储能的创新为可再生能源提供了推动力

由于公用事业无法控制何时阳光照耀或吹风,因此很难将太阳能和风能完全融合到电网中。但是,旨在存储这些清洁能源产生的能源的新技术很快就会改变这种状况。

长期以来,间歇性一直被认为是可再生发电的致命弱点。毕竟,美国的电网主要建造在大型的集中式煤炭和核电厂,无论需求高还是低,都可以一直运行。相比之下,网格工程师无法控制何时阳光照耀或何时吹风,这使太阳能或风能完全取代了肮脏但可靠的燃料,从而使电网保持平稳嗡嗡作响。

飞轮储能设施
纽约设施使用400个飞轮调节电网的电源需求。美国能源部

最终可能正在改变。大型和技术先进的储能项目 - 从加利福尼亚山脉的大型锂离子电池安装到犹他州沙漠下的巨型压缩空气洞穴,最近已被委托或宣布。尽管仍然存在许多障碍 - 包括需要改善可靠性和安全性,监管和市场变化,当然还有成本,许多州的政策转移正在稳步促进该行业的发展。

在上个月发布的一份报告中,咨询公司Navigant Research估计362.8兆瓦的新储能项目- 足以为成千上万的房屋提供动力 - 仅在过去的一年中就在全球宣布。研究公司IHS的另一份报告预测,全球储能装置将上升由6吉瓦人到2017年,每年达到40吉瓦,到2022年底。在美国,能源部全球储能数据库在规划和建设阶段列出了104个项目。在世界范围内,还有另外158个这样的项目。

“正在发生。我们超越了转折点,”一位行业发言人说。

“正在发生。”全球储能联盟,一个新成立的国际能源储能贸易联盟。“我们超越了转折点。”

存储技术采用多种形式,包括最熟悉的形式:泵送储存水力。在这里,简单地将水推入,并将其固定在一个大型水库中,并根据需要向下流动以发电。这项技术是最古老的大量储能形式,目前代表了世界上绝大多数此类装置。但是,随着支持逐渐减少的大坝进行制作泵送的大坝,正在开发或完善许多替代方案。

例如,包括锂离子电池在内的各种设计的电池 - 基本上是巨型iPhone和其他小工具的巨型版本,都可以迅速获得多个公用事业。一些公司正在尝试压缩空气存储,该储物使用可用的电力将空气推入地下或油箱中的狭窄空间,并在需要时让其扩展并转动涡轮机。Flywheels是一种旧技术,使用可用的功率来启动低摩擦轮旋转,将功率存储为动能;然后,车轮逐渐放慢速度,将电源释放回电网。一些大型太阳能电厂可以将太阳的能量集中在装满专用液体盐的巨型热交换器上,这可以保留热量,以便以后用来发电。

在2013年12月的电网存储技术概述中,美国能源部确定了四个挑战阻碍广泛的部署或采用:可靠性和安全证明;合理且公平的法规;行业接受;最后,成本。

包括华盛顿和纽约在内的几个州已经开始推动大型储存计划。

但是,州政府正在努力在政策方面努力,以启动该行业并将其跨越许多这样的驼峰。几个州及其较大的公用事业,尤其是纽约,,,,夏威夷, 和华盛顿- 已经开始推动大型存储计划。在加利福尼亚州,2013年的一项法案要求该州的三个最大公用事业公司在2020年将1.3吉瓦的存储空间纳入电网。

南加州爱迪生是该州最大的公用事业之一,最近公布了该国最大的电池存储系统之一 - 这是一个32兆瓦小时锂离子设施在预计将在几年内产生4,500兆瓦的风能。Other developers in the state have already applied to connect close to twice the amount of California’s new storage mandate, though Anissa Dehamna, a senior research analyst with Navigant Research, cautioned that the queue represented more of a “wish list” than an actual projection of what will get built.

尽管如此,全国仍在刚起步的努力。去年,亚利桑那州的Solana浓缩太阳能电厂开始使用熔融盐储存,使该工厂能够将饲料能力保持在网格上太阳下​​山六个小时。Solana所有者Abengoa Solar的发言人在一封电子邮件中说,该公司还有八个大型工厂,其中涉及类似的储存库或全球高级开发。

最近,宣布了一个巨大的项目,该项目将涉及怀俄明州的一个新风电场,数百英里的新输电线路以及一个15亿美元的压缩空气存储系统,其中涉及犹他州三角洲附近的四个大型地下洞穴。

地下压缩空气存储设施
压缩空气存储将利用能量在压力下将空气泵入广阔的地下水库。太平洋西北国家实验室

“我认为我们正处于证明已经发生的技术并使技术准备在市场上扩展的技术之间的阶段,”Dehamna说。她补充说,公用事业规模的锂离子电池目前在市场准备方面领先于其他技术。

但是David Marcus是一家名为的存储公司的创始人一般压缩说,像他公司的压缩空气技术这样的风场与储存相结合已经是一种具有成本效益的解决方案。他在一封电子邮件中说:“风和适当的存储应该能够提供与新的合并循环燃气厂相同的服务,并且在汽油价格高的地方具有竞争力。”

专家说,犹他州拟议地点的大洞穴中的压缩空气存储可能仍然是一个利基市场,因为它需要非常具体的地下地质。但是,像普通压缩,Sustainx和Lightsail Energy这样的公司正在开发使用各种存储媒体的较小,更模块化的系统,并且可以解决效率损失和其他挑战。这种模块化应用的规模可能从数十个兆瓦到数十个范围。

同时,Flywheels非常适合短期需求,例如在流过电网的电力中平滑电力,或填充,而大型发电厂则越来越大。Dehamna表示,近年来,飞轮技术成本已经大大降低,它们的效率非常高,并且不会面临与电池相同的退化问题。她说:“对于网格频率的二次平衡,飞轮做得非常好。”

可以肯定的是,存储技术开发不仅限于美国。New项目中,Navigant强调的新项目中的362.8兆瓦在北美,欧洲和亚太地区之间几乎均匀地分裂。

全球储能联盟的林指出,尽管存储非常适合将可再生能源纳入现代网格,但它在发展中国家中也可能发挥重要作用,在发展中国家,人们缺乏电力通电和网格却很弱。例如,印度有一个臭名昭著的摇摆电网,是开始努力用于可再生能源集成和农村电气化项目的存储。

一位分析师说:“尚未编写规则,以便可以适当地获利。”

在美国,监管环境仍然落后于行业,以及由储能协会,正在推动改善联邦政策,以激励持续发展存储技术的发展,并消除其整合到电网中的障碍。

“尚未编写规则,以便可以适当地获利,”专注于GTM Research存储的高级电网分析师Ravi Manghani说。

其他专家警告说,将所有这些新兴的存储技术与过时的网格结构结合在一起将是令人生畏的。尽管电池,飞轮和压缩空气存储的成本正在迅速下降,但Navigant的Dehamna表示,辅助成本可能无法保持下去。她说,将存储器连接到网格所需的硬件以及使其正确运行所需的软件仍然需要放置。

Flow Battery生产商业务开发和销售副总裁Richard BrodyPrimus Power说,最近对他的技术的兴趣增加也引起了外围开发人员。他说:“我们看到设备和集成合作伙伴的浓厚兴趣以及开发人员和最终用户在构建新的存储项目中的兴趣。”

2012年,国家可再生能源实验室的地标可再生电力期货研究列出了到2050年,美国认为这是美国80%可再生能源发电的清晰途径。该机构是能源部的一部分,估计需要在80到131个新的吉瓦存储以支持所有的阳光和风力。

对于某些人来说,这是否会通过,但是像一般压缩的David Marcus这样的存储开发人员是乐观的。

他说:“就像风和太阳能之前,成本下降,安装上升,监管机构正在与适当的赔偿互动。”“这些事情融合在一起 - 比许多人想要的要慢,但是它们来了。”