鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:606次 | 2021年11月09日
高峰和低谷耗電差異大,為什么發(fā)電廠不用鋰離子電池呢?
發(fā)電高峰時(shí)用鋰離子電池輸出電力,低峰時(shí)存儲(chǔ)電力,這是一個(gè)美好但不現(xiàn)實(shí)的夢(mèng)想。很快,MossLandingPowerPlant就會(huì)成為世界最大的鋰離子電池項(xiàng)目。在加州MossLanding港口有一個(gè)天然氣發(fā)電廠,里面有兩個(gè)500英尺高的煙囪,它是工業(yè)的象征,當(dāng)日光照耀時(shí),它將長(zhǎng)長(zhǎng)的影子投射到海邊美麗的小鎮(zhèn)。
假如州監(jiān)管機(jī)構(gòu)簽字情意,那么在2020年年末之前,電廠就會(huì)變成世界上最大的鋰電子項(xiàng)目,加州電網(wǎng)的風(fēng)能和太陽(yáng)能一直不平衡,波動(dòng)太大,電池廠可以起到平衡用途。
這座廠的規(guī)模達(dá)到300兆瓦,是太平洋電氣公司(PacificGasandElectric)四個(gè)大型鋰離子電池存儲(chǔ)項(xiàng)目中的一個(gè),太平洋電氣公司是加州最大的公共事業(yè)公司,六月末,它提出申請(qǐng),希望加州公共事業(yè)委員會(huì)能核準(zhǔn)項(xiàng)目。一旦建成,電池廠可以存儲(chǔ)大量電力,每月供2700戶家庭使用,換算一下,它的存儲(chǔ)能力相當(dāng)于加州每年用電量的0.0009%。
因?yàn)閮r(jià)格下跌,可再生發(fā)電量新增,全球各地都在修建大型鋰離子電池存儲(chǔ)基地,加州項(xiàng)目只是其中之一,特斯拉也在南澳大利亞修建電池存儲(chǔ)基地,容量100兆瓦。大家越來(lái)越樂(lè)觀,未來(lái),巨大的電池會(huì)存儲(chǔ)風(fēng)力電能和太陽(yáng)能電力,替代更多的化石燃料發(fā)電廠。
雖然前景看起來(lái)美好,但是有一個(gè)問(wèn)題還沒(méi)有解決。電池太貴了,而且壽命也不長(zhǎng),專家認(rèn)為,這些缺點(diǎn)限制了電池在電網(wǎng)中的用途。當(dāng)可再生電力越來(lái)越多,假如只是依靠電池存儲(chǔ),而不是讓其它低碳能源也貢獻(xiàn)更大的力量(比如核能、引入低碳技術(shù)的天然氣能源),最終成本肯定很高,無(wú)法承擔(dān)。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
小項(xiàng)目
麻省理工學(xué)院和阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室2016年在分析報(bào)告中指出,即使是在最好的情況下,現(xiàn)今的電池存儲(chǔ)技術(shù)用途也有限,只相當(dāng)于峰值發(fā)電廠的替補(bǔ)。峰值發(fā)電廠規(guī)模一般比較小,現(xiàn)今重要由由天然氣驅(qū)動(dòng),可以不間斷運(yùn)行,當(dāng)價(jià)格下跌、需求新增時(shí),它可以快速啟用。
FormEnergy聯(lián)合創(chuàng)始人MarcoFerrara認(rèn)為,在未來(lái)5年內(nèi),鋰離子電池在經(jīng)濟(jì)上就可以與峰值發(fā)電廠競(jìng)爭(zhēng)了。FormEnergy是從MIT分拆出來(lái)的公司,專門(mén)開(kāi)發(fā)電網(wǎng)存儲(chǔ)電池。
MarcoFerrara認(rèn)為:“燃?xì)夥逯惦姀S將會(huì)消亡,鋰離子電池項(xiàng)目是很好的替代者?!?/p>
許多即將啟動(dòng)的新鋰離子電池項(xiàng)目本來(lái)就是想取代峰值電廠。在加州地區(qū)有兩個(gè)天然氣峰值電廠,新的鋰離子電池存儲(chǔ)項(xiàng)目就是想取代它們。
標(biāo)稱電壓:28.8V
標(biāo)稱容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測(cè)繪、無(wú)人設(shè)備
除此之外,電池項(xiàng)目還有其它問(wèn)題。2016年的報(bào)告指出,假如往電網(wǎng)新增大量電池存儲(chǔ)裝置,收益會(huì)急劇下降。報(bào)告認(rèn)為,有關(guān)靈活的大型燃煤發(fā)電廠或者天然氣聯(lián)合循環(huán)電廠來(lái)說(shuō),將電池存儲(chǔ)裝置與可再生電廠結(jié)合效果不好。結(jié)合之后,電廠可以在任何時(shí)候啟動(dòng),不間斷運(yùn)行,而且輸出的電力可以根據(jù)要變化。
鋰離子電池太貴是一個(gè)缺點(diǎn),不只如此,它的壽命也有限,當(dāng)風(fēng)電、太陽(yáng)能電力枯竭時(shí),假如想用電池彌補(bǔ)缺口,持續(xù)幾天、幾周甚至幾個(gè)月彌補(bǔ),效果并不是理想。
在加州問(wèn)題尤其明顯,因?yàn)樵谇锾?、冬天的幾個(gè)月里,風(fēng)電和太陽(yáng)能電力都會(huì)迅速減少。
假如可再生電力占到加州電力的80%(一半風(fēng)電,一半太陽(yáng)能電力),那到了夏季末時(shí),發(fā)電量會(huì)大量減少。報(bào)告聯(lián)合作者JesseJenkins認(rèn)為,這一現(xiàn)狀會(huì)帶來(lái)一個(gè)問(wèn)題,當(dāng)可再生電力在電網(wǎng)中的比例達(dá)到高時(shí),你要超多的風(fēng)能、太陽(yáng)能電廠全力發(fā)電,在高峰時(shí)間盡可能多發(fā)一些電,這樣才能度過(guò)漫長(zhǎng)枯竭期。所以說(shuō),加州要大量電池才能將多余電力存儲(chǔ)起來(lái),以備枯竭時(shí)使用。
加州夢(mèng)
從長(zhǎng)期來(lái)看,這些問(wèn)題是加州無(wú)法忽視的。加州已經(jīng)制定計(jì)劃,準(zhǔn)備在2020年之前將清潔能源的比重提高到50%,立法機(jī)構(gòu)甚至還考慮到2045年時(shí)進(jìn)一步將比例提高到100%。情況很復(fù)雜,一月份,監(jiān)管機(jī)構(gòu)投票,決定關(guān)閉加州最后一座核電廠,它發(fā)的電占太平洋電氣公司能源供應(yīng)的24%。關(guān)閉之后,加州假如想達(dá)到目標(biāo)就會(huì)更加依賴可再生能源。
波士頓能源政策智庫(kù)CleanAirTaskForce認(rèn)為,在加州,假如想讓可再生電力的比重達(dá)到80%,必須在夏天的幾個(gè)月收集大量剩余發(fā)電量,相當(dāng)于存儲(chǔ)電能960萬(wàn)兆瓦時(shí)。假如比重達(dá)到100%,要存儲(chǔ)3630萬(wàn)兆瓦時(shí)。
目前加州存儲(chǔ)的電量只有15萬(wàn)兆瓦時(shí),重要通過(guò)水力發(fā)電存儲(chǔ),只有少量用電池存儲(chǔ)。
假如可再生電力占到加州電力的80%,在夏天高峰期,要收集800萬(wàn)兆瓦時(shí)的剩余電力。要生產(chǎn)這么多的再生電力,而且還要存儲(chǔ)起來(lái),成本肯定是天文數(shù)字,假如要讓比重占到50%,每兆瓦時(shí)電力的成本約為49美元,假如要達(dá)到100%,成本升到1612美元。
這種假設(shè)是建立在一個(gè)前提之上的:鋰離子電池價(jià)格與現(xiàn)在價(jià)格相比下降三分之二。
假如可再生電力占到總電力相當(dāng)大的部分,加州能源系統(tǒng)的成本肯定會(huì)大幅攀升。CleanAirTaskForce高級(jí)顧問(wèn)SteveBrick說(shuō):“存儲(chǔ)成本會(huì)成為系統(tǒng)的重要成本。你要打造龐大的存儲(chǔ)機(jī)器,年中時(shí)存儲(chǔ)電力,稍后釋放。因?yàn)橥顿Y太大,實(shí)用性不強(qiáng)?!?/p>
建設(shè)成本太高,肯定會(huì)導(dǎo)致消費(fèi)者電價(jià)上升。Brick說(shuō):“你必須停下來(lái)問(wèn)一問(wèn)自己:‘有公眾會(huì)支持嗎?’”
年初時(shí),Energy&EnvironmentalScience也在報(bào)告中指出,假如想讓風(fēng)電、太陽(yáng)能電力在美國(guó)總電力中占據(jù)80%的份額,有兩種辦法可以選擇,第一種,在全國(guó)范圍內(nèi)建設(shè)一個(gè)高速傳送系統(tǒng),在幾百英里遠(yuǎn)的范圍內(nèi)平衡再生電力發(fā)電量,第二種方法,讓整套系統(tǒng)存儲(chǔ)12小時(shí)的電力。
假如按照目前的價(jià)格計(jì)算,建立一個(gè)此等規(guī)模的電池存儲(chǔ)系統(tǒng)至少要2.5萬(wàn)億美元。
高昂的價(jià)格
當(dāng)然,建設(shè)更便宜、更棒的網(wǎng)格存儲(chǔ)系統(tǒng)是有可能的,研究人員、創(chuàng)業(yè)公司已經(jīng)在研究各種可能性。FormEnergy最近拿到了BreakthroughEnergyVentures的投資(它的資金來(lái)自蓋茨),公司正在開(kāi)發(fā)水硫流電池,使用壽命更長(zhǎng),成本只有鋰離子電池的五分之一。
Ferrara通過(guò)建模發(fā)現(xiàn),假如電池成功推向市場(chǎng),在大多的電網(wǎng)內(nèi)可以讓再生電力占到需求的90%,成本只比今天高一點(diǎn)點(diǎn)。
不過(guò)Ferrara認(rèn)為,假如將賭注押在這樣的電池突破上,風(fēng)險(xiǎn)相當(dāng)大,即使FormEnergy或者其它公司推出產(chǎn)品,一旦超出90%的比例,成本也可能會(huì)上升很多很多。
Jenkins說(shuō):“風(fēng)險(xiǎn)在于,假如想讓電力深度脫碳,成本可能會(huì)上升到很高的程度,讓公眾無(wú)法承受,不能朝著零碳排放的目標(biāo)繼續(xù)前進(jìn)。”