想要增加风能和太阳能发电吗？把他们聚集在一起

再生能源开发商正在探索两种可再生能源如何更好地协同工作。

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雅罗斯拉瓦五世
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这个故事首先在 Ensia 上发表。

是什么阻止太阳能和风能完全接管电网？首先，太阳只在白天发光。风是间歇性吹的，随 季节变化，并且并不总是在需要能量时吹。

但如果太阳能和风能一起工作会怎样呢？

“风能资源往往会补充太阳能资源，”美国能源部国家可再生能源实验室的萨拉·库尔茨说。“例如，在科罗拉多州，风力最大的时间是冬季和春季。冬季，我们没有那么多的阳光，但我们往往会刮到更多、更强的风。”

一些有进取心的可再生能源开发商正在探索太阳能和风能如何更好地协同工作，开发太阳能-风能混合项目，以利用各自的发电优势——这两种技术的结合可以比单独使用任何一种技术更好地替代导致气候变暖的化石燃料。

瞄准太阳能

在澳大利亚大分水岭以西连绵起伏的平原上，预计将开始建设一座 10 兆瓦的太阳能发电场，该发电场毗邻 73 台 已上线的风力涡轮机。澳大利亚可再生能源署 (ARENA) 是一个负责增加可再生能源部署的政府机构，该机构已在距离悉尼西南几小时车程的项目上投资了 748 万澳元。根据该机构的说法，太阳能和风能的并置比单独使用任何一种技术都能提供更连续的能源发电。

 

风能和太阳能发电厂位于同一地点可以节省电网连接、场地开发和审批方面的资金。

但这并不是唯一的好处。ARENA 首席执行官艾弗·弗里施克内希特 (Ivor Frischknecht) 表示，风能和太阳能发电厂共建可以节省电网连接、场地开发和审批方面的资金。Frischknecht 估计，通过在现有风电项目附近建造 Gullen 太阳能发电场，可节省高达 453 万美元——以澳元计算的项目成本降低了整整 20%。

Frischknecht 希望 Gullen Range 项目能够成为如何将太阳能应用到现有风电场以促进其应用的典范。他表示：“当工厂位于同一地点时，规模对于竞争力来说并不那么重要，这意味着这种方法还可以为中型太阳能光伏项目打开新市场。”

这些新市场到底有多大？Frischknecht 指出，ARENA 资助的一项研究发现， 澳大利亚现有风电场的太阳能发电潜力估计为 1,000 兆瓦 ——据 ARENA 计算，足以为 700,000 户家庭供电。

弗里施克内希特说：“在古伦山脉获得的经验教训将非常宝贵，因为这是澳大利亚第一个此类项目。” “它有可能巩固行业对这种方法的信心，并为类似项目提供蓝图。”

电池增压器

扩大发电量和节省安装费用并不是风能和太阳能结合带来的唯一好处。NREL 的库尔茨表示，当应用于微电网系统（可以与传统电网断开并自主运行的本地能源电网）时，太阳能和风能的结合也可以帮助降低电池成本。

库尔茨表示，微电网正在 夏威夷 和 印度等地得到应用 ，这些地方的公用事业价格过高，或者社区距离太远而无法接入宏电网。

由光伏发电的微电网需要电池存储，因为人们在没有阳光的时候需要电力。问题是，电池仍然相当昂贵。增加风能有助于降低电池成本，因为当阳光不照射时，风可以（而且经常）吹。

库尔茨说：“如果你所在的地方确实有风，特别是风能与太阳能互补的地方，那么在电池变得比风能本身更便宜之前，你最好添加风能（而不是电池）。”

微电网仍然需要某种形式的存储，“因为总会有一个晚上没有风，”她补充道。但太阳能和风能的结合“可以使电池需求小得多”。

 

在同一地点结合太阳能光伏发电和风力涡轮机实际上可以产生高达任一系统单独工作的两倍的电量。

由于这些类型的混合系统刚刚上线——ARENA 希望 Gullen 太阳能发电厂将于 7 月开始发电——目前还没有大量关于它们实际性能的经验数据。但太阳能开发商一直担心风力涡轮机投射的阴影可能会阻碍太阳能的生产。

然而，研究正在减轻其中一些担忧。德国 Reiner Lemoine Institut 和 Solarpraxis AG 在 2013 年进行的模拟显示， 遮阳损失平均低至 1% 至 2%  。他们还建议，在同一地点结合太阳能光伏发电和风力涡轮机实际上可以产生高达同一土地区域单独运行任一系统两倍的电量。就其本身而言，古伦山脉项目通过将光伏发电安装在任何涡轮机阴影范围之外的朝北斜坡上，完全避免了遮阳损失。

虚拟混合动力

在得克萨斯州，美国国防部国防后勤局正在以另一种方式规避这两种技术共存的任何潜在缺点——对风能和太阳能混合采取更“虚拟”的方法。该机构正在与开发商 Apex Clean Energy 合作，  通过现场太阳能光伏板满足胡德堡100% 的电力需求，并辅以从距该设施西北 300 多英里的弗洛伊德县风电场输送的额外能源。

Apex 公共事务总监达维·威尔逊 (Dahvi Wilson) 解释说，Apex 将太阳能安装在现场是因为陆军希望当地发电提供电网安全，使其不易受到停电和其他传输限制的影响。但 Apex 和陆军选择将涡轮机安装在风力资源最强的地方。威尔逊说，这种设置说明了“混合项目不一定要位于同一地点”。

威尔逊热衷于这些项目如何帮助这些可再生能源从经济和环境的角度发挥作用。

“风能为美国目前可用的新能源建设提供了最便宜的选择，而太阳能的开发和安装成本可能更高，”威尔逊解释道。“通过将成本合并到一种产品中，混合成本与其他新能源相比具有竞争力。”