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大规模储能技术或将是助力能源转型关键

作者:刘伯洵 来源:中国储能网 发布时间:2019-04-18 浏览:
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中国储能网讯:抽水蓄能、液化空气储能、势能技术的最新发展证明广泛使用的廉价储能技术具有长远的发展前景。储能技术支持者表示,如果实现这一点,其部署可能会成为推动太阳能、风能和其他可再生能源产能增长的催化剂,使其应用达到新高度。

采用水泵抽取低处的水储存在高处然后将其释放以驱动涡轮发电机,这是众所周知的最古老、最有效、最广泛使用的基本负荷发电方式之一。澳大利亚国立大学(ANU)的一个研究小组发现,全世界有53万个以上潜在的短期径流式抽水蓄能地点,可用于支持低成本、可再生能源区和电网。

澳大利亚国立大学电气、能源和材料工程研究院(RSEEM)的项目组成员和博士生Bin Lu指出。“径流式抽水蓄能容量将占到全球储能容量97%,其寿命通常为50年,是目前成本最低的大规模储能技术。”

在最近新闻报道中,提到了另一种具有发展前途的大规模储能技术,这是一种类似于抽水蓄能的储能技术,采用的是牛顿物理学基本原理。 Energy Vault公司计划在意大利米兰南部使用起重机从地面提升35吨的混凝土砖块来建造一座塔楼,然后通过将砖块放到低处来驱动涡轮发电机来释放储存的势能。

而液态空气能量存储系统(LAES)是第三种储能技术。Highview Power公司证明其液态空气能量存储系统(LAES)可以提供价值千兆瓦时(GWh)的廉价高效的储能,每可以工作5-10小时。 “在千兆级规模上,与可再生能源相结合的储能资源在性能上相当于燃料发电厂和核电厂, 并且可以替代,并支持输电和配电系统,同时提供额外的供应安全性。”该公司表示。

廉价可靠的抽水蓄能电站比比皆是

根据澳大利亚国立大学最新的审计报告,全球范围内存在大量可以部署廉价而高效的抽水蓄能设施的地点,可与太阳能发电或风力发电系统连接以建立无碳排放的电网。而其调查结果与传统观点相悖。

澳大利亚国立大学工程与计算机科学学院的首席研究员Matthew Stocks博士兼研究员说,“人们认为世界各地的抽水蓄电设施的数量有限,但我们已经找到了数十万个可以部署抽水蓄能的地点。在我们确定的53万个潜在地点中,只部署一小部分就可以提供满足全球100%的可再生能源需求。现在开发的抽水蓄能站点还不到百分之一。”

分布在世界各地的潜在径流式抽水蓄能地点

值得注意的是,澳大利亚国立大学团队确定的抽水蓄能设施并不一定需要位于河流或其他水道附近。根据研究人员的分析,他们的地形适合建造下游水库和上游水库,然后将其连接到隧道或管道以抽水提升到上游水库,然后向下流动驱动水力发电机以提供基本负荷的电力,或在电网条件允许时按需释放。

通过采用太阳能或风力发电的电力将水从地势较低的水库抽到地势较高的水库,从而低廉和高效地储存能源。研究小组表示,也可以建造高压输电线来输送电力,从而形成零排放电网。

创建可再生能源区和零排放电网

澳大利亚可持续能源中心可持续能源系统研究组成员兼主任Andrew Blakers在接受采访时表示,世界各地有着很多可再生能源区域(REZ),这些区域发展风力发电、太阳能发电和水力发电等可再生能源有着良好机会。例如美国的亚利桑那州、科罗拉多州、德克萨斯州等地,以及澳大利亚约3,000个地点。

Blakers解释说,“输电成本可以在风能、太阳能、抽水蓄能中分摊。抽水蓄能确保电力线路即使在夜间也能满负荷运行,从而降低了输电成本,并使现有输电得到更好的利用。我们进行了一个潜在地点的地理条件和限制条件的调查。”

“正如我们在免责声明中所述,地质、环境和其他因素将排除许多站点。但是,还有很多站点可供选择,只需开发不到1%的站点可以支持100%的可再生能源。虽然输电、供水、道路通行的成本很高,但这些并不是大多数站点的主要成本。其规模越大(例如50GWh或150GWh),这些成本就越无关紧要。”

世界各国和地区的储能潜力,单位为千兆瓦时(GWh)/百万人。为发达经济体提供100%可再生电力所需储能容量的粗略近似值是20 GWh/百万人

Blakers接着说:“通常情况下,调查中确定的径流式抽水蓄能设施可以根据水库的大小在5到25小时内输送最大功率。采用的是标准化、经过验证的施工方法,抽水蓄能设施只提供短短几分钟的快速能源响应。”此外,他指出,与太阳能发电或风力发电配套的抽水蓄能所需的水比化石燃料发电厂所需的水要少得多,因为它们不需要水来冷却。

建造混凝土砖塔储能系统

与Highview公司的液化空气储能技术类似,Energy Vault公司开发的混凝土砖塔储能系统具有固有的可扩展性和出色的规模经济。其储存的能量多少取决于砖块的数量和重量以及砖块的上升和下降高度。

根据一则新闻报道,在混凝土砖塔储能系统的整个生命周期内,储能成本约为每千瓦时几美分,比同等规模的锂离子电池储能系统低7倍

“即使锂离子电池价格迅速下降,在提供长期大规模的储能容量方面,当今的电池储能系统仍难以与传统的化石燃料发电厂竞争。”Energy Vault公司联合创始人兼首席执行官Robert Piconi表示。

Piconi表示,Energy Vault公司的储能技术可以满足这种需求,并且更加环保。“现在可以将太阳能和风力发电与我们的储能系统结合起来,并且可以实现每天24小时提供的电力,而这些可再生能源可以取代化石燃料发电厂。”他说。

Highview Power公司千兆瓦级低温储能技术

总部位于英国伦敦的Highview Power公司认为其液体空气储能系统(LAES)技术具有类似的潜力。该公司首席执行官Javier Cavada表示,该公司与跨国工程、采购和施工(EPC)服务商TSK公司成立了一家合资企业,在欧洲(德国、意大利和西班牙)、英国、美国、尼日利亚等地开发大型液体空气储能系统(LAES)项目,以及毛里塔尼亚和塞内加尔等多个西非国家部署储能系统。

Cavada表示,在平准化能源成本(LCOE)方面,Highview公司的液体空气储能系统(LAES)不到同等规模锂离子电池储能系统一半。锂离子电池系统可以提供非常快速的响应(以毫秒为单位)和高效的储能容量,但持续时间最长只有4小时。他解释说,由于混凝土砖塔储能系统的技术性质,系统的运行和维护成本迅速上升,这使得其经济性越来越不可行。

Cavada表示,Highview Power的液体空气储能系统(LAES)可以解决制约太阳能、风能和其他无排放能源快速增长的两大问题。“液体空气储能系统(LAES)为太阳能和风能提供更多增长空间。如今,我认为可再生能源占全球发电能力的17%左右。而达到50%就需要比现在部署的还要多3倍。大规模长时储能系统是解决这个难题的缺失部分。” Cavada断言。

Highview Power公司的标准系统设计提供每天8小时的50MWh储能容量。Cavada指出,其公司开发的储能系统可以运行10年或20年,并且在很大程度上可以远程管理,而且运营和维护成本更低。

Highview Power的液体空气储能系统(LAES)的属性

根据Cavada的说法,Highview公司在曼彻斯特展示了从零到100%的运行功率容量不到10秒。他指出,在电力市场中,Highview公司可以轻松地将其液体空气储能系统(LAES)与飞轮或锂离子电池系统配套使用,以实现瞬时响应。

Cavada指出,用于将空气压缩成液态并储能的方法和技术是众所周知的,可以提高液体空气储能系统(LAES)的吸引力,并在工业和商业中广泛使用。这样可以实现更轻松、更快速的系统部署和集成,从而降低总体部署成本。

Cavada说,“有数以百万的液化气站适合采用我们的储能技术,例如医院以及利用液氧或氮气的工业制造公司。当冷却空气时,也减少了二氧化碳,因为二氧化碳的液化点比氧气高。”

他指出,二氧化碳可以被利用,并作为副产品出售,以生产汽水和其他类型的碳酸饮料。Cavada补充说,Highview公司正与位于南威尔士的一家英国酿酒厂合作,并作为开发项目的一部分。

该公司提供了各种各样的用例,在这些用例中,其技术可以很容易地应用。“我们有一个完整的辅助电网服务模式,例如锂离子电池,所以其在容量市场上也有更好的潜力,可以让风能或太阳能全天候完全可调度,只有在具有足够的储能容量的情况下才能实现。太阳能也是如此。我们在意大利有几个正在开发的项目。”Cavada说。

在发展中国家和欠发达国家,应用液体空气储能系统(LAES)的价值主张是不同的。在那里,Highview公司技术可以大大推动这些国家的电气化发展措施,并为实现各国的再生能源和气候变化目标作出重大贡献。

实现无排放、可再生能源转型的使命

液体空气储能系统(LAES)还有助力于天然气发电厂和燃煤发电站的运营,这可以延长其寿命,并延长向零碳能源的过渡期。例如,这种技术可以与天然气峰值发电厂同步运行。Cavada解释说,在这种情况下,天然气峰值发电厂只有在真正存在供电危机的情况下运行。

然而,这与Highview公司的指导使命和战略背道而驰。他说,“我们可以储存和输送来自任何发电资产的电力,无论是其否可再生能源,我们的目标是加速可再生能源的增长,取代化石燃料发电厂和核电厂。我们的目标是开发更多的风能或太阳能。许多石油和天然气公司都充分意识到这一点,我们正与他们合作。”

Cavada表示,“Highview公司和TSK公司高管将与壳牌公司举行会谈。他们现在充分意识到需要更多的可再生能源,而当今非洲最大的太阳能公司是道达尔公司。我们将帮助这些公司实现能源转型。”

他补充说,各国的政府能源部门和公用事业公司对Highview的液体空气储能系统(LAES)表现出浓厚的兴趣。作为美国可行性研究的一部分,该公司已经部署了一个50MW/400MWh的液体空气储能系统(LAES)与风力发电场配套使用。Highview公司已经与一家公用事业承购商签署合同,并希望能够尽快宣布。

在英国部署了两个规模较小的液体空气储能系统(LAES)后,Highview公司也在努力开发一个50MW/250MWh储能系统。“这项技术的优点在于可以轻松添加它,例如将系统的储能容量从8小时增加到10小时。在这个意义上,它类似于抽水蓄能设施。”Cavada总结说。

关键字:储能系统 储能技术 能源转型

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