山地重力儲能可能成為超越鋰離子電池儲能系統的長時儲能方式

2019-11-19 08:36  瀏覽:  

行業期刊《Energy》雜志上發表的一項研究報告表明:山地重力儲能系統可能是一種比鋰離子電池儲能系統更長的持續時間和更大規模的儲能方式。

將重力作為一種儲能方式是對電池儲能系統以外其他儲能技術進行持續研究的一個示例。盡管鋰離子電池在過去幾年中大幅降低了成本,但一些專家仍認為,由于世界各國制定了一些清潔能源長期目標,鋰離子電池儲能系統在規模經濟效益方面不能完全支持接入電網的可再生能源發電量。

奧地利研究機構國際應用系統分析研究所(IIASA)發布的一份研究報告表明,利用山區的地勢進行儲能,可以與水力發電結合使用,并證明對微電網、島嶼和電力成本高的地區具有經濟吸引力。

研究人員指出,類似于滑雪纜車的電動系統可以將裝滿沙子的容器提升到山頂的起重機上。然后依靠重力將容器送回山下,在這個過程中可以產生電力。

其基本原理類似于瑞士儲能廠商Energy Vault公司提出的重力儲能技術,該公司最近從軟銀遠景基金公司獲得了超過1億美元的股權投資。該技術通過將混凝土塊從高處落到低處的重力發電。

鋰離子電池儲能系統是增長最快的儲能系統,而美國各地公用事業公司都致力于部署電池儲能系統作為備份間歇性可再生能源的一種方式。但是,電池儲能系統的儲能時間(通常為4小時或更短)可能難以滿足越來越多的太陽能和風能資源儲能需求。

調研機構Wood Mackenzie公司儲能主管Daniel Finn-Foley表示,“根據美國一些州的規定,可再生能源采用率較高的電網需要電池儲能系統存儲足夠的太陽能或風能,可能需要10到20個小時儲能時間。”

他指出,鋰離子電池儲能系統的可擴展性較差,而其儲能時間增加一倍時,部署成本也將會加倍。

國際應用系統分析研究所(IIASA)研究人員、研究報告的作者Julian Hunt表示,山地重力儲能系統(MGES)可以為在新地點部署長期儲能系統提供可能性。抽水蓄能是目前使用的最常見的長時儲能形式之一,儲能時間通常可以達到6到20個小時。

但是,抽水蓄能設施將水從位置較低的水庫泵送到位置較高的水庫,然后將水釋放回較低的水庫進行發電,這會受到地理條件和高昂的資金成本的限制。Hunt說,“山區重力儲能系統的優點之一是沙子成本十分低廉,并且與水不同,不會蒸發,因此不會失去潛在的能量,可以無數次地重復使用。山地重力儲能系統(MGES)將成為山區的潛在儲能選擇。此外,由于具有很高的水壓,抽水蓄電設施的高度差被限制在1200米以內,而山地重力儲能(MGES)裝置的高度差可以超過5,000米。”

但Finn-Foley表示,其他一些儲能技術還沒有達到能夠超越鋰離子電池儲能的“臨界點”。

他說,“隨著儲能應用需要更長的儲能時間,基于重力的儲能技術以及其他新興儲能技術都有一些市場競爭的空間,但是鋰離子電池通過為電動汽車和儲能系統提供儲能容量,其積累的規模經濟創建了巨大先機。”

以夏威夷島嶼莫洛凱島的一個研究模型為例,發現山地重力儲能(MGES)、風力發電、太陽能發電以及電池儲能系統都可以自行滿足該島的能源需求。研究表明,山地重力儲能系統(MGES)在填補峰值電力需求期間和電池儲能系統之間的差距方面發揮重要作用。

但是,山地重力儲能系統(MGES)必須與針對這一差距的現有選擇進行競爭。調研機構彭博社新能源財經公司儲能分析師Yayoi Sekine說,“對于我來說,尚不清楚電網運營商是否愿意為在峰值期間使用山地重力儲能系統所帶來的收益支付費用,例如,目前一些島嶼可以通過使用柴油發電機來滿足電力需求,如果采用更多的可再生能源,可以減少燃油發電。”

美國儲能協會副總裁Jason Burwen在一封電子郵件中并未對山地重力儲能系統(MGES)技術和發展進行評論,但他表示,“目前全球正在開發許多潛在的儲能技術,因此無法預測20年后哪種類型儲能技術主導市場。在儲能技術的創新、性能、成本等方面還有巨大的市場空間,這需要能源廠商對儲能市場進行更多的投資。”

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