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美國長期儲能技術大有進展,但法規跟不上

國家區域: 美國
資訊類別: 政策法規
商品類別: 儲能
新聞日期: 2020/08/27
商情內容:

長期儲能技術在新構建電網時極為必要,以在能源便宜、豐沛時儲存並在價格高漲或電網需要能源時放電供應;在高負載、尖峰值時能平穩使用長期儲能;取代化石燃料的峰值電廠;並將間歇性再生資源整合到電網內。

長期儲能適用於公用事業、獨立系統營運商 (IOS) 和區域傳輸營運商 (RTOs) 。美國能源智庫分析師表示,大多數公用事業希望能有供電6至12小時的長期儲能系統,可於一天內進行重要的負載。

若希望淘汰化石燃料發電時以太陽光電和風能來平衡美國電網,將需要長期儲能以備需要時提供電力,並在不需要時吸收減少的電力。

儲能興起--鋁離電池優勢
美國儲能市場蓬勃發展,儘管Covid-19疫情蔓延,美國儲能市場仍繼續繁榮。能源分析業者Wood Mackenzie預測美國儲能市場將從2019年的523MW增加至2025年的7.3GW。住宅太陽能安裝業者指出,全國太陽能加儲能比率為15%,而舊金山灣區則高達60%。例如8minute Solar Energy公司(www.8minute.com)等公用事業級開發商,大都是結合儲能與光電。現今儲能市場絕對是以鋰離電池具優勢,但大量新儲能技術正推進市場,在經濟性、功能性上提供更長時效和潛在進展。

新科技--熱儲能係能供電4小時以上的新儲能技術,熱儲能使用多餘的或縮減的電力來為由熔鹽或低溫液體等材料製成的熱電池充電。目前正在開始此技術的業者有:
-加州新創業者Pintail Power在其「液體鹽組合循環體」中使用熔鹽,將熱儲能與現有的渦輪機械和傳熱設備整合,而能將現有峰值和循環設施重新用來做為儲能設備。儲存的熱量用於在需要時產生蒸汽 - 降低天然氣工廠的燃料需求並提高其靈活性。該公司聲稱其快速充電能力加上24小時的緊密型儲存結合與光伏生產結構並列,可對隔夜發電進行脫碳。
-總部總公司位於英國倫敦的Highview Power利用液態空氣儲能,並計劃在美國佛蒙特州北部開發一個50MW/8小時的儲能專案。Highview 使用離峰或多餘電力在零下320°F冷卻和液化空氣,將其液體空氣儲存於絕緣的低壓罐中。俟暴露於常溫後,液態空氣迅速成為氣體,體積膨脹700倍,而供給渦輪機發電。
-麻州Malta’s公司的儲存系統係以充電模式來運轉熱泵--當熱在高溫熔鹽時將電力儲存下來,在放電時,系統作為熱引擎運轉,使用儲存的熱量來發電 。
-新罕布什爾州Brayton Energy正在開發關鍵組件將渦輪機械整合至具有成本競爭力的熱能儲存系統中。Brayton 希望創建一個系統,其中每個渦輪機可同時充當壓縮機和渦輪,在充電和放電循環間交替,以提高效率並降低成本。
-俄亥俄州Echogen公司正在開發使用 CO2 熱泵循環,通過加熱沙石或混凝土等低成本材料儲層將電能轉化為熱能的儲能系統,液態CO2通過高溫儲層泵送至超臨界狀態,然後通過渦輪機膨脹以發電。
-加州新創業者Alumina使用高熱導性、熱容量和低成本的高溫陶瓷材料來存儲和恢復高達 1,500°C 的熱能。
-加州Antora Energy 正在開發一種將高溫熱存儲介質與高效熱光伏電能轉換相結合的熱電池。

新的電化學儲能方法,如流力電池和一些非鋰電池化學品,都具有長效功能。流力電池通過積層電化學電池循環液體電解質,具能持續長達10小時,數萬次循環,最小降解和不限制放電深度的特點。其表現吸引創業投資和研發,唯迄今尚無商業化和競爭力的流力電池產品很少。如Primus、Invinity、住友、UET、ESS和ViZn等流力電池公司,使用各種不同電解質和材料,從鎘、鋅到鐵。雖然產品正在增加,但無法與鋰離相比。

Form Energy正在開發流力電池變種,並得到比爾·蓋茨的Breakthrugh能源風險投資公司支持,已籌集5,000萬美元資金。其第一個商業專案是一個與明尼蘇達州公用事業Great River Energy合作的1 MW併網儲能系統,能夠連續提供 150 小時的額定功率。

重力、空氣和機械方法雖然有些新創失敗,壓縮空氣儲能(CAES)仍是選項。加州洛杉磯水利和電力部選擇 Range Energy 和Mitsubishi Power Systems來開發巨大的地下鹽洞,以儲存高壓空氣(並最終是氫氣),以取代猶他州Delta的 1,900 MW燃煤Intermountin Power Plant的部分能源。
新創業者Gravity Power,Ares Power和Energy Vault等初創業者分別提出水柱、軌道車等低成本或減少能源並能發電的計畫。

德州Quidnet Energy最近達成1,000 萬美元融資並贏得紐約州能源開發局的地質機械抽水蓄能2 MW/20 MWh(10 小時持續時間)合同。Quidnet 希望利用多餘的再生能源將加壓水儲存在乾油氣井的地下,以取代傳統抽水方式。
法規帶動建制,在監管機關要求之前,電力公司很少建制電網規模的儲能,現在公用事業於RPI、RFP 和專案的獎勵下,儲能瞬間熱絡起來。最近華盛頓特區聯邦上訴法院維持聯邦能源管理委員會第841號命令,該命令認為,FERC在其受管制的州際市場擁有對能源儲存的控制,而與分銷層面相連的能源儲存必須能夠選擇處理批發市場問題。

儲能和長期儲能技術已有,但聯邦和州級的監管機關和公用事業委員會仍在調整中。

熱儲能新創業者Pintail Power舉例,由於加州資源充足性(RA)法規的要求,加州的長期儲能技術被鎖定,加州的 RA 只要4小時,業者提供8小時,只能得到4小時的報酬。經濟可行的長期儲能能加速太陽能和風電的普及,提高電網彈性,並有助於穩定能源價格,然在監管機關適應新科技之前,長期儲能仍有段路要走。

發佈日期: 2020/09/07
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