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由“一”到“多”:邁向組合式儲(chǔ)能解決方案
要成功實(shí)現(xiàn)向新能源結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型和全球脫碳,儲(chǔ)能技術(shù)至關(guān)重要。由于輸電線路越來(lái)越多地承載了來(lái)自波動(dòng)的可再生能源的電力,為了避免斷電,電網(wǎng)的靈活性亟待提高。針對(duì)這一點(diǎn),西門子中央研究院的研究人員正在研發(fā)解決方案。
當(dāng)來(lái)自可再生能源的電力日益增多,我們需要多大的能源儲(chǔ)量才能夠確保電網(wǎng)的穩(wěn)定?從低至3吉瓦到多達(dá)30吉瓦,各方對(duì)德國(guó)在未來(lái)4到6年內(nèi)電力需求的預(yù)測(cè)大相徑庭。歐洲最大的應(yīng)用型研究機(jī)構(gòu)弗勞恩霍夫研究所開展的一項(xiàng)調(diào)查則預(yù)測(cè),到2030年,德國(guó)的能源儲(chǔ)量需求將在13吉瓦到50吉瓦之間。各方預(yù)測(cè)的數(shù)字懸殊巨大,這主要是因?yàn)檠芯克诘膹?fù)雜假設(shè)千差萬(wàn)別。
西門子SIESTORAGE的輸出功率為1兆瓦,可儲(chǔ)存最多500千瓦時(shí)的電力并在日后將之回饋到電網(wǎng)。
基于電池的儲(chǔ)能系統(tǒng)在技術(shù)上取得長(zhǎng)足進(jìn)步
西門子中央研究院儲(chǔ)能解決方案創(chuàng)新項(xiàng)目負(fù)責(zé)人Karl-Josef Kuhn表示:“儲(chǔ)能技術(shù)不僅是德國(guó)實(shí)現(xiàn)向新能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵,也是全球脫碳的關(guān)鍵。”儲(chǔ)能解決方案多種多樣,從常規(guī)的抽水蓄能電站到*的電池蓄電系統(tǒng),不一而足。前者可儲(chǔ)存大量水用于發(fā)電。目前,德國(guó)擁有9座抽水蓄能電站,總發(fā)電量約為7吉瓦,但這遠(yuǎn)不能滿足未來(lái)的需求。
Kuhn解釋道:“抽水蓄能電站的擴(kuò)張潛力有限。這意味著我們必須找到能夠儲(chǔ)存大量電力的替代儲(chǔ)能技術(shù)。”正因如此,西門子與AES Corporation聯(lián)合成立了一家公司,主要開展儲(chǔ)能技術(shù)和服務(wù)相關(guān)業(yè)務(wù)。這家名為Fluence的公司除了提供AES的Advancion和西門子的Siestorage儲(chǔ)能平臺(tái)之外,也在研發(fā)新技術(shù)。Siestorage是一個(gè)模塊化系統(tǒng),它可將高性能鋰離子電池和接入電網(wǎng)所需的電力電子系統(tǒng)結(jié)合起來(lái)。這個(gè)系統(tǒng)可以儲(chǔ)存并在日后釋放最多500千瓦時(shí)的電力,儲(chǔ)電容量可達(dá)1兆瓦。其他傳統(tǒng)的短期儲(chǔ)能解決方案則包括電容器、飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)和壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)等。
電轉(zhuǎn)氣技術(shù)特別適于長(zhǎng)期儲(chǔ)能。西門子中央研究院的研究人員Kerstin Wiesner正在新型電解單元的測(cè)量站上進(jìn)行操作。
利用電解技術(shù)從水中制取氫氣。
Karl-Josef Kuhn在西門子中央研究院負(fù)責(zé)與儲(chǔ)能系統(tǒng)有關(guān)的研究工作。
轉(zhuǎn)向長(zhǎng)期解決方案
上述所有解決方案的共同缺點(diǎn)是,它們的儲(chǔ)能周期僅能以分鐘或小時(shí)計(jì)。為此,西門子研究人員正專注于研發(fā)可以將電能轉(zhuǎn)換為能夠長(zhǎng)期儲(chǔ)存的能源形式的解決方案,如氫氣,以及氨和甲醇等化學(xué)制品。
這些電轉(zhuǎn)氣技術(shù)可以利用電解技術(shù),將水和電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)原料。例如,一個(gè)初步試點(diǎn)項(xiàng)目是西門子的制氫裝置Mainz Energy Farm。它的功率高達(dá)6兆瓦,是全球同類裝置中規(guī)模最大的。它的氫氣產(chǎn)量可以滿足約2000輛燃料電池汽車的需求。除電解制氫之外,西門子也將目光投向了甲烷。氫氣和甲烷都能儲(chǔ)存在天然氣管網(wǎng)中并可在日后再次轉(zhuǎn)化為電力。西門子專家也在研究利用如甲醇等二氧化碳*的燃料來(lái)進(jìn)行轉(zhuǎn)化的技術(shù)。
其他研究領(lǐng)域包括熱儲(chǔ)能和機(jī)械儲(chǔ)能,以及以壓縮空氣的形式儲(chǔ)存電能的系統(tǒng)。Kuhn表示:“成功實(shí)現(xiàn)向新能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵是我們必須綜合利用多種儲(chǔ)能技術(shù)。”