研究 | 高可再生能源系统最廉价的长期存储技术解决方案
发布者:admin | 来源:pv-magazine | 0评论 | 694查看 | 2021-09-01 09:11:13    

美国国家可再生能源实验室 (National Renewable Energy Laboratory) 的研究人员对无风能和太阳能情况下,能够提供最低平准化能源成本为美国西部互联电网提供电力的其他能源技术进行了研究。他们假设可再生能源的渗透率为85%,同时确定了地质氢存储和采用碳捕获存储的天然气联合循环电厂,是120小时续航应用中最廉价的选择。



美国能源部国家可再生能源实验室(NREL)的研究人员对大多数长期能源存储(LDES)技术的成本和效益进行了评估。他们还对柔性发电厂进行了研究,以帮助电力系统应对极高水平的可再生能源渗透。同时,考虑到当前和未来的资金成本情况,他们发现,地质氢存储和采用碳捕获存储(CCS)技术的天然气联合循环(NGCC)发电厂是120小时续航应用中平准化能源成本(LCOE)水平最低的,而抽水蓄能、压缩空气和蓄电池,则是12小时续航应用中最廉价的解决方案。


“由于储能技术将与NG-CC和CCS等低碳发电技术竞争,在无风能和太阳能的情况下为电网提供电力,因此,我们在此篇论文中将它们全部进行了比较”,研究人员Chad Hunter告诉《光伏杂志》记者。“这使得我们可以对论文发表前没有在同一分析中考虑到的技术进行快速比较。”


这项技术-经济分析还考虑了长期能源存储(LDES)技术和美国西部互联电网的柔性发电技术。西部互联电网是一个从加拿大西部延伸到墨西哥加利福尼亚半岛的广域同步电网,在该地区的电力结构中占可再生能源的85%。


“长期能源存储需要庞大的能量容量,其标准的充放电率可以持续续航几天、几周甚至更长的时间”,科学家们解释说,“在这项研究中,柔性发电厂和长期能源存储系统发电设备的规模为100兆瓦,处于当前电厂规模的峰值和负荷响应范围之内。”


LDES系统的额定供电时间从12小时到7天不等,其平准化能源成本(LCOE)是依据当前和未来的资金成本进行计算的。


通过他们的分析,学者们发现,在最长7天的续航时间里,采用CCS技术的NG-CC电厂是最廉价的解决方案,而对于最低门槛12小时续航时间,成本最低的选项是压缩空气存储(CAES)、 锂离子电池、钒氧化还原液流电池、 抽水蓄能(PHS)和抽水热能存储(P-TES),他们表示,这主要是因为以上几项技术的电力相关资金成本适中,且往返效率较高。


“电池很可能在未来的电网储能中发挥重要作用,特别是如果电池价格像我们过去十年看到的那样继续暴跌的话”Hunter解释说,“低成本的长期存储技术,如地质氢存储技术等,将作为短期电池存储技术的有效补充。”


对于四天以上的能源存储技术来说,成本最低的解决方案是传热压缩空气储能(D-CAES)、 NG-CC、采用CCS技术的NG-CC、天然气涡轮(NG-CT)、盐穴氢存储和重荷载车辆质子交换膜(HDV-PEM)可充电燃料电池。他们还确定了抽水蓄能和采用盐穴存储技术的HDV-PEM燃料电池,分别是12小时短期续航和120小时长期续航时间里,平准化能源成本最低的两种技术。


“在支持高可变可再生能源(VRE)电网持续时间超过36小时的技术中,尽管地质储氢系统和采用CCS技术的天然气系统是成本最低的两个技术选项,但它们也同时存在着一些问题”,NREL的研究团队表示,“首先,这两种技术都不能提供最低成本的短期存储(12小时),而在达到高VRE渗透率之前,短期存储将会是存储市场的主导技术;因此,要让市场接受、采纳和学习这两项技术,就必须由其他部门或使用一些案例来进行推动,例如,在重型卡车中使用HDV-PEM燃料电池或在工业应用中部署CCS等。”


NREL团队还表示,在持续时间超过约48小时的情况下,最小化存储资本非常经济实用,LCOE对存储能源容量成本比存储电力容量成本更为敏感。该研究小组最近发表在《焦耳》杂志上的《关于支持高可变可再生能源电网的长期能源储存技术和柔性发电技术的经济分析》一文中,也提到了他们的研究发现。

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