來源:前瞻網(wǎng) | 0評論 | 4343查看 | 2018-08-01 15:31:00
一對500英尺長的煙囪從加利福尼亞州莫斯蘭丁港口的天然氣發(fā)電廠直插云霄,給這個美麗的海濱小鎮(zhèn)上投下了一層工業(yè)陰影。
然而,如果州監(jiān)管機(jī)構(gòu)簽署,它可能是2020年底世界上最大的鋰離子電池項目的地點,有助于平衡加州電網(wǎng)風(fēng)能和太陽能的波動。
這座300兆瓦的工廠是加利福尼亞州最大的公用事業(yè)公司Pacific Gasand Electric四個巨型鋰離子存儲項目之一,在6月底向加州公用事業(yè)委員會申請批準(zhǔn)??偟膩碚f,它們將為電網(wǎng)增加足夠的存儲容量,為一個月供電大約2,700個家庭(或者存儲每年州政府使用的電力的約0.0009%)。
加州的這個項目是全球越來越多的努力之一,包括特斯拉在南澳大利亞的100兆瓦電池陣列,隨著價格下降和可再生能源發(fā)電量的增加,建造更大的鋰離子存儲系統(tǒng)。它們使人們越來越樂觀地認(rèn)為,這些巨型電池將使風(fēng)能和太陽能能夠取代占比份額大的化石燃料工廠。
但是這種樂觀存在不少問題。專家說,這些電池太昂貴,而且持續(xù)時間不夠長,限制了它們在電網(wǎng)上的作用。隨著更多可再生能源出現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)上,如果我們計劃依靠它們來獲得大量存儲空間——而不是利用碳捕獲技術(shù)轉(zhuǎn)向更廣泛的低碳能源,如核能和天然氣——我們可能會走上一條無法承受的危險道路。
小設(shè)施
根據(jù)麻省理工學(xué)院和阿貢國家實驗室研究人員2016年的一項分析,今天的電池存儲技術(shù)在有限的作用下效果最好,可替代“峰值”發(fā)電廠。這些是較小的設(shè)施,經(jīng)常以天然氣為燃料,可以提供不經(jīng)常運營,在價格和需求高的時候迅速開火。
麻省理工學(xué)院負(fù)責(zé)開發(fā)電網(wǎng)蓄電池的Form Energy聯(lián)合創(chuàng)始人Marco Ferrara說,鋰離子電池可以在未來五年內(nèi)與這些天然氣峰化器進(jìn)行經(jīng)濟(jì)競爭。
“天然氣生產(chǎn)業(yè)務(wù)已接近尾聲,鋰離子電池是一個很好的替代品?!彼f。
這種峰化器正是大多數(shù)新的和即將推出的鋰離子電池項目旨在填補的角色。事實上,加州的倉儲項目最終可能取代該地區(qū)的三個天然氣設(shè)施,其中兩個是峰化器工廠。
但是,除了這個外,電池遇到了真正的瓶頸。2016年研究的作者發(fā)現(xiàn),當(dāng)大量電池存儲添加到電網(wǎng)中時,回報會急劇下降。他們的結(jié)論是,將電池存儲與可再生電廠耦合,是大型、靈活的煤炭或天然氣聯(lián)合循環(huán)電廠的“弱替代品”,這種電廠可隨時開發(fā),連續(xù)運行,并改變產(chǎn)量水平,以滿足一整天不斷變化的需求。
鋰離子技術(shù)不僅對于這個而言過于昂貴,而且電池壽命有限意味著它不適合在幾天、幾周甚至幾個月內(nèi)填補風(fēng)能和太陽能發(fā)電的空白。
這個問題在加利福尼亞尤其嚴(yán)重,在秋季和冬季,風(fēng)能和太陽能都會急劇下降。這是季節(jié)性模式的樣子:
這導(dǎo)致了一個嚴(yán)重的問題:當(dāng)可再生能源在電網(wǎng)上達(dá)到高水平時,你需要遠(yuǎn)遠(yuǎn)更多的風(fēng)能和太陽能發(fā)電廠在高峰時段產(chǎn)生足夠的多余電力,以保持電網(wǎng)在長時間的季節(jié)性下降中運行,JesseJenkins說,他是該研究的合著者和能源系統(tǒng)研究員。反過來,這需要電池可以一直存儲它,直到需要它為止。
這最終會是一筆天文數(shù)字。
加州還在夢想著
加州長期以來無法忽視這些問題。該州已經(jīng)有望在2020年之前從清潔來源獲得50%的電力,立法機(jī)構(gòu)再次考慮一項法案,要求它到2045年達(dá)到100%。為了使問題復(fù)雜化,監(jiān)管機(jī)構(gòu)在1月份投票決定關(guān)閉該州最后一座核電站,這是一種無碳能源,提供24%的PG&E能源。這將使加州嚴(yán)重依賴可再生能源來實現(xiàn)其目標(biāo)。
總部位于波士頓的能源政策智庫Clean Air Task Force最近發(fā)現(xiàn),加州可再生能源達(dá)到80%的標(biāo)志意味著夏季將有大量的剩余發(fā)電,960萬兆瓦時的能源需要儲存。達(dá)到100%將需要3630萬。
該州目前總共擁有150,000兆瓦時的能源儲存。(這主要是抽水電蓄電池,只占很小一部分電池。)
建立達(dá)到該州目標(biāo)所需的可再生能源發(fā)電和儲存水平將成倍地推高成本,從50%的每兆瓦時49美元增加到100%的1,612美元。
而且還是假設(shè)鋰離子電池的成本約為現(xiàn)在的三分之一。
“該系統(tǒng)完全由存儲成本占主導(dǎo)地位。”Clean Air Task Force高級顧問史蒂夫·布里克說?!澳憬ㄔ爝@個巨大的存儲機(jī)器,你在年中填滿,然后浪費掉它。這是一項巨大的資本投資,很少得到利用?!?/div>
這些將大大增加消費者的電費。
“你必須停下來問問自己:‘公眾會支持表這一點嗎?’”布里克說。
同樣,今年早些時候在能源與環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域的一項研究發(fā)現(xiàn),滿足美國80%的風(fēng)能和太陽能用電需要全國范圍的高速傳輸系統(tǒng),可以平衡數(shù)百英里的可再生能源發(fā)電,或12小時整個系統(tǒng)的電力存儲。
按照目前的價格,這種規(guī)模的電池存儲系統(tǒng)將花費超過2.5萬億美元。
一個可怕的價格標(biāo)簽
當(dāng)然,更便宜和更好的網(wǎng)格存儲是可能的,研究人員和初創(chuàng)公司正在探索各種可能性。最近從比爾·蓋茨的Breakthrough Energy Ventures獲得資金的Form Energy,正試圖開發(fā)具有更長持續(xù)時間的含水硫磺液流電池,其成本可能是鋰離子電池的五分之一。
Ferrara的模型已經(jīng)發(fā)現(xiàn),這種電池可以使可再生能源為大多數(shù)電網(wǎng)提供90%的電力需求,成本僅略高于今天。
但是,對于那些類型的電池突破來說是危險的——即使Form Energy或其他公司確實有將其拉低,成本仍會指數(shù)上升超過90%的門檻,F(xiàn)errara說。