星空平台奥格斯堡赞助商:为什么储能是能源转型的瑞士军刀
发布时间:2025-12-17 17:22:49 发布人:星空平台奥格斯堡赞助商西门子能源的霍尔格·沃尔夫施密特博士解释了为何合适的能量储存和数量的合理组合对于部门耦合至关重要。
西门子能源的霍尔格·沃尔夫施密特博士解释了为何没有合适的能源数量和储能组合,我们没办法稳定电网、实现电力脱碳、保障能源供应并确保以及实现部门耦合。
例如,欧洲储能协会(EASE)表示,储能目标“是现有欧盟气候目标的必要补充,将使欧洲可以在一定程度上促进一个独立于外部能源进口的本地可持续绿色能源系统。欧盟迫切地需要制定储能目标和战略,以加快必要的储能部署。”
如今,增加可再次生产的能源的比例,主要是太阳能和风能,似乎成为人人关注的焦点,同时也迫切地需要逐步淘汰化石燃料以减少二氧化碳排放,确保能源供应。
然而,假如没有储能来平衡能源供需,逐步扩大可再次生产的能源的份额将没办法实现,最终会面临能源供应的风险。
本文是“未来能源视角”系列的一部分,西门子能源的专家分享他们关于如何迈向脱碳能源系统的见解。
此外,发电慢慢的变去中心化,而能源需求也在上升——这也需要灵活的储能。
最后,部门耦合——将能源转移到其他经济部门——依赖于扩大储能。这一切解释了为什么这一个话题值得更多公众关注。
根据EASE的估计,到2030年至少需要187GW,到2050年至少需要600GW,以实现各经济部门的电气化并确保能源供应。
这意味着欧盟面临着严峻挑战:2020年电池储能装电容量为0.8GW,而2030年全年每年需安装14GW的储能。
如果没有这一点,欧盟国家可能不得不限制可再次生产的能源的发电,并进一步依赖化石能源来提供调度能源。
虽然这些目标看似艰巨,但好消息是,政治意愿是能够在输电和配电层面建立灵活的脱碳能源系统。
虽然各种存储技术的研发将持续进行,但目前没有重大技术障碍阻碍我们马上实施切实可行的措施,并尽早实现这些目标。
事实上,所有不同的储能解决方案可以被视为一把瑞士军刀,为不同应用提供了丰富多样的解决方案。
有些电容器,如超级电容器,能够以高功率密度储存电荷,因此能在毫秒内传递高能量,这对控制电网波动有很大帮助。
相比之下,电池不仅支持电网稳定,还通过释放毫秒、数小时甚至数天的能量来提供可调度的能量。
此外,还有中期的机械解决方案,比如压缩空气储存,可以储存能量数天或数周,有助于平衡电网。
最后,我们有季节性甚至更长期的解决方案,比如氢能,可以将能源从能源部门转移到经济的别的部分,如工业或出行。
让我们仔细看看短期储能的经典解决方案:电池,尤其是锂离子电池。作为一种灵活且成熟的解决方案,它们适用于广泛的用途。
最重要的是,它们提供电网服务,如频率调节,服务于容量市场,并通过储存充足的能源来抵消可再次生产的能源的波动性,并在能源短缺时提供能量。
首先,它们帮助发电商或电网运营商防止几乎是非自愿的能源输出减少,也称为“限制”。
其次,它们使能源套利成为可能。这在某种程度上预示着生产者可以在能源便宜时储存,在价格高时出售。
当与可再次生产的能源(如风电场)结合时,电池储能还能根据当前需求管理电力。它们也很适合黑启动功能或作为备份解决方案。
例如,位于加利福尼亚安提阿附近的燃气发电厂Marsh Landing Generating Station,最近用电池解决方案替换了其用于黑启动的柴油发动机。
电池虽然重要,但也有缺点。一方面,稀有元素被用来生产,这引发了环境问题以及对依赖供应这些元素国家的担忧。
同样重要的是找到可持续的方式来重复使用或回收电池。我们还需要开发新的电池概念。
例如,我们应该更好的解决方案,帮助减少对锂系统的依赖,最终取代锂系统。其中一个概念是无金属流动电池,能轻松实现更长的放电周期。
总体来说,电池是个很好的选择,但不是唯一的选择。其他技术能提供它们目前缺乏的能力。
对于风能为主的系统,或可能面临“dunkelflaute”(即因风能和太阳能不足而几乎没办法产生能源的时期),中长期储能解决方案至关重要。它们能够储存数天、数周甚至数月的能量,并在必要时提供能量。
此外,长期储存在机械、热力和热力解决方案方面提供了极大的多样性。机械解决方案的一个经典例子是抽水水力,这样的形式已经使用了数千年,占当今全球总储能量的90%以上。
相比之下,热能储存为未来能源系统增添了另一个重要构件。它利用可再次生产的能源产生的热能,或从废热或废气中收集的热能,排放时间及中长期储存不等。
各种热储存介质以液体形式存在,如熔盐和加压水,或固体形式,如钢、混凝土或沙子。这些储能介质使热能能够在各个行业中重新分配到各种工艺中,包括建筑或工业流程的供暖和制冷应用。
还有一种长期储存技术我们还没提到:氢气。它的特殊之处在于它是实现行业耦合最有前景的技术。
只有将可再次生产的能源转移到其他领域,我们才可以实现经济脱碳,比如建筑、出行、工业等领域。尽管效率下降,氢气仍是目前可用的最佳可再次生产的能源长期储存解决方案。
毫无疑问,未来能源存储解决方案无缝集成,若没有智能控制管理系统,能够整合异构元素,如可再次生产的能源、储能、燃气轮机及其他资产,以及预计的需求和天气报告,是没办法实现的。
这意味着,例如,优化器能够准确的通过天气预报、技术和财务测量以及其他参数来控制调度。
此外,它们还能数字化模拟系统惯性(所谓的“网格形成控制”),因为旋转质量离开网格——所有这些都可以远程且安全地控制。
然而,仅仅认识到储能解决方案对于实现本世纪中叶实现净零排放经济至关重要,远不够。我们一定要掌握正确的政治和财政措施,以促进向更可持续能源系统的转型。同时,我们应该明确目标,以确保我们走在正确的道路上。
例如,加州早在2010年就为该州投资者拥有的电力公用事业设定了到2020年1.3GW的储能目标。目前,它逐步的提升目标,目标是在2045年前实现100%清洁能源;如今,目标为15GW。
在全球范围内,我们还需要促进政策制定者与私营部门之间的紧密合作,以及竞争高效且经济能源解决方案的公司之间的合作。
随着全球致力于确保能源供应安全和脱碳,显然,互补的储能系统组合将不可或缺。
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