風力發電場通常在夜間產生大部分能量,而此時的電力需求最低。因此,許多“綠色”能源被浪費了。
因此,最大的問題是:如何儲存這些電力,以供空調和其他在白天最繁忙的電器使用?
許多公司正在採取行動填補能源缺口。他們利用聯邦貸款擔保和 40 億美元的“智慧電網”刺激資金,正在開發公用事業規模的儲能裝置,他們希望這些裝置將有助於平衡間歇性可再生能源(如風能和太陽能),並讓電力 grid 運營商能夠匹配電力供應和需求。
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領導者之一是一家馬薩諸塞州公司,該公司計劃使用數百個“飛輪”來儲存 20 兆瓦的電力,足以供 200 個家庭使用一天。Beacon Power Corp. 正在與一項 4300 萬美元的聯邦貸款擔保合作,用於其位於紐約州斯蒂芬敦價值 6900 萬美元的儲能專案,該專案計劃在年底前破土動工。
該工廠將把廉價的“非高峰”電力儲存在 2,500 磅重的飛輪中,這些飛輪的轉速比音速還快。當電價上漲時——或者當風力減弱時——能量可以從飛輪中提取出來,並以溢價出售給電網。
Beacon 執行長比爾·卡普在上週在華盛頓舉行的 GridWeek 會議上表示:“這將標誌著向更清潔、更可持續的方法的戲劇性轉變,以在電網上提供頻率調節。”
如今,公用事業公司使用水力發電和天然氣的組合來“穩定”間歇性電源,但水力發電有空間限制,而天然氣可能既昂貴又汙染環境。然而,隨著各州要求公用事業公司使用更多可再生能源,以及在預期氣候法規的背景下碳基能源成本的上升,對可靠備用電源的需求將會增長。
中西部獨立輸電系統運營商技術倡議高階主管裡奇·卡利什表示:“儲能和可再生能源之間存在天然的親和力”,該運營商管理著 13 個州近 10 萬英里的輸電線路。
該非營利組織目前管理著 6,600 兆瓦的風力發電——約佔其總髮電量的 4%——但擁有約 54,000 兆瓦的風力專案正在開發中。運營商警告說,這些專案可能會威脅到可靠性。
卡利什說:“我們非常擔心。”
示範專案
然而,認識到對儲能的需求是一回事,但證明儲能技術可以工作是另一回事。
美國最大的電池儲能示範專案之一使用了日本NGK Insulators製造的鈉硫 (NaS) 電池。美國電力公司已安裝了 7 兆瓦的公共汽車大小的電池,以緩解其輸電線路的擁堵,並且還有額外的 4 兆瓦正在開發中。
與此同時,Xcel Energy Inc. 正在測試一個 1 兆瓦的 NaS 電池,以管理其在明尼蘇達州的風力發電。
上市公司 Beacon 已經研究和開發其飛輪設計約 10 年,並且確信該技術已準備好大規模擴大規模。
該公司本月申請了 4700 萬美元的DOE 刺激補助金,以再建兩座 20 兆瓦的工廠,一座在紐約,另一座在 PJM 互聯公司。該公司表示,預計將於 11 月宣佈這項 6.15 億美元計劃的獎勵結果。
卡普說,他的公司面臨的挑戰之一是在沒有任何專案可以作為例子的情況下,向投資者證明大規模儲能的價值。他說,出於這個原因,“DOE 貸款擔保和補助金的時機恰到好處。”
除了飛輪之外,公司還在關注諸如大型鋰離子電池和用於電網規模儲能的地下壓縮空氣洞穴等技術。
南加州愛迪生公司上個月宣佈,它正在申請 2500 萬美元的刺激補助金,以幫助總部位於馬薩諸塞州的 A123Systems Inc. 建造世界上最大的鋰離子電池。
A123 的 32 兆瓦時電池將使用成排的小型電池在南加州特哈查比山脈的一個變電站組裝。該電池將用於平衡從山區輸送到公用事業公司位於西部和南部客戶的風力發電。
圖森電力公司本月早些時候表示,它正在申請 2500 萬美元的刺激資金,以資助“光亮圖森”專案,該專案將使用一套儲能系統,包括鋰基電池、地下壓縮空氣儲能和需求響應,在需求響應中,公用事業客戶充當集體電池,允許在電力需求高峰期遠端關閉電器。
增長空間
能源儲存行業的一個不確定因素可能來自國會:對溫室氣體排放的要求。眾議院透過的氣候和能源法案將對碳密集型電力定價,並呼籲大幅增加可再生能源的使用。預計參議院氣候法案將於本週釋出。
與此同時,各州正在向前推進。科羅拉多州熱能儲存單元製造商 Ice Energy 的高階副總裁克里斯·希克曼說,已經有八個州通過了鼓勵儲能的可再生能源標準。
但 GTM Research 本月釋出的一份報告顯示,即使國會未能透過氣候法案,該行業仍有增長空間。
該報告的作者約翰·克魯扎說:“使新的智慧電網生效所需的主要部分之一是系統中的緩衝器,它可以儲存能量以平衡整個電網系統。”
該報告發現,“功率型”儲能——主要用於調節電網頻率的短期變化——將在近期至中期快速增長,但在長期內將受到有限市場的制約。相比之下,“能量型”儲能——其中能量使用轉移到一天中的其他時間——具有巨大的總體市場規模,並且才剛剛開始出現。
報告發現,2009 年,估計開發了 147 兆瓦的能量型儲能。但預計到 2015 年,將生產 1,321 兆瓦,收入為 19.8 億美元。
該報告預測,總體市場規模將在美國達到 85,000 兆瓦,在全球達到 450,000 兆瓦。
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