如今，隨著可再生能源普及率的提高，儲(chǔ)能系統(tǒng)的市場(chǎng)需求也在增長。但是現(xiàn)有的儲(chǔ)能技術(shù)可能無法滿足這種需求。
美國能源部(DOE)資助計(jì)劃旨在通過提高交易效率以更低成本來解決該問題。
現(xiàn)有的儲(chǔ)能技術(shù)在放電持續(xù)時(shí)間方面有所不足。已占據(jù)約90%儲(chǔ)能市場(chǎng)的鋰離子電池，可經(jīng)濟(jì)運(yùn)行約4小時(shí)。抽水蓄能電站在容量方面占據(jù)了當(dāng)今最大的儲(chǔ)能份額，可以在某些條件下，通過蓄水池放水來產(chǎn)生電力，將會(huì)長達(dá)20小時(shí)。
但隨著可再生能源采用超過50%，對(duì)持續(xù)時(shí)間更長的儲(chǔ)能需求將會(huì)增長。
對(duì)滿足儲(chǔ)能需求的太陽能預(yù)測(cè)
對(duì)持續(xù)時(shí)間較長的儲(chǔ)能需求特別適用于太陽能發(fā)電占主導(dǎo)地位的地區(qū)。
Concerned Scientists聯(lián)盟高級(jí)能源分析師Michael Jacobs表示，未來70%的電力是由太陽能發(fā)電設(shè)施產(chǎn)生，但很容易出現(xiàn)這樣的情景：連續(xù)幾天陰天或下雨可能會(huì)讓太陽能發(fā)電難以滿足客戶需求。
填補(bǔ)這一差距是美國能源部資助計(jì)劃的主要目標(biāo)，該計(jì)劃為可以將儲(chǔ)能持續(xù)時(shí)間延長至100小時(shí)的技術(shù)提供資助。
上個(gè)月，美國能源部高級(jí)能源研究計(jì)劃署(ARPA-E)向10個(gè)致力于突破儲(chǔ)能系統(tǒng)放電時(shí)間的項(xiàng)目提2800多萬美元的資金。ARPA-E的持續(xù)增加電力儲(chǔ)能(DAYS)計(jì)劃旨在將儲(chǔ)能系統(tǒng)的持續(xù)時(shí)間延長至100小時(shí)。
100個(gè)小時(shí)僅僅比4天多一點(diǎn)，但與目前的放電持續(xù)時(shí)間相比是一種指數(shù)飛躍。而ARPA-E計(jì)劃讓儲(chǔ)能廠商開發(fā)其長時(shí)儲(chǔ)能的早期技術(shù)做好準(zhǔn)備。
“風(fēng)能和太陽能將成為未來成本最低的電能形式。”ARPA-E的持續(xù)增加電力儲(chǔ)能(DAYS)項(xiàng)目主任Paul Albertus表示。“因此很明顯，未來10 對(duì)于持續(xù)時(shí)間更長儲(chǔ)能系統(tǒng)的需求將會(huì)增長。”
一些抽水蓄能電站可以達(dá)到100小時(shí)的儲(chǔ)能要求，但會(huì)受到一些因素限制。而大多數(shù)抽水蓄能電站時(shí)間大約在20小時(shí)左右，幫助建立持續(xù)增加電力儲(chǔ)能(DAYS)計(jì)劃ARPA-E的一位工作人員Joseph Manser表示。鋰離子電池可以更多地串聯(lián)實(shí)現(xiàn)100小時(shí)的儲(chǔ)能，但這代價(jià)非常昂貴。
Manser說，“DAYS計(jì)劃正在尋找的不是調(diào)整現(xiàn)有技術(shù)或是技術(shù)突破，而是針對(duì)以獨(dú)特方式權(quán)衡成本的技術(shù)。”
“我們正致力于研究低能耗的儲(chǔ)能系統(tǒng)。”Albertus說。他表示，長時(shí)放電的儲(chǔ)能系統(tǒng)具有不同類型的成本結(jié)構(gòu)，它們循環(huán)次數(shù)較少，而且資本成本和運(yùn)營維護(hù)往往較低。而長時(shí)放電儲(chǔ)能系統(tǒng)的成本通常為5美元/千瓦時(shí)至30美元/千瓦時(shí)，相比之下，鋰離子系統(tǒng)的成本高達(dá)150美元/千瓦時(shí)。
有效可行的長時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)
液流電池可能是當(dāng)今市場(chǎng)上最可行的儲(chǔ)能技術(shù)，但它們也面臨著效率挑戰(zhàn)。液流電池的往返效率通常為約75%，而鋰離子電池的往返效率為90%至99%。調(diào)研機(jī)構(gòu)Navigant Research公司高級(jí)研究分析師Alex Eller表示，當(dāng)放電持續(xù)時(shí)間延長到8到10個(gè)小時(shí)時(shí)，液流電池的平均成本將會(huì)超過鋰離子電池。
Manser 說，“回到現(xiàn)實(shí)，電網(wǎng)建立在可以持續(xù)運(yùn)行的發(fā)電廠的基礎(chǔ)上，只要提供足夠的燃料，就可能一直發(fā)電，而這就是一種長時(shí)儲(chǔ)能。”
在獲得ARPA-E資助的10個(gè)儲(chǔ)能項(xiàng)目中，其中有熱儲(chǔ)能系統(tǒng)、液流電池、電解槽燃料電池等。
通常，成功的儲(chǔ)能項(xiàng)目在實(shí)現(xiàn)商業(yè)化之前可能需要7到10年的時(shí)間。Albertus說，可能會(huì)有第二輪持續(xù)增加電力儲(chǔ)能(DAYS)計(jì)劃，這取決于美國國會(huì)的決定。
“三年后，我們可能會(huì)看到這些儲(chǔ)能技術(shù)將會(huì)發(fā)生什么情況。”他說
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