在鋰離子電池為主導的儲能市場中 還有那些儲能技術正在滲透進來？
時間:2019-12-02 09:22來源:中國儲能網 作者:劉伯洵
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自從上世紀90年代末以來，美國電力行業在減少溫室氣體排放方面面臨越來越大的的壓力。由于各州政府提供的激勵措施、美國聯邦稅收優惠政策，以及成本不斷下降，在可再生能源發電迅速增長之后，人們更加關注儲能系統的應用，以確保風力發電和太陽能發電穩定可靠地為負荷服務，并提供電力輔助服務。
在這一領域，鋰離子電池儲能系統目前占據主導地位。但是一些分析家認為，鋰離子電池儲能系統還不足以完全支持接入電網的可再生能源發電設施，而且其他儲能技術也在增加部署，其中包括重力儲能系統、氫儲能以及液流電池等。
大容量儲能技術
自從1890年以來，抽水蓄能已成為大容量儲能的主要選擇，而到2017年底，美國總共部署了裝機容量約為22GW抽水蓄能設施。美國國家可再生能源實驗室分布式能源系統和儲能分析小組經理Nate Blair表示，壓縮空氣儲能系統（CAES）是大容量儲能系統的另一個主要選擇。
但是，這兩種儲能系統都是資本密集型的資產，并且受到地理位置的限制。為了滿足日益增長的可靠、廣泛和廉價的小規模儲能需求，電池儲能系統已經成為能源開發商的默認選擇。
如今，鋰離子電池儲能系統已經成為市場主流，但今年4月，亞利桑那州公共事業廠商APS公司的一個裝機容量為2MW鋰離子電池儲能設施起火并發生爆炸，凸顯了電池儲能系統具有火災隱患問題。而電池儲能系統的未來發展可以從APS公司去年2月發布的計劃中看到一些端倪，到2025年，該公司計劃增加部署裝機容量為850MW的儲能系統。
但一些能源開發商正在尋求采用替代儲能系統。
替代儲能技術能否取得進展？
在儲能市場中，除了電池儲能系統之外，還有其他的儲能技術，其中包括熱儲能和重力儲能等技術。
2018年11月，總部位于瑞士的Energy Vault公司推出了其電網規模的重力儲能系統，成為了儲能市場的最新進入者之一。該公司的重力儲能系統采用起重機吊裝混凝土磚塊進行儲能。其儲能原理與抽水蓄能設施類似。
通常，Energy Vault公司的儲能系統采用附近的太陽能發電場或其他可再生能源的電力。該公司首席執行官兼聯合創始人Robert Piconi表示，該儲能系統可以在幾毫秒內響應電網運營商的電力需求。與抽水蓄能設施一樣，其重力儲能系統可提供長時儲能。
該公司在發布的新聞稿表示，該儲能系統使可再生能源能夠以低于化石燃料成本提供基本負荷電力。
Piconi表示，“自從我們在2018年11月推出這種儲能系統以來，客戶對我們的市場反應非常積極。投資商Cemex Ventures公司和軟銀遠景基金也為此提供資金支持。我們最近獲得軟銀愿景基金的1.1億美元B輪投資，該投資于2019年7月結束。”
更多基于重力的儲能系統
儲能初創廠商北美先進鐵路儲能（ARES）公司旨在提供所謂的鐵路儲能。該公司正在開發名為Trainline和Ridgeline兩種重力儲能系統。
ARES公司在內華達州Nye縣開發一個裝機容量為50MW的 Trainline儲能系統，采用運行在5.5英里長、平均坡度為7％鐵路軌道上的六列電力機車。每列由兩輛機車和7個總重達1550噸的車廂組成，列車運行時，利用第三條軌道從電網中獲取電力，驅動電動機向高處運行。而在返回時，再生制動系統產生電力，電動機成為發電機，通過第三條軌道將電力傳輸給電網。
ARES公司首席開發官Russ Weed說：“Trainline儲能系統本身的響應時間為10～15秒，其速度不如電池儲能系統快，但是Trainline儲能系統可以與超級電容器或電池配套使用，因此響應時間可以達到4秒或更短。”
他補充說，“Trainline儲能系統在加利福尼亞進行了試點，因此內華達州的開發就是一個示范。到2020年底，我們的目標是完成建設。該計劃是讓Trainline儲能系統最終由可再生能源提供動力。”
研究人員正在研究其他重力儲能技術。根據最近發表在學術期刊《能源》雜志上的一項研究，使用山地也是一種可行的儲能方法，比鋰離子電池儲能系統的儲能時間更長，可以更大規模地儲存能源，并證明對微電網、島嶼和電力成本高的地區具有經濟吸引力。
氫氣作為儲能替代品
三菱日立電力系統公司（MHPS）和合作伙伴Magnum Development公司在去年5月宣布，計劃開發世界上規模最大的可再生能源儲能系統。其先進清潔儲能（ACES）項目將使用可再生的氫氣開發裝機容量為1,000MW的完全采用清潔能源的儲能系統。
ACES項目將在電網規模上部署四種類型的清潔能源：可再生氫氣、壓縮空氣儲能（CAES）、大型液流電池、固體氧化物燃料電池。三菱日立電力系統公司總裁兼首席執行官Paul Browning在一份聲明中說：“我們開發的儲能技術的儲能時間更長。”
該項目將在猶他州中部部署，Magnum Development公司目前擁有五個用于存儲氫氣的鹽穴，并正在開發先進清潔儲能（ACES）和可再生氫氣技術。
三菱日立電力系統公司（MHPS）公司高級總監Mike McManu表示，對于先進清潔儲能（ACES），將利用可再生資源生產氫氣。
他補充說，“氫氣是長期儲存能量的極佳介質，因為它不會隨時間推移而降解，就像電池一樣。例如，我們可以通過太陽能將水進行電解來分離出氧氣和氫氣，然后將純凈的氫氣以一定壓力儲存在洞穴中，然后在需要時可以利用氫氣通過燃氣輪機或燃料電池中提供電力。我們還可以將氫氣與天然氣混合，以減少天然氣發電的碳足跡。因此，儲存在鹽穴中的氫氣是一種儲能替代物。它用于在燃料電池中產生無碳電能，并降低碳排放。”
McManus表示，液流電池將存儲來自太陽能和風能的可再生能源，并在需要時將電能釋放回電網，通常可以儲能6到12個小時，其儲能時間比鋰離子電池儲能系統更長。
McManus說：“我們開發的儲能解決方案具有顯著的經濟優勢。我們可以在一個洞穴中存儲相當于容量100GMWh的氫氣，然后構建70多個這樣的鹽穴，從而創造非常可觀的存儲容量，可以用作可調度的電力。”
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