全球储热领域近况概览

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西门子能源与EnergyNest已建立长期合作伙伴关系,为工业客户开发储热解决方案。这两家公司正在探索如何利用过量的可再生电力给热电池充电,然后在需要供电时释放出蒸汽,从而降低发电厂对天然气的需求,并同时提高灵活性。

利基技术

长期以来,人们一直认为储热是实现脱碳的至关重要一步,但是该技术的市场仍然小众且成本高昂。西门子和EnergyNest这次一致认同这一现实,并表示有意创建模块化和标准化的储热系统,改善这种技术的效率和经济性,达到一个可扩展的模型。

目前,储热市场价值为43.5亿美元,在能源领域只占很小一部分。尽管现在这种技术因效率有限和项目经济性不足而受阻,但其支持者仍坚持认为与锂离子电池相比,储热技术可以实现更高的功率容量、更长的周期寿命,以及更好的整体系统可靠性。

而今在储热领域开展探索的并非只有西门子和EnergyNest。其他还有哪些创新正在进行之中,有望将这种利基技术引入主流?

发展阶段

不仅私人公司在寻求扩大储热市场的规模,美国国家可再生能源实验室(NREL)启动了一个旨在提高储热效率的项目,利用这种能量形式来驱动涡轮发电机组。具体来说,NREL正努力开发一种使用电力为高性能热交换器供电的系统,它会将成本低廉的固体颗粒加热到1100摄氏度以上。这些颗粒将在绝缘筒仓中存储长达几天时间。当需要电力时,炽热的颗粒将通过流化床热交换器,加热工作流体,从而驱动连接到发电机的布雷顿联合循环涡轮机。

而Brayton Energy公司目前正在开发一种“关键组件”,以将涡轮机械集成到具有成本竞争力的储热系统中。这意味着他们正尝试创建这样一种系统——在其中的每个涡轮机械阶段被设计为既充当压缩机又充当涡轮机,在充放电循环之间交替工作。系统采用简化和合并的零部件,有望提高效率并降低资金成本。

2018年,Echogen开始开发一种储能系统。据该公司称,这种系统使用二氧化碳热泵循环来加热作为“储热库”的如沙子或混凝土等低成本材料,从而将电能转化为热能。然后储热库能留住热能,并在需要时将热能转换回电能。在发电阶段,他们将液态二氧化碳泵送通过高温状态下的储热库,使它变成超临界状态,此后它就会膨胀地通过涡轮机,让储存的热能实现发电的目的。

这三个开发项目均得到了美国能源部高级能源研究计划署(ARPA-E)的一系列准竞争性拨款,以期将长期储能成本降低至每千瓦时5美分。这些资金不仅仅包括储热项目,此前《光伏》杂志也曾报道过。

虽然储热技术开发与研究非常具有吸引力,但离进入商业项目和完全实现的解决方案阶段还有相当大的距离。

熔融铝

瑞典初创公司Azelio选择了将能量存储于熔融铝之中,并已在商业化熔融储能项目方面取得了突破。公司的一种储热解决方案已安装在摩洛哥580兆瓦的Noor Ouarzazate太阳能综合发电站(包括510兆瓦的聚光太阳能发电和70兆瓦的光伏)。Azelio的技术使用电能将回收的铝加热到600摄氏度。在需要储热单元供电时,所存储的热能将通过传热流体被传输至一台斯特林发动机。

就在上周,这家公司与美国Trimark Associates签署了一项理解备忘录,内容是Azelio储热装置的容量将在2025年时超过45兆瓦,而Trimark作为系统集成商,帮助Azelio在美国市场立足。首批项目的目标是2021年落地150千瓦,然后分别在2022年至2025年,每年部署3兆瓦、6兆瓦、12兆瓦和24兆瓦。

硅的1414度

总部位于澳大利亚阿德莱德的1414 Degrees是一家熔融硅储热公司,致力于为需求在10兆瓦时到1吉瓦时的客户提供储热解决方案。公司得名于储热的硅所能达到的温度——1414摄氏度。

公司于2019年底收购了SolarReserve Australia II公司,成为业界热议焦点,因为后者是南澳大利亚州奥古斯塔港(Port Augusta)附近的Aurora太阳能项目的所有者。这个220兆瓦的项目由70兆瓦的光伏设施和150兆瓦的聚光太阳能设施组成。1414 Degrees正申请政府批准增加400兆瓦光伏设施来扩展规模。

公司打算计划在Aurora项目中试点其TESS-GRID储热技术,并为电网提供稳定的电力。

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来源:www.pv- magazine.com