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自2022年南非總統(tǒng)提出《能源行動(dòng)計(jì)劃》，以結(jié)束甩負(fù)荷和實(shí)現(xiàn)能源安全的計(jì)劃后，南非可再生能源市場(chǎng)變得火熱起來(lái)。

計(jì)劃重點(diǎn)提到了加快從可再生能源、天然氣和電池儲(chǔ)能中采購(gòu)新的發(fā)電能力，支持并加快私人對(duì)發(fā)電能力的投資，釋放企業(yè)和家庭對(duì)屋頂太陽(yáng)能的投資，從根本上轉(zhuǎn)變?cè)搰?guó)電力行業(yè)，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期能源安全。

光伏+礦業(yè)新思路

在本文中，JUWI Renewable Energies點(diǎn)出了一條能結(jié)合南非現(xiàn)狀與太陽(yáng)能儲(chǔ)能發(fā)展的新思路，南非公司總經(jīng)理Richard Doyle探討了太陽(yáng)能光伏與電池儲(chǔ)能在采礦業(yè)中的優(yōu)勢(shì)、經(jīng)驗(yàn)和未來(lái)。

采礦業(yè)在為各行各業(yè)提供重要原材料方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，但同時(shí)也消耗著驚人的能源，采礦業(yè)約占全球能耗總量的11%。目前，這些能源中有相當(dāng)一部分來(lái)自化石燃料，礦山排放的溫室氣體占全球排放量的4-7%。

對(duì)礦山來(lái)說(shuō)，這些能源也是有成本的，能源約占礦山總現(xiàn)金運(yùn)營(yíng)成本的30-40%。

采礦業(yè)日益認(rèn)識(shí)到減少碳足跡對(duì)于應(yīng)對(duì)氣候變化、降低成本、減輕美國(guó)和歐盟征收碳進(jìn)口稅的威脅以及滿足利益相關(guān)者、投資者和監(jiān)管機(jī)構(gòu)的期望至關(guān)重要。

Anglo American、Rio Tinto、BHP和Sibanye等大型礦業(yè)公司正在引領(lǐng)潮流，制定了至2040年或2050年實(shí)現(xiàn)凈零排放的目標(biāo)?？稍偕茉磳⒃趲椭麄儗?shí)現(xiàn)這些目標(biāo)方面發(fā)揮重要作用。

僅在南非，礦業(yè)公司就計(jì)劃在可再生能源項(xiàng)目上投入38億美元，其中有585MW的太陽(yáng)能項(xiàng)目正在籌備或已經(jīng)實(shí)施。

為什么要加儲(chǔ)能

可再生能源面臨的挑戰(zhàn)在于，它們本身具有間歇性，會(huì)隨著晝夜和天氣條件變化而變化。在礦山等作業(yè)中，即使是短暫的電力供應(yīng)中斷也會(huì)造成巨大的負(fù)面影響。這就使得能源安全成為礦井運(yùn)營(yíng)的首要問(wèn)題，因?yàn)檫@關(guān)系到健康和安全，例如井下通風(fēng)，一旦發(fā)生故障，可能就會(huì)造成人員傷亡；或者一旦失去電力，可能就會(huì)引發(fā)不可逆轉(zhuǎn)的進(jìn)程。

蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)（BESS）可以在晴天時(shí)儲(chǔ)存多余的太陽(yáng)能，并在需要時(shí)放電，從而為解決間歇性問(wèn)題和風(fēng)險(xiǎn)提供越來(lái)越多的支持。與柴油或重油等具有熱慣性且啟動(dòng)需要時(shí)間的熱系統(tǒng)不同，BESS可對(duì)變化做出瞬時(shí)反應(yīng)，還可提供頻率和電壓控制。

隨著價(jià)格下降，大型電池也變得更加經(jīng)濟(jì)，并能發(fā)揮削峰填谷或備用電源的作用。在電網(wǎng)故障或熱力系統(tǒng)故障的情況下，電池儲(chǔ)能可以在一段時(shí)間內(nèi)維持關(guān)鍵運(yùn)行。

埃及Sukari金礦

埃及紅海附近Sukari金礦的36 MW/7.5MWh太陽(yáng)能-儲(chǔ)能電站展示了太陽(yáng)能光伏發(fā)電和儲(chǔ)能如何應(yīng)對(duì)氣候變化、節(jié)約成本，同時(shí)管理能源的間歇性。該金礦位于沙漠中一個(gè)非常偏遠(yuǎn)的地方，歷史上一直依賴柴油和重油發(fā)電，每天24小時(shí)燃燒燃料。

JUWI承擔(dān)了Sukari太陽(yáng)能項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、工程、采購(gòu)和施工(EPC)以及運(yùn)營(yíng)和維護(hù)(O&M)工作，該項(xiàng)目為非洲和全球其他礦業(yè)運(yùn)營(yíng)樹(shù)立了典范。

電站(當(dāng)時(shí)是非洲最大的混合發(fā)電項(xiàng)目)充分利用了這一地區(qū)良好的太陽(yáng)能輻照，采用雙面太陽(yáng)能光伏組件和單軸跟蹤系統(tǒng)，最大限度地提高了發(fā)電量。JUWI的Hybrid IQ微電網(wǎng)技術(shù)可將太陽(yáng)能和電池系統(tǒng)集成到現(xiàn)有的離網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中，并支持現(xiàn)有發(fā)電站的運(yùn)行。團(tuán)隊(duì)首次使用云預(yù)測(cè)來(lái)協(xié)助解決間歇性問(wèn)題。

電站一直在穩(wěn)定提供36MWdc的電力，轉(zhuǎn)換為30MWac的電力。由于減少了燃料價(jià)格波動(dòng)的影響，礦場(chǎng)每天可節(jié)省多達(dá)70000升柴油，平均每年減少柴油消耗量達(dá)2200萬(wàn)升。

按照目前的柴油價(jià)格計(jì)算，這意味著該電站每年可節(jié)約成本2000萬(wàn)美元，同時(shí)預(yù)計(jì)可減少60000噸/年二氧化碳當(dāng)量的范圍1溫室氣體(GHG)排放量，并隨之減少使用卡車運(yùn)往現(xiàn)場(chǎng)的柴油量。這意味著每年可節(jié)約200萬(wàn)棵樹(shù)或近14萬(wàn)桶石油！

光伏+BESS項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)

Sukari為礦山提供了一個(gè)成功的光伏+BESS項(xiàng)目范例，但礦山應(yīng)該關(guān)注哪些重要的考慮因素和挑戰(zhàn)呢？作為一個(gè)團(tuán)隊(duì)，JUWI集團(tuán)在過(guò)去九年中實(shí)施了20個(gè)混合項(xiàng)目，并從中汲取了一些重要經(jīng)驗(yàn)。

優(yōu)先考慮化石燃料替代

關(guān)鍵在于不要試圖一開(kāi)始就采用純粹的可再生能源解決方案，而是要確定替代技術(shù)可以取代多少現(xiàn)有化石燃料解決方案。如果僅使用光伏發(fā)電，替代率可達(dá)到30 - 40%，但如果使用電池，替代率可達(dá)到約60%。如果在太陽(yáng)能和儲(chǔ)能的基礎(chǔ)上再加上風(fēng)能，那么替代率可以達(dá)到80% - 90%，而成本卻與化石燃料解決方案相當(dāng)。目前，正在實(shí)施的大多數(shù)電池解決方案都使用鋰技術(shù)，人們?nèi)栽诶^續(xù)探索用于大型系統(tǒng)的釩液流電池和其他化學(xué)物質(zhì)。

BESS易于集成到合適的光伏電站中

要在采礦作業(yè)中成功部署光伏與儲(chǔ)能系統(tǒng)，需要解決幾個(gè)特定地點(diǎn)的考慮因素和運(yùn)營(yíng)挑戰(zhàn)。除土地可用性外，還有一些與光伏相關(guān)的常規(guī)要求，如地面穩(wěn)定、無(wú)環(huán)境問(wèn)題、易于并入礦山變電站等。BESS所需的占地面積通常比可再生能源組件小得多。電池一般有兩類應(yīng)用——一類是Sukari這樣的離網(wǎng)應(yīng)用，另一類是南非這樣的國(guó)家，在這些國(guó)家，電池將提高太陽(yáng)能的普及率，從而節(jié)省更多成本。

光伏發(fā)電和BESS與礦山的其他供應(yīng)（電網(wǎng)和/或熱能發(fā)動(dòng)機(jī)）的整合是關(guān)鍵。成功整合后，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制系統(tǒng)（包括云預(yù)測(cè)系統(tǒng)等）可實(shí)現(xiàn)高效、優(yōu)化的運(yùn)行，并可進(jìn)行主動(dòng)維護(hù)。電池技術(shù)已經(jīng)成熟，在正確處理和維護(hù)的前提下，可以保證較高的循環(huán)壽命。BESS的使用壽命有望超過(guò)十年或更長(zhǎng)。數(shù)據(jù)分析可以發(fā)現(xiàn)性能問(wèn)題并指導(dǎo)優(yōu)化策略。隨著電池技術(shù)的發(fā)展，有必要持續(xù)監(jiān)控電池技術(shù)的進(jìn)步，從而降低成本，提高性能。

原標(biāo)題：南非"挖礦": 土豪斥巨資投光伏、儲(chǔ)能!