长期储能难题及其对清洁能源转型的影响

　　阻碍从基于二氧化碳密集型化石燃料的发电向基于清洁(绿色)能源的可持续生产转变的一个关键因素是如何储存基本上间歇性产生的能源。

　　在 BXD 的独家专访中，总部位于英国曼彻斯特的 Storelectric 首席技术官 Mark Howitt 讨论了全球清洁能源转型的现状、对长期储能的需求、氢在国家电网中的地位，以及一种方法消除可再生能源间歇性问题，减少能源浪费，提高效率。

　　BXD：您如何看待电力系统的能源转型在全球范围内的进展?

　　MH：在英国、欧洲和北美，可再生和清洁能源以及短期储能都有巨大的增长。但是长期存储还没有建成，这使得电力成本呈指数级增长。普京溢价只是锦上添花。

　　尽管对化石燃料进行了投资，但中国人还在可再生能源和压缩空气储能领域进行了大量投资，尽管成本较高且效率较低，但他们最近已经建造了一个，八个正在筹备中。所以他们的价格并没有以同样的方式飙升。

　　世界上大多数其他国家必须迎头赶上，尽管印度正在努力快速发展可再生能源发电。

　　BXD：需要做些什么来构建足够的长期存储?

　　MH：首创的植物需要在所有提供潜在解决方案的技术中得到支持和鼓励。对他们的支持可能会受到限制，因此只会建造最具成本效益的。然后他们需要适合他们的合同。所有这些技术都有很长的建设周期——最大的问题是电网建立连接所需的时间——并且自然是惯性的，向电网提供一系列无法单独提供的服务，因此应该一起承包.

　　BXD：请解释惯性对电力生产的影响。

　　MH：当惯性发电和存储提供能量(包括平衡服务)时，它们的部件会以计算好的频率旋转。因此，它们完全自然地同时提供惯性、其他稳定服务、无功功率和负载、电压和频率控制以及恢复服务。如果不提供所有这些，他们就无法提供能量。

　　因此，在这些服务单独签订合同的情况下，惯性发电和存储合同必须联系起来。然而，许多人表示，这个问题将通过氢能发电得到解决。

　　BXD：您如何看待氢发电的未来?

　　MH：如果需要季节性储能——目前尚无定论——那么氢能发电将是必不可少的。但除此之外，从可再生能源发电到电解、氢能发电、再到电网发电的循环，充其量只能达到 40% 左右的效率，目前是 20% 左右，而且实际上可以达到 30% 左右。

　　为此所需的联合电解存储和发电设备比我们效率为 68-70% 的“绿色 CAES ”技术更昂贵，因此我认为后者更适合这些应用。

　　氢气有多种应用，它是最好的。

　　BXD：那些应用程序是什么?

　　MH：氢气非常适合天然气网络：只需对网络进行最少的修改和升级，就可以实现高达 10-15% 的天然气混合。除此之外，在您达到 100% 之前，这是不合适的。那是因为混合物只有在燃烧时才有用。但氢气最适合的应用需要 100% 的纯度——燃料电池、运输、燃料和化学合成、炼铁、钢铁生产等应用。

　　BXD：那么电网如何从 15% 的氢跃升到 100%?

　　MH：通过创建氢工业中心，氢在其中大量生产和使用。顺便说一句，这还将最大限度地降低成本和储氢需求。

　　在氢枢纽内，它以 100% 的浓度通过管道输送，与浓度限制在 10-15% 的一般天然气网络隔离开来。然后，这些枢纽可以扩展到邻近区域，最终合并为整个电网。

　　氢气生产商可以利用电网来满足不断变化的需求，获取所有多余的输出，直到可以通过管道输送给纯氢用户。他们会转而这样做，让其他生产商取代他们在电网上的位置。这将大大加速氢转变。

　　BXD：现有的天然气网络有很多存储空间。氢经济也需要它吗?如果是这样，怎么办?

　　MH：是的，它需要与天然气网络一样多的单位需求存储，但我相信氢经济只需要大约一半的需求。那是因为我相信电力经济将会增长并部分取代它，例如热泵。

　　但这仍然需要大量的大容量存储，更何况氢的能量密度大约是甲烷的三分之二。目前可用于储存如此大量氢气的唯一方法是在盐洞中，就像我们至少在最初用于储存空气以用于压缩空气储能 (CAES) 的盐洞一样。

　　因此，氢气可以储存在相邻的洞穴中，使综合项目更加高效和具有成本效益。

　　BXD：氢经济会由可再生能源提供动力吗?

　　MH：是的，但不是很多人想的那样。许多人建议使用电解来消除可再生能源发电的间歇性。但总的来说，电解 - 以及大多数使用氢气的技术 - 不喜欢间歇性，这会降低它们的效率和工厂寿命，同时使所需的投资成倍增加。

　　例如，假设间歇性不会影响效率，如果由 40% 负载系数的海上风力驱动，则需要的电解槽数量是基荷电力驱动的 2.5 倍;33% 负载系数的陆上风能的三倍;17% 负载系数的太阳能则高出 6 倍。

　　因此，使用我们的“绿色 CAES”在间歇性影响电解槽和其他工厂之前消除间歇性是极具成本效益的，同时还能提高效率和工厂寿命。当地氢相关产业的整合度越高，整个产业的效率和成本效益就越高。

氢 CAES TM作为综合能源系统的一部分。© Storelectric 有限公司

　　除了在世界多个地区的活动外，Storelectric 最近还宣布，它目前正在与中东和北非的一些潜在投资者和合作伙伴进行谈判——该地区雄心勃勃的战略和对可再生能源的投资正在酝酿之中满足不断增长的能源需求、促进经济增长、最大限度地提高社会经济效益和实现脱碳目标的需要所驱动。

　　该地区不仅具有适宜的地质优势，而且非常适合利用其几乎无限的太阳能资源为电力系统和氢经济提供动力，包括出口氨、甲醇、钢铁等绿色产品;还为海水淡化和水处理等基础设施提供动力。(来源：储积电)