中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：抽水蓄能、液化空氣儲(chǔ)能、勢(shì)能技術(shù)的最新發(fā)展證明廣泛使用的廉價(jià)儲(chǔ)能技術(shù)具有長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展前景。儲(chǔ)能技術(shù)支持者表示，如果實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，其部署可能會(huì)成為推動(dòng)太陽能、風(fēng)能和其他可再生能源產(chǎn)能增長(zhǎng)的催化劑，使其應(yīng)用達(dá)到新高度。
采用水泵抽取低處的水儲(chǔ)存在高處然后將其釋放以驅(qū)動(dòng)渦輪發(fā)電機(jī)，這是眾所周知的最古老、最有效、最廣泛使用的基本負(fù)荷發(fā)電方式之一。澳大利亞國(guó)立大學(xué)（ANU）的一個(gè)研究小組發(fā)現(xiàn)，全世界有53萬個(gè)以上潛在的短期徑流式抽水蓄能地點(diǎn)，可用于支持低成本、可再生能源區(qū)和電網(wǎng)。
澳大利亞國(guó)立大學(xué)電氣、能源和材料工程研究院（RSEEM）的項(xiàng)目組成員和博士生Bin Lu指出。“徑流式抽水蓄能容量將占到全球儲(chǔ)能容量97％，其壽命通常為50年，是目前成本最低的大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)?！?
在最近新聞報(bào)道中，提到了另一種具有發(fā)展前途的大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)，這是一種類似于抽水蓄能的儲(chǔ)能技術(shù)，采用的是牛頓物理學(xué)基本原理。 Energy Vault公司計(jì)劃在意大利米蘭南部使用起重機(jī)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(qū)動(dòng)渦輪發(fā)電機(jī)來釋放儲(chǔ)存的勢(shì)能。
而液態(tài)空氣能量存儲(chǔ)系統(tǒng)（LAES）是第三種儲(chǔ)能技術(shù)。Highview Power公司證明其液態(tài)空氣能量存儲(chǔ)系統(tǒng)（LAES）可以提供價(jià)值千兆瓦時(shí)（GWh）的廉價(jià)高效的儲(chǔ)能，每可以工作5-10小時(shí)。 “在千兆級(jí)規(guī)模上，與可再生能源相結(jié)合的儲(chǔ)能資源在性能上相當(dāng)于燃料發(fā)電廠和核電廠， 并且可以替代，并支持輸電和配電系統(tǒng)，同時(shí)提供額外的供應(yīng)安全性。”該公司表示。
廉價(jià)可靠的抽水蓄能電站比比皆是
根據(jù)澳大利亞國(guó)立大學(xué)最新的審計(jì)報(bào)告，全球范圍內(nèi)存在大量可以部署廉價(jià)而高效的抽水蓄能設(shè)施的地點(diǎn)，可與太陽能發(fā)電或風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)連接以建立無碳排放的電網(wǎng)。而其調(diào)查結(jié)果與傳統(tǒng)觀點(diǎn)相悖。
澳大利亞國(guó)立大學(xué)工程與計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院的首席研究員Matthew Stocks博士兼研究員說，“人們認(rèn)為世界各地的抽水蓄電設(shè)施的數(shù)量有限，但我們已經(jīng)找到了數(shù)十萬個(gè)可以部署抽水蓄能的地點(diǎn)。在我們確定的53萬個(gè)潛在地點(diǎn)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?，F(xiàn)在開發(fā)的抽水蓄能站點(diǎn)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(diǎn)
值得注意的是，澳大利亞國(guó)立大學(xué)團(tuán)隊(duì)確定的抽水蓄能設(shè)施并不一定需要位于河流或其他水道附近。根據(jù)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(dòng)驅(qū)動(dòng)水力發(fā)電機(jī)以提供基本負(fù)荷的電力，或在電網(wǎng)條件允許時(shí)按需釋放。
通過采用太陽能或風(fēng)力發(fā)電的電力將水從地勢(shì)較低的水庫抽到地勢(shì)較高的水庫，從而低廉和高效地儲(chǔ)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(wǎng)。
創(chuàng)建可再生能源區(qū)和零排放電網(wǎng)
澳大利亞可持續(xù)能源中心可持續(xù)能源系統(tǒng)研究組成員兼主任Andrew Blakers在接受采訪時(shí)表示，世界各地有著很多可再生能源區(qū)域（REZ），這些區(qū)域發(fā)展風(fēng)力發(fā)電、太陽能發(fā)電和水力發(fā)電等可再生能源有著良好機(jī)會(huì)。例如美國(guó)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(gè)地點(diǎn)。
Blakers解釋說，“輸電成本可以在風(fēng)能、太陽能、抽水蓄能中分?jǐn)?。抽水蓄能確保電力線路即使在夜間也能滿負(fù)荷運(yùn)行，從而降低了輸電成本，并使現(xiàn)有輸電得到更好的利用。我們進(jìn)行了一個(gè)潛在地點(diǎn)的地理?xiàng)l件和限制條件的調(diào)查?！?
“正如我們?cè)诿庳?zé)聲明中所述，地質(zhì)、環(huán)境和其他因素將排除許多站點(diǎn)。但是，還有很多站點(diǎn)可供選擇，只需開發(fā)不到1％的站點(diǎn)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(shù)站點(diǎn)的主要成本。其規(guī)模越大（例如50GWh或150GWh），這些成本就越無關(guān)緊要?！?
世界各國(guó)和地區(qū)的儲(chǔ)能潛力，單位為千兆瓦時(shí)（GWh）/百萬人。為發(fā)達(dá)經(jīng)濟(jì)體提供100％可再生電力所需儲(chǔ)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(diào)查中確定的徑流式抽水蓄能設(shè)施可以根據(jù)水庫的大小在5到25小時(shí)內(nèi)輸送最大功率。采用的是標(biāo)準(zhǔn)化、經(jīng)過驗(yàn)證的施工方法，抽水蓄能設(shè)施只提供短短幾分鐘的快速能源響應(yīng)?！贝送?，他指出，與太陽能發(fā)電或風(fēng)力發(fā)電配套的抽水蓄能所需的水比化石燃料發(fā)電廠所需的水要少得多，因?yàn)樗鼈儾恍枰畞砝鋮s。
建造混凝土磚塔儲(chǔ)能系統(tǒng)
與Highview公司的液化空氣儲(chǔ)能技術(shù)類似，Energy Vault公司開發(fā)的混凝土磚塔儲(chǔ)能系統(tǒng)具有固有的可擴(kuò)展性和出色的規(guī)模經(jīng)濟(jì)。其儲(chǔ)存的能量多少取決于磚塊的數(shù)量和重量以及磚塊的上升和下降高度。
根據(jù)一則新聞報(bào)道，在混凝土磚塔儲(chǔ)能系統(tǒng)的整個(gè)生命周期內(nèi)，儲(chǔ)能成本約為每千瓦時(shí)幾美分，比同等規(guī)模的鋰離子電池儲(chǔ)能系統(tǒng)低7倍
“即使鋰離子電池價(jià)格迅速下降，在提供長(zhǎng)期大規(guī)模的儲(chǔ)能容量方面，當(dāng)今的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)仍難以與傳統(tǒng)的化石燃料發(fā)電廠競(jìng)爭(zhēng)?！盓nergy Vault公司聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官Robert Piconi表示。
Piconi表示，Energy Vault公司的儲(chǔ)能技術(shù)可以滿足這種需求，并且更加環(huán)保?！艾F(xiàn)在可以將太陽能和風(fēng)力發(fā)電與我們的儲(chǔ)能系統(tǒng)結(jié)合起來，并且可以實(shí)現(xiàn)每天24小時(shí)提供的電力，而這些可再生能源可以取代化石燃料發(fā)電廠?！彼f。
Highview Power公司千兆瓦級(jí)低溫儲(chǔ)能技術(shù)
總部位于英國(guó)倫敦的Highview Power公司認(rèn)為其液體空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)(LAES)技術(shù)具有類似的潛力。該公司首席執(zhí)行官Javier Cavada表示，該公司與跨國(guó)工程、采購和施工（EPC）服務(wù)商TSK公司成立了一家合資企業(yè)，在歐洲（德國(guó)、意大利和西班牙）、英國(guó)、美國(guó)、尼日利亞等地開發(fā)大型液體空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)(LAES)項(xiàng)目，以及毛里塔尼亞和塞內(nèi)加爾等多個(gè)西非國(guó)家部署儲(chǔ)能系統(tǒng)。
Cavada表示，在平準(zhǔn)化能源成本（LCOE）方面，Highview公司的液體空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)(LAES)不到同等規(guī)模鋰離子電池儲(chǔ)能系統(tǒng)一半。鋰離子電池系統(tǒng)可以提供非?？焖俚捻憫?yīng)（以毫秒為單位）和高效的儲(chǔ)能容量，但持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)只有4小時(shí)。他解釋說，由于混凝土磚塔儲(chǔ)能系統(tǒng)的技術(shù)性質(zhì)，系統(tǒng)的運(yùn)行和維護(hù)成本迅速上升，這使得其經(jīng)濟(jì)性越來越不可行。
Cavada表示，Highview Power的液體空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)(LAES)可以解決制約太陽能、風(fēng)能和其他無排放能源快速增長(zhǎng)的兩大問題?！耙后w空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)(LAES)為太陽能和風(fēng)能提供更多增長(zhǎng)空間。如今，我認(rèn)為可再生能源占全球發(fā)電能力的17%左右。而達(dá)到50%就需要比現(xiàn)在部署的還要多3倍。大規(guī)模長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能系統(tǒng)是解決這個(gè)難題的缺失部分?！?Cavada斷言。
Highview Power公司的標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供每天8小時(shí)的50MWh儲(chǔ)能容量。Cavada指出，其公司開發(fā)的儲(chǔ)能系統(tǒng)可以運(yùn)行10年或20年，并且在很大程度上可以遠(yuǎn)程管理，而且運(yùn)營(yíng)和維護(hù)成本更低。
Highview Power的液體空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)(LAES)的屬性
根據(jù)Cavada的說法，Highview公司在曼徹斯特展示了從零到100％的運(yùn)行功率容量不到10秒。他指出，在電力市場(chǎng)中，Highview公司可以輕松地將其液體空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)(LAES)與飛輪或鋰離子電池系統(tǒng)配套使用，以實(shí)現(xiàn)瞬時(shí)響應(yīng)。
Cavada指出，用于將空氣壓縮成液態(tài)并儲(chǔ)能的方法和技術(shù)是眾所周知的，可以提高液體空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)(LAES)的吸引力，并在工業(yè)和商業(yè)中廣泛使用。這樣可以實(shí)現(xiàn)更輕松、更快速的系統(tǒng)部署和集成，從而降低總體部署成本。
Cavada說，“有數(shù)以百萬的液化氣站適合采用我們的儲(chǔ)能技術(shù)，例如醫(yī)院以及利用液氧或氮?dú)獾墓I(yè)制造公司。當(dāng)冷卻空氣時(shí)，也減少了二氧化碳，因?yàn)槎趸嫉囊夯c(diǎn)比氧氣高?！?
他指出，二氧化碳可以被利用，并作為副產(chǎn)品出售，以生產(chǎn)汽水和其他類型的碳酸飲料。Cavada補(bǔ)充說，Highview公司正與位于南威爾士的一家英國(guó)釀酒廠合作，并作為開發(fā)項(xiàng)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(shù)可以很容易地應(yīng)用。“我們有一個(gè)完整的輔助電網(wǎng)服務(wù)模式，例如鋰離子電池，所以其在容量市場(chǎng)上也有更好的潛力，可以讓風(fēng)能或太陽能全天候完全可調(diào)度，只有在具有足夠的儲(chǔ)能容量的情況下才能實(shí)現(xiàn)。太陽能也是如此。我們?cè)谝獯罄袔讉€(gè)正在開發(fā)的項(xiàng)目?！盋avada說。
在發(fā)展中國(guó)家和欠發(fā)達(dá)國(guó)家，應(yīng)用液體空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)(LAES)的價(jià)值主張是不同的。在那里，Highview公司技術(shù)可以大大推動(dòng)這些國(guó)家的電氣化發(fā)展措施，并為實(shí)現(xiàn)各國(guó)的再生能源和氣候變化目標(biāo)作出重大貢獻(xiàn)。
實(shí)現(xiàn)無排放、可再生能源轉(zhuǎn)型的使命
液體空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)(LAES)還有助力于天然氣發(fā)電廠和燃煤發(fā)電站的運(yùn)營(yíng)，這可以延長(zhǎng)其壽命，并延長(zhǎng)向零碳能源的過渡期。例如，這種技術(shù)可以與天然氣峰值發(fā)電廠同步運(yùn)行。Cavada解釋說，在這種情況下，天然氣峰值發(fā)電廠只有在真正存在供電危機(jī)的情況下運(yùn)行。
然而，這與Highview公司的指導(dǎo)使命和戰(zhàn)略背道而馳。他說，“我們可以儲(chǔ)存和輸送來自任何發(fā)電資產(chǎn)的電力，無論是其否可再生能源，我們的目標(biāo)是加速可再生能源的增長(zhǎng)，取代化石燃料發(fā)電廠和核電廠。我們的目標(biāo)是開發(fā)更多的風(fēng)能或太陽能。許多石油和天然氣公司都充分意識(shí)到這一點(diǎn)，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(huì)談。他們現(xiàn)在充分意識(shí)到需要更多的可再生能源，而當(dāng)今非洲最大的太陽能公司是道達(dá)爾公司。我們將幫助這些公司實(shí)現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型。”
他補(bǔ)充說，各國(guó)的政府能源部門和公用事業(yè)公司對(duì)Highview的液體空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)(LAES)表現(xiàn)出濃厚的興趣。作為美國(guó)可行性研究的一部分，該公司已經(jīng)部署了一個(gè)50MW/400MWh的液體空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)(LAES)與風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)配套使用。Highview公司已經(jīng)與一家公用事業(yè)承購商簽署合同，并希望能夠盡快宣布。
在英國(guó)部署了兩個(gè)規(guī)模較小的液體空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)(LAES)后，Highview公司也在努力開發(fā)一個(gè)50MW/250MWh儲(chǔ)能系統(tǒng)?！斑@項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于可以輕松添加它，例如將系統(tǒng)的儲(chǔ)能容量從8小時(shí)增加到10小時(shí)。在這個(gè)意義上，它類似于抽水蓄能設(shè)施?！盋avada總結(jié)說。
