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创新的电网级储能系统——重力反馈电池

时间:2019-09-07 来源: 关键字:储能技术   光伏发电   储能系统   

在科技的发展道路上,离不开能源的助力,特别是再科技飞速发展的今天,而地球上的能源有限,就需要科研人员不断开发新能源,这就再当下最需要研发太阳能的使用。风和太阳能,都是当红的可再生能源,不过遇到风不吹、阳光不足,发电机就会“罢工”;另一个尴尬是,如果发电充足而一时却用不掉,就得想法子将电能储存起来。

有人想到抽水储能,在用电负荷低的时段利用多余电力驱动,将下池水库的水抽到上池水库,以便在能量需求高的时段下冲发电。这种将电能转化成重力势能储存起来的形式,综合效率在70%到85%之间,帮助电力系统调峰填谷,应对紧急事故。瑞士的能源库公司(EnergyVault)有了异曲同工的想法,他们推出了创新的电网级储能系统——重力反馈电池,将势能储存在巨大的混凝土砌块塔中,需要时将砌块放下,发电释放能量。

部署在风力发电场的重力反馈电池塔,在现场,只见众多混凝土块垒成了摩天大楼般的塔。现在是电力充裕的时段,也就是储能阶段,一架六臂起重机将积木一块块从地上抬起,往塔的高处堆放。堆放显然是有规律的,大吊车也显然深谙其道,有条不紊地自主操作。在基地上形成的塔逐渐升高变大,势能被储存在其中。

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需要这个系统释放能量时,让起重机抓起适量的混凝土块,放回地面(当然也是指定位置),砌块下降时的动能就会转换成电能以供利用(附图从左到右显示了满载到逐步释放能量过程中巨塔的变化)。奇妙的是,看起来大而笨重的起重机,可以在2.9秒内让系统发出电力。有专门的算法来校准和控制储能/放电循环,系统的能量往返综合效率可以高达约90%。

混凝土塔储电的容量取决于系统的大小,最高可达到35兆瓦时,峰值功率4兆瓦。第一个能源库系统将由塔塔电力公司于2019年在印度部署,规模就是35兆瓦时的。该系统是模块化的,便于部署多塔来提高容量。由于依靠砌块堆叠,不像化学储存系统那样会降解,或“泄漏”能量。能源库公司表示混凝土砌块不会随时间而退化,应该有30到40年的寿命。当然也有质疑者认为砌块多年暴露在空气中会较快磨损。另一个反对理由是:混凝土是最具环境破坏力的材料之一,建造砌块本身就可能留下巨大的碳足迹。但公司称,砌块由原本作为垃圾填埋的混凝土碎块制成,以降低成本,减少材料的浪费。它表示还会针对不同地区相应改动,在复合材料中多选用当地本待处理的废料。

储存间歇性可再生能源(如风能和太阳能)产生的电力,眼下已经有多种方案,比如特斯拉在澳大利亚的巨大锂离子电池。而德国在地下盐穴中建造的全球最大氧化还原液流电池brine4power,将电能储存在液态电解质中,建成后可为7.5万个家庭供能。能源库系统认为自己系统的每千瓦时成本应该能低于其他存储系统。如果某一天人们能高效利用太阳能,相信能解决很大的能源问题,毕竟太阳能是符合可持续发展战略的,能保证人类的永续发展,需要我们科研人员更加努力。

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