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“纯绿”村庄——菲尔德海姆

2019-11-17

菲尔德海姆村简介

菲尔德海姆村位于德国勃兰登堡州,在柏林西南83公里处,全村人口130人左右,是德国唯一拥有独立电网的地方,通过风电、沼气发电等多能互补实现用电和供暖自足,并向外输送,是全球能源转型的典型项目。


菲尔德海姆村在德国的位置


自给自足的能源供给体系

菲尔德海姆村依靠风能、生物质能作为电源和热源,通过区域电网和热网进行输配,锂电池储能系统进行平衡。该套融合最先进风、生物质电热生产及输配的系统由位于柏林的能源公司设计完成,并设计了直接服务村民的区域电网和热网。

电源构成

01风电

55座风机,总装机123MW,年发电约2.5亿度电,除了供应村民使用外,其余上网,55座风车可以产生足够的电能供应附近的65000户家庭。同时风电网与10MW的储能系统连接,在风力不够的情况下,储能器在需要的时候可以释放电能进行平衡。



02光伏

Selterhof 光伏农场建在一座军事基地上,占地45公顷,2008年开始建设,由9844块光伏板和284个追踪器构成,总装机容量2.25MW,年发电量274.8万度,发电并网上网,发电量可以满足600户4口之家的家庭用电需求。




03生物质

菲尔德海姆的沼气电厂建于2008年,电力装机为526千瓦,由当地农业合作社负责运营。该沼气电站每年产生电力400万度,这些电力将接入公共电网,发电时产生的热供给到当地居民。


热源构成

01沼气热电联产

沼气厂生产的气体用于燃烧同时共同产生电力和热量的块式发电厂。 联合发电厂的核心是一个526 kW的电动机,用于生产电力的发电机连接到该电动机上。在燃烧过程中释放的大部分热量不会消散到周围环境,而是用于操作沼气发电厂,并为Feldheim的家庭和企业提供热量。二氧化碳是中和的,释放的二氧化碳的量不超过以前从植物中排出的量 。

如果菲尔德海姆的所有客户都要供暖,需要1600千瓦的加热设备,当考虑到并不是所有的客户都需要同时加热,通过对配热中心的优化控制,大约1000kW的加热能力就足够了。

在一年的大部分时间里,发电厂提供的400千瓦热量是完全足够的。为了确保每个建筑物保持温暖,即使在寒冷的日子,也可以提供另外400千瓦容量的加热设备。在高峰负荷期间,即在加热需求特别高的时间,例如在寒冷的冬季,也可以使用储存在蓄热器中的热量,然后在剩余的时间内补充蓄热器。如有需要,沼气工厂还可提供额外的120千瓦的供暖能力。在完全失效的情况下,移动式加热设备也可以连接到配水网络。因此,有几个保障措施,以确保菲尔德海姆人民总是得到热量。

沼气厂每年将消耗肥料8660立方米,玉米8700吨,全谷物为190吨,全由农业合作社提供。该沼气电站每年发电时产生的热量供给到当地居民达227.5万千瓦,每年可以节省259,000升采暖油。


02木屑锅炉补充热源

在天气极端寒冷的情况下,以木材、木屑为燃料的热锅炉会启用。在当地森林资源丰富,用生物质燃烧的块式发电厂是非常有吸引力的,以最少的原料充分提取原料中的能量。

热水或蒸汽在锅炉中央集中生产,并通过区域或当地供热网络进行分配。 区域热的优点是个别家庭不再需要自己的锅炉。还可以应用更有效的废气净化系统。


热电输配及平衡系统

菲尔德海姆投资45万欧元用于建设电网,投资172.5万欧元用于铺设供热管网;热网全长3公里,接通35户居民、1个商户、2个公用单位、4个农业单位。

由于风电的不稳定性,菲尔德海姆为了实现电力的稳定自足,投资1250万欧配置了锂电池储能系统,来进行平衡。

锂电池容量:10 MW / min;14,5 MVA / 10,7 MWh;效率大于等于85%。



运营模式及资金来源

菲尔德海姆成立了专门的公司Feldheim Energie GmbH&Co. KG,对电和热进行运营。49家有限合伙人以及当地政府组成公司,每个家庭投资3000欧元,同时选举5名议员代表所有成员的利益。只有登记建筑土地登记处的建筑物的拥有人,或菲尔德海姆的业主才能成为一名议员。

菲尔德海姆自给自足能源村作为一个明星项目,除了村民自己的投资外,区域政府和欧盟也给予了大量资金支持,以帮助很多项目落地实施。其中热网投资总额为172.5万欧元,其中村民自己集资投资 13.8万元,来自欧盟/联邦/州的补贴:830000欧, 其余来自免费贷款。

能源村的典范意义

1、菲尔德海姆通过风电和生物质能完全实现热电的清洁供应和低碳排放,且自给自足;

2、菲尔德海姆人民不仅实现了低碳排放,还通过能源生产外送获得了经济利益。畜牧粪便以及农作物变废为宝,生成沼气进行发电,富余的风电、光伏以及沼气发电通过上网获取收益;

3、当地村民通过在农业能源合作社上班,拓宽了收入来源;

4、菲尔德海姆通过自己的示范,影响了全球其他地区以及村落的能源生产和消费模式。


能源村的中国实践

1、德国菲尔德海姆进行能源清洁利用的探索比我国略早,但近几年来,我国推进的步伐更快,天然气分布式能源示范工程、能源互联网示范工程、多能互补示范工程以及微电网示范工程的实施推动了我国工商业以及大型园区能源生产和消费的清洁化;

2、目前我国正在大力推进农业生产和消费革命,为减少空气污染物排放,工商用户要进行燃煤锅炉改造,北方农村要通过煤改气、改电行动减少散煤使用清洁供暖。菲尔德海姆能源自给自足的模式可以在国内具有一定经济实力且具有相当资源禀赋的特色小镇、园区或村落进行试点推进并设立示范工程。



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