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大規模儲能技術或將是助力能源轉型關鍵

作者:劉伯洵 來源:中國儲能網 發布時間:2019-04-18 瀏覽:次
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双色球走势图预测 www.xhakn.icu 中國儲能網訊:抽水蓄能、液化空氣儲能、勢能技術的最新發展證明廣泛使用的廉價儲能技術具有長遠的發展前景。儲能技術支持者表示,如果實現這一點,其部署可能會成為推動太陽能、風能和其他可再生能源產能增長的催化劑,使其應用達到新高度。

采用水泵抽取低處的水儲存在高處然后將其釋放以驅動渦輪發電機,這是眾所周知的最古老、最有效、最廣泛使用的基本負荷發電方式之一。澳大利亞國立大學(ANU)的一個研究小組發現,全世界有53萬個以上潛在的短期徑流式抽水蓄能地點,可用于支持低成本、可再生能源區和電網。

澳大利亞國立大學電氣、能源和材料工程研究院(RSEEM)的項目組成員和博士生Bin Lu指出?!熬讀魘匠樗钅莧萘拷嫉餃虼⒛莧萘?7%,其壽命通常為50年,是目前成本最低的大規模儲能技術?!?

在最近新聞報道中,提到了另一種具有發展前途的大規模儲能技術,這是一種類似于抽水蓄能的儲能技術,采用的是牛頓物理學基本原理。 Energy Vault公司計劃在意大利米蘭南部使用起重機從地面提升35噸的混凝土磚塊來建造一座塔樓,然后通過將磚塊放到低處來驅動渦輪發電機來釋放儲存的勢能。

而液態空氣能量存儲系統(LAES)是第三種儲能技術。Highview Power公司證明其液態空氣能量存儲系統(LAES)可以提供價值千兆瓦時(GWh)的廉價高效的儲能,每可以工作5-10小時。 “在千兆級規模上,與可再生能源相結合的儲能資源在性能上相當于燃料發電廠和核電廠, 并且可以替代,并支持輸電和配電系統,同時提供額外的供應安全性?!備霉頸硎?。

廉價可靠的抽水蓄能電站比比皆是

根據澳大利亞國立大學最新的審計報告,全球范圍內存在大量可以部署廉價而高效的抽水蓄能設施的地點,可與太陽能發電或風力發電系統連接以建立無碳排放的電網。而其調查結果與傳統觀點相悖。

澳大利亞國立大學工程與計算機科學學院的首席研究員Matthew Stocks博士兼研究員說,“人們認為世界各地的抽水蓄電設施的數量有限,但我們已經找到了數十萬個可以部署抽水蓄能的地點。在我們確定的53萬個潛在地點中,只部署一小部分就可以提供滿足全球100%的可再生能源需求。現在開發的抽水蓄能站點還不到百分之一?!?

分布在世界各地的潛在徑流式抽水蓄能地點

值得注意的是,澳大利亞國立大學團隊確定的抽水蓄能設施并不一定需要位于河流或其他水道附近。根據研究人員的分析,他們的地形適合建造下游水庫和上游水庫,然后將其連接到隧道或管道以抽水提升到上游水庫,然后向下流動驅動水力發電機以提供基本負荷的電力,或在電網條件允許時按需釋放。

通過采用太陽能或風力發電的電力將水從地勢較低的水庫抽到地勢較高的水庫,從而低廉和高效地儲存能源。研究小組表示,也可以建造高壓輸電線來輸送電力,從而形成零排放電網。

創建可再生能源區和零排放電網

澳大利亞可持續能源中心可持續能源系統研究組成員兼主任Andrew Blakers在接受采訪時表示,世界各地有著很多可再生能源區域(REZ),這些區域發展風力發電、太陽能發電和水力發電等可再生能源有著良好機會。例如美國的亞利桑那州、科羅拉多州、德克薩斯州等地,以及澳大利亞約3,000個地點。

Blakers解釋說,“輸電成本可以在風能、太陽能、抽水蓄能中分攤。抽水蓄能確保電力線路即使在夜間也能滿負荷運行,從而降低了輸電成本,并使現有輸電得到更好的利用。我們進行了一個潛在地點的地理條件和限制條件的調查?!?

“正如我們在免責聲明中所述,地質、環境和其他因素將排除許多站點。但是,還有很多站點可供選擇,只需開發不到1%的站點可以支持100%的可再生能源。雖然輸電、供水、道路通行的成本很高,但這些并不是大多數站點的主要成本。其規模越大(例如50GWh或150GWh),這些成本就越無關緊要?!?

世界各國和地區的儲能潛力,單位為千兆瓦時(GWh)/百萬人。為發達經濟體提供100%可再生電力所需儲能容量的粗略近似值是20 GWh/百萬人

Blakers接著說:“通常情況下,調查中確定的徑流式抽水蓄能設施可以根據水庫的大小在5到25小時內輸送最大功率。采用的是標準化、經過驗證的施工方法,抽水蓄能設施只提供短短幾分鐘的快速能源響應?!貝送?,他指出,與太陽能發電或風力發電配套的抽水蓄能所需的水比化石燃料發電廠所需的水要少得多,因為它們不需要水來冷卻。

建造混凝土磚塔儲能系統

與Highview公司的液化空氣儲能技術類似,Energy Vault公司開發的混凝土磚塔儲能系統具有固有的可擴展性和出色的規模經濟。其儲存的能量多少取決于磚塊的數量和重量以及磚塊的上升和下降高度。

根據一則新聞報道,在混凝土磚塔儲能系統的整個生命周期內,儲能成本約為每千瓦時幾美分,比同等規模的鋰離子電池儲能系統低7倍

“即使鋰離子電池價格迅速下降,在提供長期大規模的儲能容量方面,當今的電池儲能系統仍難以與傳統的化石燃料發電廠競爭?!盓nergy Vault公司聯合創始人兼首席執行官Robert Piconi表示。

Piconi表示,Energy Vault公司的儲能技術可以滿足這種需求,并且更加環保?!跋衷誑梢越裟芎頭緦Ψ⒌纈胛頤塹拇⒛芟低辰岷掀鵠?,并且可以實現每天24小時提供的電力,而這些可再生能源可以取代化石燃料發電廠?!彼?。

Highview Power公司千兆瓦級低溫儲能技術

總部位于英國倫敦的Highview Power公司認為其液體空氣儲能系統(LAES)技術具有類似的潛力。該公司首席執行官Javier Cavada表示,該公司與跨國工程、采購和施工(EPC)服務商TSK公司成立了一家合資企業,在歐洲(德國、意大利和西班牙)、英國、美國、尼日利亞等地開發大型液體空氣儲能系統(LAES)項目,以及毛里塔尼亞和塞內加爾等多個西非國家部署儲能系統。

Cavada表示,在平準化能源成本(LCOE)方面,Highview公司的液體空氣儲能系統(LAES)不到同等規模鋰離子電池儲能系統一半。鋰離子電池系統可以提供非??燜俚南煊Γㄒ院撩胛ノ唬┖透咝У拇⒛莧萘?,但持續時間最長只有4小時。他解釋說,由于混凝土磚塔儲能系統的技術性質,系統的運行和維護成本迅速上升,這使得其經濟性越來越不可行。

Cavada表示,Highview Power的液體空氣儲能系統(LAES)可以解決制約太陽能、風能和其他無排放能源快速增長的兩大問題?!耙禾蹇掌⒛芟低?LAES)為太陽能和風能提供更多增長空間。如今,我認為可再生能源占全球發電能力的17%左右。而達到50%就需要比現在部署的還要多3倍。大規模長時儲能系統是解決這個難題的缺失部分?!?Cavada斷言。

Highview Power公司的標準系統設計提供每天8小時的50MWh儲能容量。Cavada指出,其公司開發的儲能系統可以運行10年或20年,并且在很大程度上可以遠程管理,而且運營和維護成本更低。

Highview Power的液體空氣儲能系統(LAES)的屬性

根據Cavada的說法,Highview公司在曼徹斯特展示了從零到100%的運行功率容量不到10秒。他指出,在電力市場中,Highview公司可以輕松地將其液體空氣儲能系統(LAES)與飛輪或鋰離子電池系統配套使用,以實現瞬時響應。

Cavada指出,用于將空氣壓縮成液態并儲能的方法和技術是眾所周知的,可以提高液體空氣儲能系統(LAES)的吸引力,并在工業和商業中廣泛使用。這樣可以實現更輕松、更快速的系統部署和集成,從而降低總體部署成本。

Cavada說,“有數以百萬的液化氣站適合采用我們的儲能技術,例如醫院以及利用液氧或氮氣的工業制造公司。當冷卻空氣時,也減少了二氧化碳,因為二氧化碳的液化點比氧氣高?!?

他指出,二氧化碳可以被利用,并作為副產品出售,以生產汽水和其他類型的碳酸飲料。Cavada補充說,Highview公司正與位于南威爾士的一家英國釀酒廠合作,并作為開發項目的一部分。

該公司提供了各種各樣的用例,在這些用例中,其技術可以很容易地應用?!拔頤怯幸桓鐾暾母ㄖ繽衲J?,例如鋰離子電池,所以其在容量市場上也有更好的潛力,可以讓風能或太陽能全天候完全可調度,只有在具有足夠的儲能容量的情況下才能實現。太陽能也是如此。我們在意大利有幾個正在開發的項目?!盋avada說。

在發展中國家和欠發達國家,應用液體空氣儲能系統(LAES)的價值主張是不同的。在那里,Highview公司技術可以大大推動這些國家的電氣化發展措施,并為實現各國的再生能源和氣候變化目標作出重大貢獻。

實現無排放、可再生能源轉型的使命

液體空氣儲能系統(LAES)還有助力于天然氣發電廠和燃煤發電站的運營,這可以延長其壽命,并延長向零碳能源的過渡期。例如,這種技術可以與天然氣峰值發電廠同步運行。Cavada解釋說,在這種情況下,天然氣峰值發電廠只有在真正存在供電?;那榭魷略誦?。

然而,這與Highview公司的指導使命和戰略背道而馳。他說,“我們可以儲存和輸送來自任何發電資產的電力,無論是其否可再生能源,我們的目標是加速可再生能源的增長,取代化石燃料發電廠和核電廠。我們的目標是開發更多的風能或太陽能。許多石油和天然氣公司都充分意識到這一點,我們正與他們合作?!?

Cavada表示,“Highview公司和TSK公司高管將與殼牌公司舉行會談。他們現在充分意識到需要更多的可再生能源,而當今非洲最大的太陽能公司是道達爾公司。我們將幫助這些公司實現能源轉型?!?

他補充說,各國的政府能源部門和公用事業公司對Highview的液體空氣儲能系統(LAES)表現出濃厚的興趣。作為美國可行性研究的一部分,該公司已經部署了一個50MW/400MWh的液體空氣儲能系統(LAES)與風力發電場配套使用。Highview公司已經與一家公用事業承購商簽署合同,并希望能夠盡快宣布。

在英國部署了兩個規模較小的液體空氣儲能系統(LAES)后,Highview公司也在努力開發一個50MW/250MWh儲能系統?!罷庀羆際醯撓諾閽謨誑梢鄖崴商砑鈾?,例如將系統的儲能容量從8小時增加到10小時。在這個意義上,它類似于抽水蓄能設施?!盋avada總結說。

關鍵字:儲能系統 儲能技術 能源轉型

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