文/本·杰维

是什么阻碍了太阳能和风能完全接管电网?首先，太阳只在白天照耀。风是间歇性的，是季节性的，在需要能量的时候并不总是在吹。但是如果太阳能和风能一起工作呢?

“风能资源倾向于补充太阳能资源，”美国能源部国家可再生能源实验室的莎拉·库尔茨说。“例如，在科罗拉多州，风最大的时候是在冬季和春季。在冬天，我们没有那么多的阳光，但我们往往会得到更多和更强的风。”

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合作，开发混合太阳能-风能项目，以利用各自的发电优势——两种技术结合起来，比单独使用任何一种技术都能更好地替代气候变暖的化石燃料。

加上太阳能

在澳大利亚大分水岭以西的起伏平原上，一个10兆瓦的太阳能发电厂预计将开始建设，毗邻73个已经上线的风力涡轮机。澳大利亚可再生能源机构(ARENA)是一个负责增加可再生能源部署的政府机构，已向该项目投资990万澳元，该项目位于悉尼西南几小时车程的地方。结合太阳能和风能比单独使用任何一种技术都能提供更连续的能源生产。

但这并不是唯一的好处。ARENA首席执行官Ivor Frischknecht说，将风能和太阳能发电厂放在一起可以节省电网连接、场地开发和审批方面的资金。通过将Gullen太阳能发电厂建在现有风力发电项目的旁边，Frischknecht估计可以节省高达600万澳元的成本，将项目成本降低了整整20%。

Frischknecht希望Gullen Range项目能够成为现有风力发电场如何利用太阳能来促进其应用的典范。他表示:“当工厂位于同一地点时，规模对于竞争力并不那么重要，这意味着这种方法也可以为中等规模的太阳能光伏项目打开新市场。”这些新市场究竟能有多大?Frischknecht指出，ARENA资助的一项研究发现，澳大利亚现有的风力发电场估计有1000兆瓦的太阳能发电潜力，ARENA计算，足够为70万户家庭供电。

Frischknecht说:“在Gullen Range获得的经验教训将是非常宝贵的，因为这是澳大利亚第一个此类项目。”“它有可能巩固行业对该方法的信心，并为类似项目提供蓝图。”

电池的助推器

扩大电力生产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Kurtz说，当应用于微电网系统时——可以与传统电网断开连接并自主运行的本地能源电网——结合太阳能和风能也有助于降低电池成本。

根据库尔茨的说法，微电网正在夏威夷和印度这样的地方得到应用，这些地方的公用事业价格过高，或者社区太偏远，无法连接到宏观电网。

由光伏供电的微电网需要电池存储，因为人们需要在没有阳光的时候供电。问题是，电池仍然相当昂贵。加上风可以帮助降低电池成本，因为风可以(而且经常)在没有太阳的时候吹。

库尔茨说:“如果你在一个有风的地方，特别是在风能补充太阳能的地方，直到电池比风能本身便宜，你会更好地增加风能(而不是电池)。”

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

由于这些类型的混合系统刚刚上线——ARENA希望Gullen太阳能农场将在2017年7月开始发电——目前还没有很多关于它们实际表现如何的经验数据。但太阳能开发商一直担心，风力涡轮机投下的阴影可能会阻碍太阳能的生产。

然而，研究正在减轻这些担忧。德国Reiner Lemoine研究所和Solarpraxis AG在2013年进行的模拟显示，遮阳损失平均低至1%至2%。他们还提出，在同一地点结合光伏和风力涡轮机实际上可以产生两倍于在同一土地区域单独工作的电量。就其本身而言，Gullen Range项目通过将光伏电站安置在北面的斜坡上，避开了任何涡轮机阴影的范围，从而避免了遮阳损失。

虚拟混合动力车

在德克萨斯州，美国国防部的国防后勤局正在以另一种方式避免这两种技术共存的任何潜在缺点——采用更“虚拟”的方法来混合风能和太阳能。该机构正在与开发商Apex清洁能源公司合作，通过现场太阳能光伏板满足胡德堡100%的电力需求，并辅以从弗洛伊德县(Floyd County)的一个风力发电场(位于该设施西北300多英里处)输入的额外能源。

Apex公司公共事务主管Dahvi Wilson解释说，Apex公司将太阳能安装在现场，是因为陆军希望当地发电提供的电网安全，不容易受到停电和其他传输限制的影响。但Apex和陆军选择在风力资源最强的地方安装涡轮机。Wilson说，这种设置说明了“混合项目并不一定要在同一地点”。

威尔逊对这些项目如何从经济和环境的角度帮助这些可再生能源变得有意义充满热情。

威尔逊解释说:“风能是目前美国可用的新能源建设中最便宜的选择，而太阳能的开发和安装成本更高。”“通过将成本整合到一种产品中，混合成本与其他新能源相比具有竞争力。”

本·杰维，气候、能源和环境作家和编辑。这篇文章最初发表于Ensia网站．