編者按:近日,世界首個電網(wǎng)規(guī)模的蓄熱儲能系統(tǒng)在英國Hampshire郡建造完成,目前系統(tǒng)正在調(diào)試中,該儲能系統(tǒng)成本與抽水蓄能相當、成為最具成本優(yōu)勢、最靈活的電網(wǎng)級儲能技術(shù)。
世界首個電網(wǎng)側(cè)蓄熱儲能系統(tǒng)
2016年8月,英國國家蓄熱儲能設施首次公開展示了該技術(shù)在低成本、儲能效率和靈活性方面的潛力。2017年12月,能源技術(shù)研究所和紐卡斯爾大學簽訂了這項蓄熱儲能技術(shù)協(xié)議,為英國電網(wǎng)建造儲能設施。在Isentropic公司開發(fā)和測試的一系列原型系統(tǒng)的基礎上,能源技術(shù)研究所投資1500萬英鎊,英國Hampshire郡Joseph Swan爵士的能源研究中心設計打造了世界上第一臺電網(wǎng)規(guī)模蓄熱儲能系統(tǒng),該套系統(tǒng)儲能容量為150kW/600kWh,目前已經(jīng)安裝完成正在測試中。
項目主導負責人Andrew Smallbone博士說這是世界上首個電網(wǎng)級蓄熱儲能示范項目。過去的十年里已經(jīng)有人對這種技術(shù)進行了大量的研究和化分析,然而到目前為止,還沒能夠成功地展示出一個真實的工作系統(tǒng)。“這種技術(shù)看起來和電池儲能差不多,但是在電網(wǎng)側(cè)它更便宜。”
目前世界上主要應用的儲能技術(shù)是抽水蓄能和電池儲能,“即使在2030年,電池單位成本仍將令人望而卻步,比抽水蓄能電站高出33%-66%。這種蓄熱儲能的單位發(fā)電成本非常低,與抽水蓄能相近,但其優(yōu)點是幾乎可以建設部署在任何地方,而且是以低成本按需求、分布式安裝,提供高品質(zhì)的熱能和低溫能。”
工作原理
與其他儲能技術(shù)不同的是,蓄熱儲能解決方案意味著,當需要時,可以將能量作為高級熱能、低溫熱能或電能的組合進行輸送。一項創(chuàng)新設施,利用冷熱巖石之間的溫差來儲存能量。
該示范項目包含首個150kw熱泵連接電網(wǎng),并使用創(chuàng)新的可逆熱泵發(fā)動機,將電能轉(zhuǎn)換為熱能。該系統(tǒng)利用來自電網(wǎng)的多余電能驅(qū)動熱泵,將電能轉(zhuǎn)化為熱能。在熱側(cè),氬氣被壓縮后升溫到500℃,而后通過含有巖石儲能材料的空間,并將其能量釋放到儲能材料中;在冷端,氬氣膨脹后降溫到-160℃,同樣通過儲能材料后將能量釋放到儲能材料。如此,設施兩端分別可得到“熱巖石電池”和一個“低溫冷電池”,兩者都能將能量儲存長達8小時。釋放巖石儲能材料中的能量時,氬氣向相反的方向流動用來發(fā)電并返回電網(wǎng)。
據(jù)報道該項目團隊已經(jīng)在膨脹和壓縮模式下操作了該系統(tǒng),并聲稱它可以在幾毫秒內(nèi)在放電和充電之間切換。負責人還表示目前還沒有完全實現(xiàn)該系統(tǒng)的潛在效率,但目前測試的轉(zhuǎn)換效率為60-65%,與原計劃74%的轉(zhuǎn)換效率目標相差不大,并且目前系統(tǒng)還有很大的改進機會,未來幾個月將持續(xù)進行設計改進和操作優(yōu)化,未來足以成為目前可用的最低成本和最靈活的電網(wǎng)規(guī)模儲能技術(shù)。
應用前景
該項目目前已經(jīng)吸引了很多人的關(guān)注,尤其是這種蓄熱儲能技術(shù)的高效轉(zhuǎn)化率,有人表示1500度的熱輪機的轉(zhuǎn)換效率只有60%左右,而目前英國這套儲能系統(tǒng)在測試中已經(jīng)達到60%以上,而隨著未來幾個月的持續(xù)調(diào)整改進,達到最初74%的目標。
目前儲能應用到的儲能技術(shù)主要有,英國這個蓄熱儲能系統(tǒng)的成本與抽水蓄能相當,遠遠低于目前普遍應用的電池儲能成本。在建設方面要求很少,不像抽水蓄能受地域限制,規(guī)??梢缹嶋H需求建設為分布式,無論在投資成本還是建設實施都具有優(yōu)越性。
另外依據(jù)項目負責人所說,這種儲能系統(tǒng)可以獨立接入電網(wǎng)、也可和其他設施混合接入電網(wǎng)。目前很多人認為,能源的未來可能是電網(wǎng)、熱網(wǎng)和冷網(wǎng)這三個的耦合,那么是否可以設想:如果將儲能系統(tǒng)中的“熱電池”“冷電池”改造、在提供電能以外再進行供熱、供冷,那么這種技術(shù)是否可以應用在目前火熱的綜合能源服務?這種冷門儲能技術(shù)是否能擁有更大的應用市場?
原標題:世界首個電網(wǎng)級蓄熱儲能系統(tǒng)建成 最低成本電網(wǎng)級儲能技術(shù)來了?