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储能科学与技术

山地重力储能可能成为超越锂离子电池储能系统的长时储能方式

2019-11-18 19:56| 发布者: admin| 查看: 242| 评论: 0

摘要: 在行业期刊《Energy》杂志上发表的一项研究报告表明,山地重力储能系统可能是一种比锂离子电池储能系统更长的持续时间和更大规模的储能方式。 将重力作为一种储能方式是对电池储能系统以外其他储能技术进行持 ...

  在行业期刊《Energy》杂志上发表的一项研究报告表明,山地重力储能系统可能是一种比锂离子电池储能系统更长的持续时间和更大规模的储能方式。

将重力作为一种储能方式是对电池储能系统以外其他储能技术进行持续研究的一个示例。尽管锂离子电池在过去几年中大幅降低了成本,但一些专家仍认为,由于世界各国制定了一些清洁能源长期目标,锂离子电池储能系统在规模经济效益方面不能完全支持接入电网的可再生能源发电量。

奥地利研究机构国际应用系统分析研究所(IIASA)发布的一份研究报告表明,利用山区的地势进行储能,可以与水力发电结合使用,并证明对微电网、岛屿和电力成本高的地区具有经济吸引力。

研究人员指出,类似于滑雪缆车的电动系统可以将装满沙子的容器提升到山顶的起重机上。然后依靠重力将容器送回山下,在这个过程中可以产生电力。

其基本原理类似于瑞士储能厂商Energy Vault公司提出的重力储能技术,该公司最近从软银远景基金公司获得了超过1亿美元的股权投资。该技术通过将混凝土块从高处落到低处的重力发电。

锂离子电池储能系统是增长最快的储能系统,而美国各地公用事业公司都致力于部署电池储能系统作为备份间歇性可再生能源的一种方式。但是,电池储能系统的储能时间(通常为4小时或更短)可能难以满足越来越多的太阳能和风能资源储能需求。

调研机构Wood Mackenzie公司储能主管Daniel Finn-Foley表示,“根据美国一些州的规定,可再生能源采用率较高的电网需要电池储能系统存储足够的太阳能或风能,可能需要10到20个小时储能时间。”

他指出,锂离子电池储能系统的可扩展性较差,而其储能时间增加一倍时,部署成本也将会加倍。

国际应用系统分析研究所(IIASA)研究人员、研究报告的作者Julian Hunt表示,山地重力储能系统(MGES)可以为在新地点部署长期储能系统提供可能性。抽水蓄能是目前使用的最常见的长时储能形式之一,储能时间通常可以达到6到20个小时。

但是,抽水蓄能设施将水从位置较低的水库泵送到位置较高的水库,然后将水释放回较低的水库进行发电,这会受到地理条件和高昂的资金成本的限制。Hunt说,“山区重力储能系统的优点之一是沙子成本十分低廉,并且与水不同,不会蒸发,因此不会失去潜在的能量,可以无数次地重复使用。山地重力储能系统(MGES)将成为山区的潜在储能选择。此外,由于具有很高的水压,抽水蓄电设施的高度差被限制在1200米以内,而山地重力储能(MGES)装置的高度差可以超过5,000米。”

但Finn-Foley表示,其他一些储能技术还没有达到能够超越锂离子电池储能的“临界点”。

他说,“随着储能应用需要更长的储能时间,基于重力的储能技术以及其他新兴储能技术都有一些市场竞争的空间,但是锂离子电池通过为电动汽车和储能系统提供储能容量,其积累的规模经济创建了巨大先机。”

以夏威夷岛屿莫洛凯岛的一个研究模型为例,发现山地重力储能(MGES)、风力发电、太阳能发电以及电池储能系统都可以自行满足该岛的能源需求。研究表明,山地重力储能系统(MGES)在填补峰值电力需求期间和电池储能系统之间的差距方面发挥重要作用。

但是,山地重力储能系统(MGES)必须与针对这一差距的现有选择进行竞争。调研机构彭博社新能源财经公司储能分析师Yayoi Sekine说,“对于我来说,尚不清楚电网运营商是否愿意为在峰值期间使用山地重力储能系统所带来的收益支付费用,例如,目前一些岛屿可以通过使用柴油发电机来满足电力需求,如果采用更多的可再生能源,可以减少燃油发电。”

美国储能协会副总裁Jason Burwen在一封电子邮件中并未对山地重力储能系统(MGES)技术和发展进行评论,但他表示,“目前全球正在开发许多潜在的储能技术,因此无法预测20年后哪种类型储能技术主导市场。在储能技术的创新、性能、成本等方面还有巨大的市场空间,这需要能源厂商对储能市场进行更多的投资。”


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