儲能將在電網中發揮重要作用嗎?

將儲能整合到電網的努力仍在掙扎,一家聯邦支援的飛輪公司破產

在紐約州斯蒂芬敦郊外,靠近馬薩諸塞州邊界的一個小鎮,200多個陀螺在半埋在地下的容器中旋轉。在容器內部,真空環境允許每個陀螺以每分鐘高達 16,000 轉的速度旋轉,儘管每個陀螺的重量超過一公噸,這要歸功於其鋼鐵和碳纖維的構成。在真空中(為了減少摩擦)如此快速地旋轉使每個陀螺能夠儲存約 25 千瓦時的電力。當電網的頻率失調時——也就是說,如果每秒 60 次的電流應該反向流動——所有磁懸浮陀螺都會加速、減速或翻轉方向,以確保電網保持同步。

總而言之,Beacon Power 的飛輪可以為州電網提供 20 兆瓦的頻率調節以及短期儲能。唯一的問題是,Beacon 的所有者在將“交流”引入交流電的過程中破產了——在從美國能源部獲得 3950 萬美元的貸款後。

“我們公司一直在虧損運營,”Beacon Power 執行長比爾·卡普在 11 月 1 日的準備好的宣告 [pdf] 中解釋了破產。“我們採取此行動的目標是儘量減少失業,並繼續尋找在頻率調節和儲能市場中應用我們創新技術的方法。”


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好訊息是,這些飛輪仍然在賺錢——不足以維持 Beacon 的業務,但足以潛在地償還美國納稅人。飛輪還代表了全球電網中日益增長的趨勢——儲能。自 2002 年以來,鈉硫電池一直被用於儲存日本電網的電力,並且自 2008 年以來,一直用於支援 Xcel Energy 在明尼蘇達州的風力發電場熔鹽幫助西西里島的一家發電廠儲存太陽熱量,以便在夜間和陰天轉化為電力。甚至在美國各地的多個地點抽到山上的水以及在阿拉巴馬州的地下洞穴中壓縮的空氣(以及其他地方)都在電力便宜時儲存電能,並在電力昂貴時將其釋放出來。這種儲能被認為是至關重要的,它可以幫助風能和太陽能等間歇性可再生資源在美國和全球能源供應中發揮更大的作用,但可能 Beacon 的飛輪太貴而無法與其他可用技術競爭。

飛輪通常不像電池那樣儲存那麼多能量,”電力研究所技術創新專案的戰略專案經理 Haresh Kamath 指出,該研究所是一個行業資助的研究小組。“但它們的使用壽命非常長,這使得它們在某些應用中具有吸引力,尤其是在系統迴圈非常頻繁的情況下——也就是說,在短時間內反覆放電和充電的情況下。”

Kamath 及其同事於 11 月 17 日在《科學》雜誌上發表的一項新分析發現,電池的成本正在迅速下降,並且允許在不需要時(例如,在深夜颳大風時,燈光關閉,工廠通常停產)儲存產生的電力,並在需要時(白天高峰期)使用它。這種儲存將大大擴充套件可再生能源在電力方面的潛在用途,並減少對電網本身的必要投資。過去,建造新的發電廠並鋪設更多的電纜將其連線到電網上比安裝大型電池系統更便宜。“如今,電池的初始成本在大多數情況下都過高,”卡馬斯解釋說。而且“電池的壽命相對較短:電池只能使用幾年,但大多數電網元件可以使用幾十年。”

但是,現在建造新的輸電線路和其他電網硬體的成本更高,這使得電池儲能可能更具吸引力。“成本是儲能未在電網上廣泛使用的原因,”研究人員寫道,並且鋰離子電池的成本降低——這歸功於在電動汽車中的潛在大規模應用——可能會改變這種局面。大型鋰離子電池可能很快就會以非常低的成本和大量生產,使其最終便宜到足以用於廣泛的電網儲存應用以及其他可能性。“電動汽車本身可以充當儲能裝置,”卡馬斯指出。“當然,車主必須同意這一點。”

電力公司 AES 已經在西弗吉尼亞州的埃爾金斯開設了全國最大的電池裝置。來自 A123 系統的超過 30 兆瓦的鋰離子電池已連線到該公司 98 兆瓦的通用電氣風力渦輪機,以確保更穩定的電力輸出。

然而,在廉價儲存領域已經有一個技術領導者:抽水蓄能,它佔當今世界使用的 127,000 兆瓦電力儲存的 99%。它的傳播僅受地理、地質和混凝土的限制。而且,最終,更先進的儲存選擇——無論是電池還是飛輪——可能會被另一個競爭對手所破壞:使用天然氣的聯合迴圈渦輪機,可以在幾秒鐘內啟動。“我們需要新的技術和方法來降低電池成本,延長電池壽命並提高電池效率,”卡馬斯說,特別是要與化石燃料替代品競爭。

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