缩机，把氢储存在两辆拖车上的碳纤维圆柱罐内。

氢气与燃料电池(也将于2021年到货)配合使用，把氢转化为高效、清洁和寂静的能源。山姆·崔说，他们团队的两个燃料电池中，一个将放在拖车上进行试验，“所以实际上可以随氢气储罐一起派遣，使它作为潜在的备用电源，给停电的商业客户或泵站供电。”

总有一天，电解槽和燃料电池，以及其他分布式能源如太阳能和电池储能，将作为快速反应系统，分布到OUC服务的整个领域，帮助平衡可再生能源发、配电。山姆·崔把这种情况比作建个“虚拟电厂”。

山姆·崔说，“这个项目的关键研究概念之一是电解槽。”“制氢期间，电解槽可以增加或减少，以缓解太阳能的波动。”没有灿烂的阳光，氢是支持太阳能发电场的最佳选择，也就是说，任何可再生能源系统，都要有长期的储能设施。

山姆·崔和克莱默认为，氢动力能源技术即将取得重大突破，而OUC正处于它的前沿。他说，“能源部只资助了两家公用事业公司进行氢研究，我们是其中之一。”

OUC自己也在为纳米网的所有其他部件提供资金。与锂离子电池比，VRF蓄电池能够提供更持久的储能容量，而V2G电动车的高速充电器则是电动车的牵引能力。后者的实验装置正在研究电动车作为蓄电池电源资源的可能性，以增强电网容量或停电时提供家用电力。

能源技术团队的另一个工具是今年将研究的飞轮储能系统。它把机械能转化为电能，可用来储存和调度太阳能发电。“转向不太可靠的清洁燃料资源，需要各种工具使它们更加可靠，这就是纳米网的全部意义。”

也在与中佛罗里达大学(UCF)合作开发各种控制部件，克莱默称他们是“幕后智囊”。UCF工程与计算机科学学院的教授和博士生正在与这个团队合作研究这个项目。克莱默说，“UCF让我们接触到这么多聪明、有才华的人，他们总是愿意帮助佛罗里达州中部转向更清洁、更绿色的能源。”

通篇看来，就地域而言，OUC相当于中国的一个“区”，而人口只相当于一个小县。但也许受气候变化引起“突发事件”的启发，搞的所谓“纳米网”就是普通电网的补强或可移动的后备电源“工具包”。其中没有新鲜技术或者“难点”，但美国人在认真做这种细微、实在的工程技术工作。如要确保未来能源系统的安全，这种工作过程或许要“因地制宜”，但“一个也不能少” ……

依据资料：Mike Boslet, Nanogrid Could Hold Key to Clean Energy Future, POWER, Feb 1, 2021。