风力能否储存?

风力发电场通常在夜间产生大部分能量,那么如何储存这些电力以满足白天最高的需求呢?

风力发电场通常在夜间产生大部分能量,而此时的电力需求最低。因此,许多“绿色”能源被浪费了。

因此,最大的问题是:如何储存这些电力,以供空调和其他在白天最繁忙的电器使用?

许多公司正在采取行动填补能源缺口。他们利用联邦贷款担保和 40 亿美元的“智能电网”刺激资金,正在开发公用事业规模的储能装置,他们希望这些装置将有助于平衡间歇性可再生能源(如风能和太阳能),并让电力 grid 运营商能够匹配电力供应和需求。


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领导者之一是一家马萨诸塞州公司,该公司计划使用数百个“飞轮”来储存 20 兆瓦的电力,足以供 200 个家庭使用一天。Beacon Power Corp. 正在与一项 4300 万美元的联邦贷款担保合作,用于其位于纽约州斯蒂芬敦价值 6900 万美元的储能项目,该项目计划在年底前破土动工。

该工厂将把廉价的“非高峰”电力储存在 2,500 磅重的飞轮中,这些飞轮的转速比音速还快。当电价上涨时——或者当风力减弱时——能量可以从飞轮中提取出来,并以溢价出售给电网。

Beacon 首席执行官比尔·卡普在上周在华盛顿举行的 GridWeek 会议上表示:“这将标志着向更清洁、更可持续的方法的戏剧性转变,以在电网上提供频率调节。”

如今,公用事业公司使用水力发电天然气的组合来“稳定”间歇性电源,但水力发电有空间限制,而天然气可能既昂贵又污染环境。然而,随着各州要求公用事业公司使用更多可再生能源,以及在预期气候法规的背景下碳基能源成本的上升,对可靠备用电源的需求将会增长。

中西部独立输电系统运营商技术倡议高级主管里奇·卡利什表示:“储能和可再生能源之间存在天然的亲和力”,该运营商管理着 13 个州近 10 万英里的输电线路。

该非营利组织目前管理着 6,600 兆瓦的风力发电——约占其总发电量的 4%——但拥有约 54,000 兆瓦的风力项目正在开发中。运营商警告说,这些项目可能会威胁到可靠性。

卡利什说:“我们非常担心。”

示范项目

然而,认识到对储能的需求是一回事,但证明储能技术可以工作是另一回事。

美国最大的电池储能示范项目之一使用了日本NGK Insulators制造的钠硫 (NaS) 电池。美国电力公司已安装了 7 兆瓦的公共汽车大小的电池,以缓解其输电线路的拥堵,并且还有额外的 4 兆瓦正在开发中。

与此同时,Xcel Energy Inc. 正在测试一个 1 兆瓦的 NaS 电池,以管理其在明尼苏达州的风力发电。

上市公司 Beacon 已经研究和开发其飞轮设计约 10 年,并且确信该技术已准备好大规模扩大规模。

该公司本月申请了 4700 万美元的DOE 刺激补助金,以再建两座 20 兆瓦的工厂,一座在纽约,另一座在 PJM 互联公司。该公司表示,预计将于 11 月宣布这项 6.15 亿美元计划的奖励结果。

卡普说,他的公司面临的挑战之一是在没有任何项目可以作为例子的情况下,向投资者证明大规模储能的价值。他说,出于这个原因,“DOE 贷款担保和补助金的时机恰到好处。”

除了飞轮之外,公司还在关注诸如大型锂离子电池和用于电网规模储能的地下压缩空气洞穴等技术。

南加州爱迪生公司上个月宣布,它正在申请 2500 万美元的刺激补助金,以帮助总部位于马萨诸塞州的 A123Systems Inc. 建造世界上最大的锂离子电池。

A123 的 32 兆瓦时电池将使用成排的小型电池在南加州特哈查比山脉的一个变电站组装。该电池将用于平衡从山区输送到公用事业公司位于西部和南部客户的风力发电。

图森电力公司本月早些时候表示,它正在申请 2500 万美元的刺激资金,以资助“光亮图森”项目,该项目将使用一套储能系统,包括锂基电池、地下压缩空气储能和需求响应,在需求响应中,公用事业客户充当集体电池,允许在电力需求高峰期远程关闭电器。

增长空间

能源存储行业的一个不确定因素可能来自国会:对温室气体排放的要求。众议院通过的气候和能源法案将对碳密集型电力定价,并呼吁大幅增加可再生能源的使用。预计参议院气候法案将于本周发布。

与此同时,各州正在向前推进。科罗拉多州热能存储单元制造商 Ice Energy 的高级副总裁克里斯·希克曼说,已经有八个州通过了鼓励储能的可再生能源标准。

但 GTM Research 本月发布的一份报告显示,即使国会未能通过气候法案,该行业仍有增长空间。

该报告的作者约翰·克鲁扎说:“使新的智能电网生效所需的主要部分之一是系统中的缓冲器,它可以存储能量以平衡整个电网系统。”

该报告发现,“功率型”储能——主要用于调节电网频率的短期变化——将在近期至中期快速增长,但在长期内将受到有限市场的制约。相比之下,“能量型”储能——其中能量使用转移到一天中的其他时间——具有巨大的总体市场规模,并且才刚刚开始出现。

报告发现,2009 年,估计开发了 147 兆瓦的能量型储能。但预计到 2015 年,将生产 1,321 兆瓦,收入为 19.8 亿美元。

该报告预测,总体市场规模将在美国达到 85,000 兆瓦,在全球达到 450,000 兆瓦。

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