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储热电池系统应用潜力待挖

来源:中国能源报

时间:2024-04-22

储热技术逐步从“小众技术”走向大众视野。

▲图为熔盐储能系统。

为解决可再生能源大规模并网带来的间歇性和波动性,高效、可靠的储能技术备受关注,而借助成本低廉以及可靠性高等优势,储热电池技术成为最新焦点。近日,西班牙多家研究机构联合发布最新储热技术突破,推出了能将系统效率提高到112.6%的电热能量转换装置,借助这一装置能将可再生能源富余电能转化为热能并进行储存,助力平滑可再生能源发电波动问题。

储热电池走向大众

西班牙研究机构在报告中指出,储热电池系统需要有效的热能和电能转换过程,高效的系统设计必不可少,为解决这一问题,该机构设计的系统利用空气作为传热介质,结合热泵系统和电阻系统,有效提高了储热系统温度,在135摄氏度时可实现112.6%的整体能量效率,该技术的突破能够让更多电能转化为热能并储存起来。

从目前市场上现有的储能技术路线来看,储能技术主要分为物理储能、电化学储能、热储能和化学储能等,可再生能源大规模并网推动之下,为平滑电网,调峰储能需求不断高涨,而单一技术路线已难以满足下游庞大的应用需求。以电化学储能为例,在业界看来,该技术路线往往需要锂、镍等矿产资源,其成本以及安全性能始终对其大规模发展造成制约。

在此背景下,储热技术逐步从“小众技术”走向大众视野。据上述研究机构科研人员介绍,热储能技术以熔盐、空气、岩石等储热材料为媒介,将富余电能转化为热能形式先储存起来,在需要时借助蒸汽涡轮机等设备转化为电能释放应用。不论对于集中式可再生能源电站还是分布式风光发电项目,储热技术都具备一定的应用空间,有望成为能源系统管理中的重要一环。

记者了解到,储热电池技术的突破已吸引了多国能源行业关注,加拿大、德国、英国、美国等国均开启了储热电池系统相关实验。在我国,熔盐储能技术已在火电灵活性改造、光热电站等多个应用场景崭露头角,多地已有熔盐储能项目落地。

或成长时储能解决方案

在业界看来,储热电池的应用场景还在不断拓宽。英国机械工程师协会近期公开表示,热能满足了工业界一半以上的能源需求,但从目前情况来看,氢能、电化学储能等技术路线明显更加“吸睛”,人们往往忘记了更为简单的储热系统,英国政府应更加重视储热电池技术。

近期,美国国家可再生能源实验室也发布了最新储热电池系统,提出可将富余风光电力转为热能,以沙粒为介质储存热能。该机构借助最新研发的实验室试验装置测算得出,5天内商业化储热电池系统热能储存效率可达到95%以上。

美国国家可再生能源实验室研究人员表示,目前主流的电化学储能技术锂电池的储能时长可能仅有几个小时,并不足以满足能源系统脱碳需求,为此,长时储能技术将必不可少。利用沙粒作为介质的储热电池系统不仅可以实现长时间储能,还不依赖稀有金属矿物原材料,具有显著的供应链优势。

据市场研究机构麦肯锡估算,与其他低碳储能方式相比,热储能系统在长时储能领域储热电池系统具备高经济性,每产生1兆瓦时电力,氢储能成本可达到65美元—100美元,配备碳捕捉与封存设备的天然气调峰设备成本高达45美元—55美元,而储热电池与热泵的组合成本仅有15美元—25美元。

大规模推广仍存挑战

麦肯锡指出,如果储热电池系统实现大规模应用,很可能是最具成本效益的供暖脱碳途径之一,同时还能为电力部门脱碳提供稳定性和韧性。

英国谢菲尔德大学研究人员罗伯特·巴索普也认为,熔盐储热系统有望成为未来能源系统的重要组成部分,还能在工业领域提供高温供能。

不过,多家行业研究机构也认为,储热电池系统要从试验规模走向工业规模,还需要克服多重困难。麦肯锡认为,当前储热电池系统面临的最大挑战是“关注较少”,尽管该技术路线具备相应优势,在能源系统脱碳过程中应用潜力巨大,但各国政府部门以及能源行业对其重视程度有所不足,与氢能、电化学储能等方式相比关注更少。同时,由于该行业处于初步发展阶段,不同技术路线成熟度各有不同,从商业模式来看仍存在潜在的投资回报风险。

潜在的安全风险也不容小觑。市场研究机构长城证券分析指出,熔盐储热系统应用规模虽然在不断扩大,其技术本身也有多年应用历史,但行业内尚未推行专门针对熔盐储热的安全标准,在施工标准、质量标准以及检测标准不统一的情况下,行业进一步发展可能存在安全隐患。


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