阻礙從基于二氧化碳密集型化石燃料的發(fā)電向基于清潔(綠色)能源的可持續(xù)生產(chǎn)轉(zhuǎn)變的一個(gè)關(guān)鍵因素是如何儲(chǔ)存基本上間歇性產(chǎn)生的能源。
在 BXD 的獨(dú)家專訪中，總部位于英國曼徹斯特的 Storelectric 首席技術(shù)官 Mark Howitt 討論了全球清潔能源轉(zhuǎn)型的現(xiàn)狀、對(duì)長期儲(chǔ)能的需求、氫在國家電網(wǎng)中的地位，以及一種方法消除可再生能源間歇性問題，減少能源浪費(fèi)，提高效率。
BXD：您如何看待電力系統(tǒng)的能源轉(zhuǎn)型在全球范圍內(nèi)的進(jìn)展?
MH：在英國、歐洲和北美，可再生和清潔能源以及短期儲(chǔ)能都有巨大的增長。但是長期存儲(chǔ)還沒有建成，這使得電力成本呈指數(shù)級(jí)增長。普京溢價(jià)只是錦上添花。
盡管對(duì)化石燃料進(jìn)行了投資，但中國人還在可再生能源和壓縮空氣儲(chǔ)能領(lǐng)域進(jìn)行了大量投資，盡管成本較高且效率較低，但他們最近已經(jīng)建造了一個(gè)，八個(gè)正在籌備中。所以他們的價(jià)格并沒有以同樣的方式飆升。
世界上大多數(shù)其他國家必須迎頭趕上，盡管印度正在努力快速發(fā)展可再生能源發(fā)電。
BXD：需要做些什么來構(gòu)建足夠的長期存儲(chǔ)?
MH：首創(chuàng)的植物需要在所有提供潛在解決方案的技術(shù)中得到支持和鼓勵(lì)。對(duì)他們的支持可能會(huì)受到限制，因此只會(huì)建造最具成本效益的。然后他們需要適合他們的合同。所有這些技術(shù)都有很長的建設(shè)周期——最大的問題是電網(wǎng)建立連接所需的時(shí)間——并且自然是慣性的，向電網(wǎng)提供一系列無法單獨(dú)提供的服務(wù)，因此應(yīng)該一起承包.
BXD：請(qǐng)解釋慣性對(duì)電力生產(chǎn)的影響。
MH：當(dāng)慣性發(fā)電和存儲(chǔ)提供能量(包括平衡服務(wù))時(shí)，它們的部件會(huì)以計(jì)算好的頻率旋轉(zhuǎn)。因此，它們完全自然地同時(shí)提供慣性、其他穩(wěn)定服務(wù)、無功功率和負(fù)載、電壓和頻率控制以及恢復(fù)服務(wù)。如果不提供所有這些，他們就無法提供能量。
因此，在這些服務(wù)單獨(dú)簽訂合同的情況下，慣性發(fā)電和存儲(chǔ)合同必須聯(lián)系起來。然而，許多人表示，這個(gè)問題將通過氫能發(fā)電得到解決。
BXD：您如何看待氫發(fā)電的未來?
MH：如果需要季節(jié)性儲(chǔ)能——目前尚無定論——那么氫能發(fā)電將是必不可少的。但除此之外，從可再生能源發(fā)電到電解、氫能發(fā)電、再到電網(wǎng)發(fā)電的循環(huán)，充其量只能達(dá)到 40% 左右的效率，目前是 20% 左右，而且實(shí)際上可以達(dá)到 30% 左右。
為此所需的聯(lián)合電解存儲(chǔ)和發(fā)電設(shè)備比我們效率為 68-70% 的“綠色 CAES ”技術(shù)更昂貴，因此我認(rèn)為后者更適合這些應(yīng)用。
氫氣有多種應(yīng)用，它是最好的。
BXD：那些應(yīng)用程序是什么?
MH：氫氣非常適合天然氣網(wǎng)絡(luò)：只需對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行最少的修改和升級(jí)，就可以實(shí)現(xiàn)高達(dá) 10-15% 的天然氣混合。除此之外，在您達(dá)到 100% 之前，這是不合適的。那是因?yàn)榛旌衔镏挥性谌紵龝r(shí)才有用。但氫氣最適合的應(yīng)用需要 100% 的純度——燃料電池、運(yùn)輸、燃料和化學(xué)合成、煉鐵、鋼鐵生產(chǎn)等應(yīng)用。
BXD：那么電網(wǎng)如何從 15% 的氫躍升到 100%?
MH：通過創(chuàng)建氫工業(yè)中心，氫在其中大量生產(chǎn)和使用。順便說一句，這還將最大限度地降低成本和儲(chǔ)氫需求。
在氫樞紐內(nèi)，它以 100% 的濃度通過管道輸送，與濃度限制在 10-15% 的一般天然氣網(wǎng)絡(luò)隔離開來。然后，這些樞紐可以擴(kuò)展到鄰近區(qū)域，最終合并為整個(gè)電網(wǎng)。
氫氣生產(chǎn)商可以利用電網(wǎng)來滿足不斷變化的需求，獲取所有多余的輸出，直到可以通過管道輸送給純氫用戶。他們會(huì)轉(zhuǎn)而這樣做，讓其他生產(chǎn)商取代他們?cè)陔娋W(wǎng)上的位置。這將大大加速氫轉(zhuǎn)變。
BXD：現(xiàn)有的天然氣網(wǎng)絡(luò)有很多存儲(chǔ)空間。氫經(jīng)濟(jì)也需要它嗎?如果是這樣，怎么辦?
MH：是的，它需要與天然氣網(wǎng)絡(luò)一樣多的單位需求存儲(chǔ)，但我相信氫經(jīng)濟(jì)只需要大約一半的需求。那是因?yàn)槲蚁嘈烹娏?jīng)濟(jì)將會(huì)增長并部分取代它，例如熱泵。
但這仍然需要大量的大容量存儲(chǔ)，更何況氫的能量密度大約是甲烷的三分之二。目前可用于儲(chǔ)存如此大量氫氣的唯一方法是在鹽洞中，就像我們至少在最初用于儲(chǔ)存空氣以用于壓縮空氣儲(chǔ)能 (CAES) 的鹽洞一樣。
因此，氫氣可以儲(chǔ)存在相鄰的洞穴中，使綜合項(xiàng)目更加高效和具有成本效益。
BXD：氫經(jīng)濟(jì)會(huì)由可再生能源提供動(dòng)力嗎?
MH：是的，但不是很多人想的那樣。許多人建議使用電解來消除可再生能源發(fā)電的間歇性。但總的來說，電解 - 以及大多數(shù)使用氫氣的技術(shù) - 不喜歡間歇性，這會(huì)降低它們的效率和工廠壽命，同時(shí)使所需的投資成倍增加。
例如，假設(shè)間歇性不會(huì)影響效率，如果由 40% 負(fù)載系數(shù)的海上風(fēng)力驅(qū)動(dòng)，則需要的電解槽數(shù)量是基荷電力驅(qū)動(dòng)的 2.5 倍;33% 負(fù)載系數(shù)的陸上風(fēng)能的三倍;17% 負(fù)載系數(shù)的太陽能則高出 6 倍。
因此，使用我們的“綠色 CAES”在間歇性影響電解槽和其他工廠之前消除間歇性是極具成本效益的，同時(shí)還能提高效率和工廠壽命。當(dāng)?shù)貧湎嚓P(guān)產(chǎn)業(yè)的整合度越高，整個(gè)產(chǎn)業(yè)的效率和成本效益就越高。
氫 CAES TM作為綜合能源系統(tǒng)的一部分。© Storelectric 有限公司
除了在世界多個(gè)地區(qū)的活動(dòng)外，Storelectric 最近還宣布，它目前正在與中東和北非的一些潛在投資者和合作伙伴進(jìn)行談判——該地區(qū)雄心勃勃的戰(zhàn)略和對(duì)可再生能源的投資正在醞釀之中滿足不斷增長的能源需求、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)增長、最大限度地提高社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益和實(shí)現(xiàn)脫碳目標(biāo)的需要所驅(qū)動(dòng)。
該地區(qū)不僅具有適宜的地質(zhì)優(yōu)勢，而且非常適合利用其幾乎無限的太陽能資源為電力系統(tǒng)和氫經(jīng)濟(jì)提供動(dòng)力，包括出口氨、甲醇、鋼鐵等綠色產(chǎn)品;還為海水淡化和水處理等基礎(chǔ)設(shè)施提供動(dòng)力。(來源：儲(chǔ)積電)
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