如今,随着
可再生能源普及率的提高,储能系统的市场需求也在增长。但是现有的储能技术可能无法满足这种需求。
美国能源部(DOE)资助计划旨在通过提高交易效率以更低成本来解决该问题。
现有的储能技术在放电持续时间方面有所不足。已占据约90%储能市场的锂离子电池,可经济运行约4小时。抽水蓄能电站在容量方面占据了当今最大的储能份额,可以在某些条件下,通过蓄水池放水来产生电力,将会长达20小时。
但随着可再生能源采用超过50%,对持续时间更长的储能需求将会增长。
对满足储能需求的太阳能预测
对持续时间较长的储能需求特别适用于
太阳能发电占主导地位的地区。
Concerned Scientists联盟高级能源分析师Michael Jacobs表示,未来70%的电力是由太阳能发电设施产生,但很容易出现这样的情景:连续几天阴天或下雨可能会让太阳能发电难以满足客户需求。
填补这一差距是美国能源部资助计划的主要目标,该计划为可以将储能持续时间延长至100小时的技术提供资助。
上个月,美国能源部高级能源研究计划署(ARPA-E)向10个致力于突破储能系统放电时间的项目提2800多万美元的资金。ARPA-E的持续增加电力储能(DAYS)计划旨在将储能系统的持续时间延长至100小时。
100个小时仅仅比4天多一点,但与目前的放电持续时间相比是一种指数飞跃。而ARPA-E计划让储能厂商开发其长时储能的早期技术做好准备。
“风能和太阳能将成为未来成本最低的电能形式。”ARPA-E的持续增加电力储能(DAYS)项目主任Paul Albertus表示。“因此很明显,未来10 对于持续时间更长储能系统的需求将会增长。”
一些抽水蓄能电站可以达到100小时的储能要求,但会受到一些因素限制。而大多数抽水蓄能电站时间大约在20小时左右,帮助建立持续增加电力储能(DAYS)计划ARPA-E的一位工作人员Joseph Manser表示。锂离子电池可以更多地串联实现100小时的储能,但这代价非常昂贵。
Manser说,“DAYS计划正在寻找的不是调整现有技术或是技术突破,而是针对以独特方式权衡成本的技术。”
“我们正致力于研究低能耗的储能系统。”Albertus说。他表示,长时放电的储能系统具有不同类型的成本结构,它们循环次数较少,而且资本成本和运营维护往往较低。而长时放电储能系统的成本通常为5美元/千瓦时至30美元/千瓦时,相比之下,锂离子系统的成本高达150美元/千瓦时。
有效可行的长时储能技术
液流电池可能是当今市场上最可行的储能技术,但它们也面临着效率挑战。液流电池的往返效率通常为约75%,而锂离子电池的往返效率为90%至99%。调研机构Navigant Research公司高级研究分析师Alex Eller表示,当放电持续时间延长到8到10个小时时,液流电池的平均成本将会超过锂离子电池。
Manser 说,“回到现实,电网建立在可以持续运行的发电厂的基础上,只要提供足够的燃料,就可能一直发电,而这就是一种长时储能。”
在获得ARPA-E资助的10个
储能项目中,其中有热储能系统、液流电池、电解槽燃料电池等。
通常,成功的储能项目在实现商业化之前可能需要7到10年的时间。Albertus说,可能会有第二轮持续增加电力储能(DAYS)计划,这取决于美国国会的决定。
“三年后,我们可能会看到这些储能技术将会发生什么情况。”他说。