澳大利亚迈向百分百清洁能源之路

澳大利亚能源市场运营商（AEMO）负责监管全国电力市场，其中覆盖约90%用户的国家电力市场峰值用电达38吉瓦，超过纽约州峰值消费量。过去五年，AEMO深入研究了这个煤电 fleet 老化且数十年前就禁止核能的国家如何仅依靠可再生能源运行电网。AEMO 首席执行官丹尼尔·韦斯特曼表示，这并非狂热的气候激进主义做法，而是老旧煤电厂不断故障退役，正被成本最低的可再生能源（辅以储能和输电网络）取代，冬季能源需求低迷期会保留少量天然气，这是市场自然发展的结果。

澳大利亚的努力可为现代经济体如何从化石燃料（主要是煤炭和少量天然气）快速转向风能、太阳能、储能和水电等可再生能源提供概念验证。普林斯顿大学教授杰西·詹金斯指出，100%可再生能源供电并非不可能，澳大利亚比几乎任何地方都更有机会。据国际能源署数据，目前可再生能源占澳大利亚年发电量的约35%，煤炭仍以46%领先。

由于这一转型主要由市场力量驱动，而非立法或监管要求，韦斯特曼无法确定澳大利亚何时能实现100%可再生能源，但预计到2035年90%的煤电将退出，剩余部分可能在该十年末关闭。更紧迫的里程碑是全国首天无煤电运行，由于竞争压力和老旧电厂的机械故障，这可能很快实现——韦斯特曼曾在2017年运营英国电网时，见证了自工业革命以来首次无煤电运行日，英国最后一座煤电厂于七年后的2024年关闭。

韦斯特曼表示，AEMO已明确煤电退出后保障供电的所需条件，关键是“地面安装设备”，尤其是那些在没有大型化石燃料发电机的情况下维持电网稳定的“不起眼机械”。“这已从智力挑战（没人知道怎么做）变成了物理问题，我们能应对。”

**大力发展各类可再生能源**
澳大利亚可再生能源前景看好，原因有几个关键方面。詹金斯指出，其地理优势显著：国土面积与美国本土相当，阳光充足、风力资源丰富，却只需为2700万人供电（美国人口是其近13倍）。政策方面，澳大利亚有全国统一的电力市场，比监管分散或存在强势垄断公用事业的地区（如美国）更利于技术推广；此外，澳大利亚未采取美国式的清洁能源贸易保护主义，因此廉价的中国进口设备充足。

韦斯特曼称，上个月国家电力市场曾在半小时内达到77%以上的可再生能源发电量，电网限制使其未能更高。南澳大利亚州可再生能源发电量经常超过自身消费量，并将过剩电力输送给邻州。澳大利亚不仅擅长大型可再生能源和大型电池储能，还有400万户家庭安装了屋顶太阳能，几周前这些家庭曾为国家电力市场临时供应55%的电力需求。韦斯特曼表示，澳大利亚人对屋顶太阳能情有独钟，其屋顶光伏渗透率全球最高，是能源转型的驱动力之一。

**为电网寻找新“减震器”**
韦斯特曼指出，实现100%可再生能源的一大技术障碍并非人们普遍预期的那样，而是需要建立“电网中不一定发电的旋转机械”。老旧煤电厂发电机的旋转质量除了发电外，还提供“基本系统服务”，如电压支持、频率调节、同步惯性和无功功率等，韦斯特曼将其描述为“减震器”，以抵御电网日常的冲击和干扰。他以今年春季西班牙和葡萄牙因电压控制失败导致全国大停电为例，说明缺乏系统安全性的后果。

若煤电厂退出，需有其他设备承担这些功能。电池可复制部分服务，但韦斯特曼担心故障电流服务——这对电网级熔断器或断路器（保护设备免受短路等问题影响）的运行至关重要。一种解决方案是建造同步调相机，其包含无需燃烧化石燃料即可旋转的金属块，但建造这种单一用途的新基础设施成本高昂，且当前纯能源市场并不单独奖励这种电网服务。

韦斯特曼还提出在美国脱碳讨论中较少提及的方案：在现有燃气电厂的燃气轮机和旋转发电机之间的轴上安装离合器。离合器可隔离发电机，使其只需少量电力就能保持旋转，无需燃烧化石燃料。这种燃气电厂还能在可再生能源出力不足的“寒冷、黑暗、无风”日子发电，最终可改用生物燃料或清洁氢。他称这种离合器是20世纪50年代的技术，成本远低于电厂本身。SSS公司已生产此类离合器数十年，昆士兰州汤斯维尔燃气电厂正在西门子能源的改造下安装一台，将成为全球首个此类大型燃气轮机改造项目，即“混合旋转电网稳定器”。

加拿大初创公司Hydrostor计划明年初在新南威尔士州内陆城市布罗肯希尔启动一个已获许可和合同的项目。该项目通过挖掘地下洞穴压缩空气储能，释放压缩空气驱动涡轮机可产生200兆瓦电力，持续8小时，在电网中断时为社区供电，否则向大电网输送清洁能源。与电池不同，Hydrostor的技术使用传统发电机，压缩机也提供额外旋转质量。其首席执行官乔恩·诺曼表示，因新南威尔士州需要惯性，项目已指定安装离合器，就像普通汽车上的离合器一样简单。输电运营商Transgrid通过竞争性流程选择了Hydrostor的方案，即在设备安装时插入离合器来保障布罗肯希尔脱离大电网时的系统安全。

前AEMO负责人、美国电网专家奥德丽·齐贝尔曼表示，澳大利亚有一种“能行、加油、让我上”的态度，当专注于如何解决问题而非强调困难时，解决方案自然会出现。