爱尔兰的大型电网稳定器

爱尔兰发现自己与其他国家面临相似的挑战，即在逐步实现气候目标、淘汰煤炭并提供可负担的能源之间找到平衡，同时减少对其他国家的能源依赖。

这就是世界能源理事会在2015年提出的“能源三难困境”：我们如何在能源系统的安全可靠性、经济性和可持续性之间取得平衡？幸运的是，爱尔兰在它海岸附近拥有大量的可再生能源——风能，而且足以为他们的国家提供能源。

但存在一个问题。

“把电网想象成一条高速公路，”Katie Wall说，“使用传统的发电方式就像是稳定的道路，你不会从上面掉下来。转而使用可再生能源就像是在走钢丝，在某个时候你会失去平衡，对吧？因此你就需要一个安全网。”

我和Wall正站在爱尔兰中西部海岸的草坡上，眼前就是由爱尔兰最重要的能源公司--爱尔兰电力供应委员会（ESB）运营的Moneypoint发电站。巨大的风机叶片在我们头顶悠悠转动，香农河近在咫尺。

沃尔是 ESB 的首席工程师，负责历时数十年富有远见的“Green Atlantic @ Moneypoint ”项目，它将从根本上将发电站改造为爱尔兰首个绿色能源生产中心。

Moneypoint 将成为漂浮式风机的建造和组装中心，从1500兆瓦的漂浮式海上风电场（足以满足160万户家庭用电）开始，未来将改造成一个能够生产、储存和提供零碳绿氢发电的电站 。

“我们看到了一个值得尝试的机会，将燃煤电厂Moneypoint从电力系统的基石转变为ESB和爱尔兰可再生能源未来的基石，”ESB发电和交易执行董事Jim Dollard在都柏林的家庭办公室进行视频通话时说。“我们一直非常坦诚地表示，我们将停止燃煤发电，但我们希望这个厂址能得到重新利用。这厂址占地面积大，地理位置佳。它有一个深水港和重要的电力基础设施。因此，我们看到了Moneypoint的未来，一个不同的未来。这也是我们去年决定将它改造成绿色能源中心的基础。”

然而，关键的第一步是安装同步调相机，以便在燃煤机组最终关停后，该站能够继续提供必要的电网稳定性。同步调相机就是沃尔 “走钢丝 ”类比中的安全网，它提供与燃煤或燃气轮机相同的旋转质量、惯性和短路功率，并吸收无功功率以调节电压。

“风力轮机不像蒸汽轮机或燃气轮机那样直接与电网相连，”西门子能源爱尔兰公司董事总经理 Nick O'Mahony 说。“这意味着将电网频率保持在正常变化范围内更为困难。因此，简单地说，电网缺乏惯性会影响电网频率。如果频率失控，系统的一部分就必须关停，这反过来又会对电网的其他部分造成严重压力，从而导致停电。目前，爱尔兰的电网惯性来自传统发电厂。同步调相机提供了一种低碳替代方案，在可再生能源发电量高的时候，它将为爱尔兰电网带来难以置信的好处。”

目前同步调相机已经安装就位，并在Moneypoint发电站进行最后阶段的调试，它拥有世界上最大的飞轮，可能成为爱尔兰实现其气候目标所需的六台同步调相机中的第一台。

_{2022 年 2 月，爱尔兰创下了新的风力发电记录，风力发电占该国发电量的 53%。但O'Mahony说，爱尔兰有更宏伟的目标，因而需要更多像Moneypoint这样的同步调相机。}

“通过增加飞轮，”O'Mahony 说，“我们提高了 Moneypoint 同步调相机解决方案中的惯性。效果上来看，以这种方式向电网提供的惯性越大，可连网的可再生能源就越多。这又意味着产生更少的二氧化碳，从而减少对地球的破坏——而且它只消耗了传统电厂所需能源的一小部分。

“飞轮和同步调相机的惯性为4000兆瓦/秒，”Wall说。“那么，这到底是什么？这是一个重达 130 多吨的飞轮和一个重达 66 吨的转子的同步冷凝器——一个巨大的重量以 3,000 rpm 的速度旋转，充当稳定器，使我们能够将更多的风力发电连接到电网。

“飞轮和同步冷凝器的惯性为4,000兆瓦秒，”沃尔说。“那么，这在现实中到底是怎么实现的呢？它通过一个重达 130 多吨的飞轮和一个拥有重达 66 吨转子的同步调相机，以 3000 rpm 的速度旋转，充当电网稳定器，使我们能够将更多的风力发电连接到电网。“

交付并安装同步调相机和飞轮这一重量级别的设备涉及非常复杂的物流。“同步调相机在德国埃尔福特制造，飞轮在德国米尔海姆制造，”西门子能源爱尔兰运营总监 Alan Cronin 说。“转子锻件在意大利制造，然后运往德国进行精加工。但由于它超过了当地铁路的法定运输重量，它只允许在周日运输，直至到达瑞士的渡轮港口。

飞轮从米尔海姆用驳船运输，同步调相机机从埃尔福特通过公路和驳船运到荷兰鹿特丹。“总而言之，”Cronin 说：“这花了大约两周的时间，然后他们一起用船运到爱尔兰福因斯港口，转移到一艘平顶驳船上，最后运送至Moneypoint发电站。

Tim Riordan 说：“在码头卸货在很大程度上取决于潮汐和天气，这意味着我们只有很短的时间窗口在码头铺设‘床垫’，供驳船停靠和卸货。”

Riordan 是住在香农河对岸的当地人，在西门子能源拥有在世界各地建造发电厂的丰富经验。作为现场项目经理，他负责同步调相机的整体交付和安装。“通常，调试同步调相机大约需要五个月的时间，”他说，“但这个项目要求缩短安装时间。实际上，只有西门子能源这样拥有专业技术和经验的公司才能成功交付。”

Riordan 在 ESB 的同行、项目经理 Mark Scully 对此表示赞同： “我们之所以选择西门子能源公司，是因为他们在提供电网稳定性解决方案方面有着良好的业绩，而且能够满足极具挑战性的项目时间要求。”

九月初，给整个欧洲带来严重破坏的热浪终于散去，云团滚滚而来。假如气候变化得不到控制，爱尔兰将会出现更多热浪、风暴、海岸侵蚀、洪水泛滥、农作物缺水和海水温度上升。

我和Nick O'Mahony沿着爱尔兰海岸线上的”狂野大西洋之路”（Wild Atlantic Way）步行，悬崖峭壁之上，鸟儿翱翔，疾风劲草。

O'Mahony说：”在西海岸，刮风的日子比欧洲任何地方都多。“

这到底有多少能量？Jim Dollard在我们的谈话中提供了一个数字：“报告称，爱尔兰西海岸的风力可达 50 到 60 吉瓦。还有人说是 120 吉瓦。爱尔兰全国的峰值是 7吉瓦。因此，即使按照最低的风力预测，50 到 60吉瓦也是一个巨大的能量，为爱尔兰实现能源独立提供机会。”

_{ESB首席工程师Katie Wall说："如果没有传统发电形式提供电网稳定性，你就需要一张安全网。“}

一旦同步调相机投入使用，ESB“Green Atlantic @ Moneypoint ”项目的第二步就是开发一个陆上枢纽，用于建设1.5吉瓦的海上风电场，利用风力。现在的发电站煤场也将成为公司组装和发送漂浮式风机的场所。

这样“Green Atlantic @ Moneypoint”项目将为电网输送足够的风能，为爱尔兰一半以上的家庭提供电力，而ESB的愿景更进一步。

在接下来的十年里，项目计划完成最后阶段，即开发一个电解槽设施，将风能转化为零碳绿氢。绿氢可以长期储存，通过卡车、轮船或管道运输，并在掺氢轮机中燃烧发电。

Dollard说："将风能转化为绿氢可以让爱尔兰在合理的时间内实现能源独立。我们已经在爱尔兰沿海选了三个地点，作为在爱尔兰沿海开发绿氢存储能力的区域。爱尔兰可以大规模储存氢能，确保供应安全，甚至使爱尔兰成为能源净出口国。”

当然，爱尔兰并不是唯一一个风能资源丰富的国家。中国、美国、印度，甚至德国和西班牙，都有可能在未来几十年内，通过类似的同步调相机、可再生能源整合和电解槽设施组合，取得长足进步。与此同时，该项目将使Moneypoint电站再次成为爱尔兰电力系统的基石。

_{绿氢将在香农河口上岸：“十年后，我们将把 Moneypoint 发电站转变为一个繁华的绿色能源中心，”ESB 灵活能源技术、存储和能源再生经理 Sean Hegarty 说。}

“这只是我们在香农河口进行的众多投资中的第一项，"Moneypoint 电站前厂长、现 ESB 灵活能源技术、存储和能源再生经理Sean Hegarty说。“我们所说的计划和发展将在施工期间创造数千个工作岗位，并为当地带来数百个高质量的长期'绿色'工作岗位"。

Hegarty那天从恩尼斯赶来。尽管戴着安全帽、安全眼镜和鲜黄色夹克的人几乎难以分辨，但当他在厂里走动时，人们还是会向他打招呼并与他握手。当我们步行去河边，路上经过同步调相机时，他说："你能相信几个月前我们还在这里修剪草坪吗？我们对Moneypoint进行了重新规划，这是它近 40 年来为爱尔兰提供服务的延续"。

当我们远望香农河和风机时，Hegarty提到，大约100年前，Ardnacrusha（离此一小时车程的村庄）的香农水力发电计划成为爱尔兰社会、经济和工业发展的催化剂。

“当时，Ardnacrusha是世界上最大的水电工程，最终被胡佛大坝所取代。这是一项规模宏大的工程，为 ESB 交付的许多其他同样大胆、雄心勃勃的项目奠定了基础。提出这个想法的年轻工程师Thomas McLaughlin，是 ESB 的第一任总经理，而这个想法产生于他在柏林西门子公司工作的时候！”

那晚，我阅读了有关McLaughlin的资料，了解了些更有趣的信息。爱尔兰自由邦于 1922 年脱离英国，结束了长达三年的独立战争。McLaughlin当时应该在 26 岁左右，这个年轻人甚至用他自己的话说：“在经历了那整个民族热情高涨的时期后，没有一个赤诚的学生会感受不到这种热切的愿望——尽其所能为国家重建做出贡献。”

McLaughlin 在德国和西门子公司获得的所有经验都转向了如何帮助祖国发展。“我在国外看到的一切，我读到的一切，都让我想到一件事：这些技术能在国内应用吗？我们爱尔兰也能做到吗？”

如今，近一个世纪后，同步调相机的落地，是为爱尔兰迈向清洁海上风能宏伟计划的第一步，世界各地的年轻工程师必定会有人将爱尔兰视为能源转型的领头羊。他们也会扪心自问，如何才能把这一技术发展运动到自己国家。

2022年11月

Blas Ulibarri是瑞士苏黎世的一名独立记者。

图片和视频组合：Jonathan Browning、Johannes Eisele