中國儲能網(wǎng)訊:說到儲能,人們首先聯(lián)想到的一般都是電池,但由于電池造價(jià)過高,目前科學(xué)家們正著手尋找更便宜、更簡易的儲能技術(shù)。美國《國家地理》雜志2月23日報(bào)道稱,也許某個(gè)公認(rèn)的過時(shí)技術(shù)便能做到這一點(diǎn),實(shí)現(xiàn)風(fēng)能、太陽能等不穩(wěn)定可再生能源的廉價(jià)儲存,從而幫助現(xiàn)代電網(wǎng)升級。
這里提到的過時(shí)技術(shù)需要用到飛輪和壓縮空氣。這兩樣?xùn)|西或許沒有風(fēng)力渦輪機(jī)和太陽能電池聽起來誘人,但沒有它們,后者受自身間歇性的限制想要變成主流能源也將變得更加困難,因?yàn)殚g歇性必將影響發(fā)電的穩(wěn)定性。
報(bào)道稱,飛輪加壓縮空氣組成的系統(tǒng)有理想的儲能性能,能很好地彌補(bǔ)可再生能源的不穩(wěn)定性。其實(shí)飛輪和壓縮空氣儲能只用到了最基本的物理原理,以及牛頓的運(yùn)動(dòng)定律。這套系統(tǒng)一方面可以像大型蓄電池一樣,將大量能量儲存數(shù)小時(shí)之久(通常是在晚上,并在需要時(shí)即時(shí)釋放);另一方面,它利用調(diào)頻技術(shù)可以處理白天電網(wǎng)中遇到的小的負(fù)荷波動(dòng)。舉個(gè)例子,如果白天數(shù)百個(gè)家庭突然一起打開空調(diào),電力需求就會猛增,這樣的小波動(dòng)便可利用調(diào)頻技術(shù)解決。
位于美國馬薩諸塞州燈塔(Beacon)電力公司的亨特介紹說,化石燃料發(fā)電機(jī)通常也可以提供調(diào)頻技術(shù)支持,但他們的反應(yīng)卻很慢。拿大型火電廠來說,它需要花大約5分鐘才能夠?qū)﹄娋W(wǎng)運(yùn)營商的要求做出反應(yīng),但5分鐘在電力世界中來說已似恍如隔世。因?yàn)榛痣姀S每隔5至6秒便會收到電網(wǎng)發(fā)來的新信號,等到5分鐘過后,黃花菜都涼了。“就像駕駛一艘游輪,當(dāng)你終于把舵轉(zhuǎn)向左邊的時(shí)候,你或許已經(jīng)收到了6、7個(gè)信號讓你向右轉(zhuǎn)了。”介紹開玩笑地說。
先說飛輪技術(shù):利用飛輪技術(shù)能制造出更加敏感的變頻器。飛輪是安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)回轉(zhuǎn)軸上的具有較大轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的輪狀蓄能器。當(dāng)電網(wǎng)中有多余電力,發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速增高時(shí),飛輪的動(dòng)能增加,把能量儲蓄起來;當(dāng)電網(wǎng)中需要電力時(shí),過程則會逆轉(zhuǎn)過來,飛輪轉(zhuǎn)動(dòng),帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī),將動(dòng)能轉(zhuǎn)化成電力。燈塔電力公司開發(fā)的系統(tǒng)計(jì)劃用200個(gè)飛輪組成“飛輪網(wǎng)絡(luò)”,大量儲能,并及時(shí)釋放可再生能源電力。此外,飛輪可以在4秒內(nèi)對電網(wǎng)的信號做出反應(yīng),反應(yīng)速度大大高于化石燃料發(fā)電機(jī)。美國能源部發(fā)表的研究報(bào)告指出,飛輪等快速儲能技術(shù)還能將電網(wǎng)相關(guān)的二氧化碳排放量降低70%,環(huán)境優(yōu)勢極為明顯。就在2月下旬,燈塔電力公司飛輪儲能設(shè)備的建設(shè)剛剛?cè)〉昧死锍瘫降倪M(jìn)展:設(shè)備已經(jīng)開始試運(yùn)營,而且運(yùn)營容量已經(jīng)達(dá)到1萬千瓦,是設(shè)計(jì)運(yùn)營能力的一半。另外1萬千瓦將于今年下半年上網(wǎng)。
飛輪系統(tǒng)雖有較高的儲能效率,但它的儲能時(shí)間卻不是很長久,15分鐘內(nèi)就會將能量釋放。為了讓能量儲存的時(shí)間更長,一般都會用到抽水蓄能。但美國能源部卻找到了另外一個(gè)更經(jīng)濟(jì)的方法:使用壓縮空氣。
壓縮空氣儲能設(shè)備使用非峰值期間的經(jīng)濟(jì)電力將空氣泵入地底的洞穴,或者蓄水層內(nèi)儲存。當(dāng)電力需求上升時(shí),該系統(tǒng)便將空氣釋放出來,推動(dòng)風(fēng)力渦輪機(jī)發(fā)電。目前,世界上共有兩套壓縮空氣儲能系統(tǒng),一套位于德國,并已運(yùn)行超過30年,另一套位于美國,于1991年建成。