您的位置:首頁 > 新能源觀察 > 新能源資訊 > 正文

優劣對比:重力儲能、壓縮空氣儲能、氫儲能!誰將是下一個“鋰離子電池”?

2019-11-29 12:45:09   原文來源:中國財經觀察報

時下,鋰離子電池由于其單位體積的儲存能量高、能量轉換率高、沒有記憶效應、自放電率低、使用壽命長等特有的技術優勢,成為當前儲能市場贏家。

但隨著美國、韓國等多地儲能電站頻頻發生爆炸事故,鋰離子電池儲能安全性較差的問題又重新回到公眾的視野。并且,Wood Mackenzie的研究報告顯示,鋰離子電池系統的壽命每延長一倍,其成本就會增加一倍。

于是,隨著可再生能源發電的規模越來越大,要想真正使儲能技術在能源結構轉型中起到助推作用,人們不得不尋找新的儲能形式。其中,比較有代表性的便是:重力儲能、壓縮空氣儲能和氫氣儲能。

重力儲能

(1)基本原理

如果就純理論來講,重力儲能是最簡單的一種儲能方式,其原理類似抽水蓄能,就是以重力造成的位能來儲存能源。當電力有多余的時候,驅動馬達將重物吊至高處,需要電力的時候,再利用重物下降的力量來驅動發電機發電。

(2)優點

原理簡單,技術門檻較低;

同時由于采用物理介質儲存能量,所以其儲能效率高達90%,輸出功率從0增加到100%只需要2.9秒,使用壽命在30年以上;

并且不需要像抽水蓄能電站那樣對選址有較高要求,所以其建設成本僅為抽水蓄能的三分之一,度電成本也只有抽水蓄能的三分之二。

(3)缺點

能量密度低,建設規模過大。重力儲能所需的高塔平均在百米以上,而其輸出功率僅相當于一個同等高度的風力發電機;

此外,這項技術對塔吊的精度要求非常高。幾十米長的纜繩,需要做到讓5000塊磚,每一塊的位置誤差都小于幾毫米;

每座高塔需要上千個水泥塊,而澆筑水泥塊則需要排放大量的二氧化碳,稍不注意就會造成碳排放比提高新能源發電比例省下來的還多。

(4)應用

重力儲能雖然原理很簡單,但受到保守觀念影響,電網配備大規模儲能設施進展緩慢。所以重力儲能直到2018年才真正作為一種儲能方式出現在公眾視野。其中,最具代表性的便是孫正義的“水泥塊”儲能項目。

2018年11月,瑞士的Energy Vault公司推出了重力儲能系統,這是儲能市場的最新進入者之一。

該系統由一臺安裝在90-140米高的格狀鋼塔上的二至六臂起重機組成。起重機的工作原理與抽水蓄能系統相同,它將35公噸的混凝土吊入塔周圍的堆垛中,為系統充電。該系統可以在幾毫秒內響應電力需求的波動或電網運營商需要的其他支持,并能為可再生能源24小時提供基本負載。

2019年8月,孫正義軟銀集團旗下的“愿景基金”向該公司豪擲1.1億美元,同時這也是愿景基金首次投資能源企業。

此外,一些公司還開發出原理類似的鐵路儲能、山脊線儲能等儲能系統。

壓縮空氣儲能

(1)基本原理

壓縮空氣儲能采用空氣作為能量的載體,大型的壓縮空氣儲能利用過剩電力將空氣壓縮并儲存在一個地下的結構(如地下洞穴),當需要時再將壓縮空氣與天然氣混合,燃燒膨脹以推動燃氣輪機發電。

(2)優點

有調峰功能,適合用于大規模風場,因為風能產生的機械功可以直接驅動壓縮機旋轉,減少了中間轉換成電的環節,從而提高效率。

(3)缺點

需要大的洞穴以存儲壓縮空氣,與地理條件密切相關,適合地點非常有限;

需要燃氣輪機配合,并要一定量的燃氣作燃料,適合于用作能量管理、負荷調平和削峰;以往開發的是一種非絕熱(diabatic)的壓縮空氣儲能技術。空氣在壓縮時所釋放的熱,并沒有儲存起來,通過冷卻消散了,而壓縮的空氣在進入透平前還需要再加熱。因此全過程效率較低,通常低于50%。

(4)應用

德國 Hundorf 站,1978年投運,壓縮功率60MW,發電功率290MW(后經改造提高到321MW), 壓縮時間/發電時間=4,2小時連續運行,啟動過上萬次,啟動可靠率達97%。

美國Mcintosh站,1991年投運,110MW,壓縮時間/發電時間=1.6,如連續輸出100MW可維持26小時,曾因地質不穩定而發生過坍塌事故。

近年來壓縮空氣儲能的研究和開發熱度在不斷上升,我國于2016年在貴州畢節建成國際首套也是目前唯一一套10MW新型壓縮空氣儲能示范系統,效率達60.2%,是全球目前效率最高的壓縮空氣儲能系統。

據清華大學教授梅生偉介紹,在發展過程中,壓縮空氣儲能經歷了三次更新換代,分別是補燃式壓縮空氣儲能、常規壓縮空氣儲能和復合式壓縮空氣儲能。

目前最新的復合式壓縮空氣儲能技術,不僅輸入端包含風電、光伏、熱、氣等多種能源形式,而且輸出端也可以做到冷、熱、電聯產的多樣化輸出。

未來,如果復合式壓縮空氣儲能技術有條件普及,將使其成為能源互聯網建設的重要抓手。

氫氣儲能

(1)基本原理

利用待棄掉的風電制氫,通過電解水,將水分解為氫氣和氧氣,從而獲得氫。以后可直接用氫作為能量的載體,再將氫與二氧化碳反應成為合成天然氣(甲烷),以合成天然氣作為另一種二次能量載體。

(2)優點

采用這兩種物質作能量載體的好處是儲存的能量很大,可達TWh級;

儲存的時間也很長,可達幾個月;

另外氫和合成天然氣除了可用于發電外,還可有其他利用方式,如交通等。

(3)缺點

全周期效率較低,制氫效率只有70%左右,而制合成天然氣的效率60-65%,從發電到用電的全周期效率更低,只有30%-40%;

同時,雖然目前電解水制氫可以實現零碳,但是由于技術不夠成熟,所以導致成本太高。并且,在電解水過程中,需要大量電能,而如果從宏觀角度看,目前煤電的高占比也使得其難以做到真正的“零碳”。

(4)應用

將氫與二氧化碳合成為甲烷的過程也被稱作為P2G技術(power to gas)。德國熱衷于推動此項技術,已有示范項目在德國投入運行。以天然氣為燃料的熱電聯產或冷、熱、電聯產系統已成為分布式發電和微電網的重要組成部分,在智能配電網中發揮著重要的作用,氫和合成天然氣為分布式發電提供了充足的燃料。

同時,氫燃料電池汽車也受到多家汽車巨頭的重視,比較有代表性的便是豐田集團的Mirai系列。

綜上所述,雖然目前對于誰能替代鋰離子電池、成為新的儲能“王者”,尚無法定論,且現在仍然有許多潛在的儲能技術有待開發。但可以肯定的是,未來的儲能市場一定是一個多種形式互補、百花齊放的情景,眾多儲能方式也一定會在未來的能源結構中擁有適合自己的天地。而到那時,是或不是“王者”,又有什么分別呢?

版權與免責聲明:
1、凡本站及其子站注明"文章類型:原創"的所有作品,其版權屬于中國財經觀察網站及其子站所有。其他媒體、網站或個人轉載使用時必須注明:"文章來源:中國財經觀察網"。
2、凡本站未注明來源為"中國財經觀察網"的所有作品,均轉載、編譯或摘編自其它媒體,轉載、編譯或摘編的目的在于傳遞更多信息,并不代表本站及其子站贊同其觀點和對其真實性負責。其他媒體、網站或個人轉載使用時必須保留本站注明的文章來源,并自負法律責任。
3、如您不希望作品出現在本站,可聯系我們要求撤下您的作品。郵箱:[email protected]

相關閱讀

    無相關信息

網羅天下

投訴舉報:[email protected] 在線投稿:[email protected] 廣告投放:[email protected] 商業合作:[email protected]
版權聲明: 本網站部分文章和信息來源互聯網,并不意味著贊同其觀點或證實其內容的真實性,不構成投資建議。如轉載稿涉及版權等問題,請立即聯系管理員,我們會予以改正或刪除相關文章,保證您的權利!
版權所有: 中國財經觀察報·中國財經觀察網www.bcovwf.live (2012-2018)互聯網ICP備案 中ICP備120056699號-1
快乐赛车走势图 广东快乐十分投注网 山西福彩快乐10分开奖 凤凰时时彩平台 山东群英会官网 手机麻将赌博要注意 网上电子老虎机是怎么控制的 念佛挖矿能赚钱吗 贵州快3开奖规则 北京pk赛车龙虎技巧 时时彩后二万能 上海百搭麻将 长沙麻将技巧大总结