長期儲能難題及其對清潔能源轉型的影響

　　阻礙從基于二氧化碳密集型化石燃料的發電向基于清潔(綠色)能源的可持續生產轉變的一個關鍵因素是如何儲存基本上間歇性產生的能源。

　　在 BXD 的獨家專訪中，總部位于英國曼徹斯特的 Storelectric 首席技術官 Mark Howitt 討論了全球清潔能源轉型的現狀、對長期儲能的需求、氫在國家電網中的地位，以及一種方法消除可再生能源間歇性問題，減少能源浪費，提高效率。

　　BXD：您如何看待電力系統的能源轉型在全球范圍內的進展?

　　MH：在英國、歐洲和北美，可再生和清潔能源以及短期儲能都有巨大的增長。但是長期存儲還沒有建成，這使得電力成本呈指數級增長。普京溢價只是錦上添花。

　　盡管對化石燃料進行了投資，但中國人還在可再生能源和壓縮空氣儲能領域進行了大量投資，盡管成本較高且效率較低，但他們最近已經建造了一個，八個正在籌備中。所以他們的價格并沒有以同樣的方式飆升。

　　世界上大多數其他國家必須迎頭趕上，盡管印度正在努力快速發展可再生能源發電。

　　BXD：需要做些什么來構建足夠的長期存儲?

　　MH：首創的植物需要在所有提供潛在解決方案的技術中得到支持和鼓勵。對他們的支持可能會受到限制，因此只會建造最具成本效益的。然后他們需要適合他們的合同。所有這些技術都有很長的建設周期——最大的問題是電網建立連接所需的時間——并且自然是慣性的，向電網提供一系列無法單獨提供的服務，因此應該一起承包.

　　BXD：請解釋慣性對電力生產的影響。

　　MH：當慣性發電和存儲提供能量(包括平衡服務)時，它們的部件會以計算好的頻率旋轉。因此，它們完全自然地同時提供慣性、其他穩定服務、無功功率和負載、電壓和頻率控制以及恢復服務。如果不提供所有這些，他們就無法提供能量。

　　因此，在這些服務單獨簽訂合同的情況下，慣性發電和存儲合同必須聯系起來。然而，許多人表示，這個問題將通過氫能發電得到解決。

　　BXD：您如何看待氫發電的未來?

　　MH：如果需要季節性儲能——目前尚無定論——那么氫能發電將是必不可少的。但除此之外，從可再生能源發電到電解、氫能發電、再到電網發電的循環，充其量只能達到 40% 左右的效率，目前是 20% 左右，而且實際上可以達到 30% 左右。

　　為此所需的聯合電解存儲和發電設備比我們效率為 68-70% 的“綠色 CAES ”技術更昂貴，因此我認為后者更適合這些應用。

　　氫氣有多種應用，它是最好的。

　　BXD：那些應用程序是什么?

　　MH：氫氣非常適合天然氣網絡：只需對網絡進行最少的修改和升級，就可以實現高達 10-15% 的天然氣混合。除此之外，在您達到 100% 之前，這是不合適的。那是因為混合物只有在燃燒時才有用。但氫氣最適合的應用需要 100% 的純度——燃料電池、運輸、燃料和化學合成、煉鐵、鋼鐵生產等應用。

　　BXD：那么電網如何從 15% 的氫躍升到 100%?

　　MH：通過創建氫工業中心，氫在其中大量生產和使用。順便說一句，這還將最大限度地降低成本和儲氫需求。

　　在氫樞紐內，它以 100% 的濃度通過管道輸送，與濃度限制在 10-15% 的一般天然氣網絡隔離開來。然后，這些樞紐可以擴展到鄰近區域，最終合并為整個電網。

　　氫氣生產商可以利用電網來滿足不斷變化的需求，獲取所有多余的輸出，直到可以通過管道輸送給純氫用戶。他們會轉而這樣做，讓其他生產商取代他們在電網上的位置。這將大大加速氫轉變。

　　BXD：現有的天然氣網絡有很多存儲空間。氫經濟也需要它嗎?如果是這樣，怎么辦?

　　MH：是的，它需要與天然氣網絡一樣多的單位需求存儲，但我相信氫經濟只需要大約一半的需求。那是因為我相信電力經濟將會增長并部分取代它，例如熱泵。

　　但這仍然需要大量的大容量存儲，更何況氫的能量密度大約是甲烷的三分之二。目前可用于儲存如此大量氫氣的唯一方法是在鹽洞中，就像我們至少在最初用于儲存空氣以用于壓縮空氣儲能 (CAES) 的鹽洞一樣。

　　因此，氫氣可以儲存在相鄰的洞穴中，使綜合項目更加高效和具有成本效益。

　　BXD：氫經濟會由可再生能源提供動力嗎?

　　MH：是的，但不是很多人想的那樣。許多人建議使用電解來消除可再生能源發電的間歇性。但總的來說，電解 - 以及大多數使用氫氣的技術 - 不喜歡間歇性，這會降低它們的效率和工廠壽命，同時使所需的投資成倍增加。

　　例如，假設間歇性不會影響效率，如果由 40% 負載系數的海上風力驅動，則需要的電解槽數量是基荷電力驅動的 2.5 倍;33% 負載系數的陸上風能的三倍;17% 負載系數的太陽能則高出 6 倍。

　　因此，使用我們的“綠色 CAES”在間歇性影響電解槽和其他工廠之前消除間歇性是極具成本效益的，同時還能提高效率和工廠壽命。當地氫相關產業的整合度越高，整個產業的效率和成本效益就越高。

氫 CAES TM作為綜合能源系統的一部分。© Storelectric 有限公司

　　除了在世界多個地區的活動外，Storelectric 最近還宣布，它目前正在與中東和北非的一些潛在投資者和合作伙伴進行談判——該地區雄心勃勃的戰略和對可再生能源的投資正在醞釀之中滿足不斷增長的能源需求、促進經濟增長、最大限度地提高社會經濟效益和實現脫碳目標的需要所驅動。

　　該地區不僅具有適宜的地質優勢，而且非常適合利用其幾乎無限的太陽能資源為電力系統和氫經濟提供動力，包括出口氨、甲醇、鋼鐵等綠色產品;還為海水淡化和水處理等基礎設施提供動力。(來源：儲積電)