鋰離子電池一直是公用事業(yè)公司布局儲(chǔ)能項(xiàng)目的首選技術(shù)路線(xiàn)，但鋰離子電池的一個(gè)局限性是其所能提供的持續(xù)放電時(shí)間有限。此外，也有關(guān)于鋰離子電池儲(chǔ)能電站發(fā)生火災(zāi)的安全問(wèn)題。但從近兩年的新聞報(bào)道中可以看到，長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能在高比例可再生能源滲透率場(chǎng)景下，越來(lái)越受到美國(guó)電網(wǎng)的關(guān)注。今年也有望成為美國(guó)替代鋰電池儲(chǔ)能技術(shù)領(lǐng)先地位的技術(shù)出現(xiàn)的一個(gè)關(guān)鍵轉(zhuǎn)折點(diǎn)。
美國(guó)國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室(National renewable energy Laboratory)發(fā)布的一份報(bào)告指出：“隨著電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)向風(fēng)能和太陽(yáng)能等更大比例的間歇性可再生能源時(shí)，長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能的價(jià)值將大幅增長(zhǎng)，這有助于解決可再生能源供應(yīng)在不同天和季節(jié)的變化。”
鐵基液流電池
近幾個(gè)月來(lái)，ESS Inc.在鐵基液流電池領(lǐng)域大放異彩。兩家加州公用事業(yè)公司，SMUD和Burbank Water and Power(BWP)，于2022年相繼宣布與ESS達(dá)成協(xié)議。
2022年9月20日，SMUD和ESS宣布達(dá)成協(xié)議，將由ESS提供高達(dá)200MW/2GWh的長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能。協(xié)議要求ESS從2023年開(kāi)始提供其長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)的組合，以便與SMUD電網(wǎng)集成。
2022年11月，ESS和BWP就ESS交付BWP首個(gè)公用事業(yè)規(guī)模的電池儲(chǔ)能項(xiàng)目達(dá)成協(xié)議。根據(jù)該協(xié)議，將在BWP的EcoCampus安裝一個(gè)75kW/500kWh的ESS Energy Warehouse產(chǎn)品，并將其連接到一個(gè)265kW的太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)。
鐵基液流電池將促進(jìn)可再生能源消納，并允許過(guò)剩的可再生能源電力被儲(chǔ)存起來(lái)，提高電網(wǎng)的彈性和可靠性。
鐵空氣電池和壓縮空氣儲(chǔ)能
今年1月下旬，F(xiàn)orm Energy宣布，與Xcel Energy公司簽訂最終協(xié)議，在Xcel Energy的兩個(gè)即將退役的火電廠部署Form Energy的鐵空氣電池系統(tǒng)。
第一個(gè)項(xiàng)目將在明尼蘇達(dá)州貝克爾的舍伯恩縣發(fā)電廠部署一個(gè)10MW/1000MWh的多日儲(chǔ)能系統(tǒng);第二個(gè)項(xiàng)目將在科羅拉多州普韋布洛的科曼奇發(fā)電廠部署一個(gè)10MW/1000MWh的多日儲(chǔ)能系統(tǒng)。這兩個(gè)項(xiàng)目預(yù)計(jì)最早將于2025年投入使用，并需得到各自州的監(jiān)管部門(mén)的批準(zhǔn)。
去年12月，西弗吉尼亞州州長(zhǎng)Jim Justice宣布，F(xiàn)orm Energy將與西弗吉尼亞州合作，在西弗吉尼亞州北部的俄亥俄河沿岸的55英畝土地上建設(shè)其首個(gè)鐵空氣電池工廠。
與此同時(shí)，今年1月，加州社區(qū)選擇聚合商中央海岸社區(qū)能源公司Central Coast Community Energy表示，公司與Hydrostor簽署了一份為期25年的壓縮空氣儲(chǔ)能項(xiàng)目購(gòu)電協(xié)議。
近10億美元的購(gòu)電協(xié)議要求從Hydrostor計(jì)劃中的Willow Rock儲(chǔ)能中心向3CE提供200MW/1600MWh的儲(chǔ)能，該中心將使用該公司的先進(jìn)壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)。項(xiàng)目建成后，將在其生命周期內(nèi)減少多達(dá)2800萬(wàn)公噸的二氧化碳排放量。
Hydrostor的技術(shù)將壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)的元件與抽水蓄能系統(tǒng)相結(jié)合。以壓縮空氣的形式儲(chǔ)存能量，同時(shí)捕獲并儲(chǔ)存壓縮的熱量供將來(lái)使用。壓縮空氣被儲(chǔ)存在一個(gè)專(zhuān)門(mén)建造的地下洞穴中，該洞穴使用一個(gè)蓄水池來(lái)保持恒定的壓力。該設(shè)施利用儲(chǔ)存的熱量和壓力為傳統(tǒng)的渦輪發(fā)電機(jī)提供動(dòng)力。Hydrostor表示，該系統(tǒng)在其50年以上的預(yù)期壽命中沒(méi)有性能下降。
Hydrostor表示，該技術(shù)提供了與天然氣廠相同的服務(wù)，同時(shí)由于它使用剩余的電力作為燃料，因此具有零排放。該公司的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)高價(jià)值的電網(wǎng)應(yīng)用，如延緩輸電投資和替代化石燃料發(fā)電廠。
氫能
今年1月初，Energy Vault Holdings，Inc.和加州Pacific Gas and Electric(PG&E)宣布，將合作部署和運(yùn)營(yíng)一個(gè)公用事業(yè)規(guī)模的電池加綠氫長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有至少293MWh的可調(diào)度能源。
該系統(tǒng)旨在為加州Calistoga市的市中心和周邊地區(qū)在計(jì)劃停電和潛在的公共安全停電期間(Public Safety Power Shutoffs)提供至少48小時(shí)的電力，公共安全停電是指由于野火風(fēng)險(xiǎn)高，為周邊地區(qū)服務(wù)的電力線(xiàn)路必須被關(guān)閉以確保安全。
PG&E于2022年12月30日向加州公用事業(yè)委員會(huì)提交了項(xiàng)目合同，以供審查和批準(zhǔn)，并要求在2023年5月15日前發(fā)布批準(zhǔn)該項(xiàng)目的最終決議。
該儲(chǔ)能系統(tǒng)將由Energy Vault擁有、運(yùn)營(yíng)和維護(hù)，同時(shí)根據(jù)與PG&E的長(zhǎng)期收費(fèi)協(xié)議提供可調(diào)度電力。
該系統(tǒng)的容量可能會(huì)擴(kuò)大到700 MWh，這將允許其在不補(bǔ)充燃料的情況下運(yùn)行更長(zhǎng)時(shí)間，從而為PG&E和Calistoga市提供更大的靈活性。
Energy Vault的系統(tǒng)將取代典型的移動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)，在更廣泛的電網(wǎng)停電期間為PG&E的Calistoga微電網(wǎng)供電。
預(yù)計(jì)2023年第四季度開(kāi)始建設(shè)，2024年第二季度末進(jìn)行商業(yè)運(yùn)營(yíng)。
該項(xiàng)目建成后，預(yù)計(jì)將成為美國(guó)第一個(gè)同類(lèi)項(xiàng)目，也是最大的公用事業(yè)規(guī)模的綠氫儲(chǔ)能項(xiàng)目。
洛杉磯水電局
洛杉磯水電局向《公共電力報(bào)》(Public Power Current)表示，他們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到綠氫作為“power to gas”長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能解決方案的好處，通過(guò)使用電解槽，在電解的過(guò)程中使用可再生能源發(fā)電將水分解成氫氣和氧氣。LADWP被要求提供更多的細(xì)節(jié)，說(shuō)明目前LADWP可能尋求綠氫儲(chǔ)能的情況。
作為Intermountain Power Project(IPP)生產(chǎn)電力的購(gòu)買(mǎi)者，LADWP參與在IPP安裝兩臺(tái)420 MW的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組，當(dāng)2025年7月投入使用時(shí)將能夠使用氫燃料(與天然氣混合)。LADWP指出，利用可再生能源電解制氫，然后儲(chǔ)存在鹽穴中，用于長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能，以?xún)?chǔ)存和提供季節(jié)性的氫氣供應(yīng)。
LADWP目前不計(jì)劃直接參與洛杉磯地區(qū)的綠氫生產(chǎn)，但它將與能源開(kāi)發(fā)商合作實(shí)施綠氫項(xiàng)目，以提供電網(wǎng)可靠性和零碳能源。其戰(zhàn)略長(zhǎng)期資源計(jì)劃包括最終從市場(chǎng)購(gòu)買(mǎi)綠氫的選項(xiàng)，以促進(jìn)洛杉磯地區(qū)綠氫的發(fā)展。
公司認(rèn)為，這項(xiàng)技術(shù)對(duì)于確保電力系統(tǒng)在緊急事件(如地震、野火或其他情況)期間保持彈性是必要的，因?yàn)樵谙?00%清潔能源過(guò)渡時(shí)，清潔可調(diào)度發(fā)電能力可能是維持電網(wǎng)可靠性和彈性所必需的。
LADWP正在研究各種儲(chǔ)能技術(shù)以及綠氫，作為其向100%清潔能源過(guò)渡的未來(lái)。LADWP表示，公司將需要儲(chǔ)能來(lái)緩解可再生能源帶來(lái)的間歇性發(fā)電挑戰(zhàn)，并為可再生能源發(fā)電量低、能源需求高以及發(fā)電和/或輸電線(xiàn)路損失的時(shí)期提供資源，以保持電網(wǎng)的可靠性和彈性。不同儲(chǔ)能技術(shù)路線(xiàn)的選擇之間存在權(quán)衡：電池在經(jīng)濟(jì)地存儲(chǔ)大量能量以及將能量轉(zhuǎn)移到每日或每小時(shí)時(shí)間范圍之外的能力方面受到限制。而抽水蓄能則主要受地點(diǎn)和水資源的限制。
他們表示，綠氫為長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能提供了潛力，它利用春季電力需求低時(shí)的多余可再生能源來(lái)生產(chǎn)氫氣，以便在夏季電力需求高時(shí)使用--被稱(chēng)為季節(jié)性?xún)?chǔ)能。另一個(gè)好處是，在某些情況下，現(xiàn)有的發(fā)電機(jī)組可以被改造成使用綠氫。
隨著綠氫經(jīng)濟(jì)規(guī)模的擴(kuò)大，LADPW預(yù)計(jì)它將成為一個(gè)可行的、低成本的季節(jié)性?xún)?chǔ)能解決方案，為電網(wǎng)和其他經(jīng)濟(jì)部門(mén)提供脫碳的靈活性。
奧蘭多公用事業(yè)委員會(huì)探索長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能項(xiàng)目的部署
今年1月初，佛羅里達(dá)州公共電力公司奧蘭多公用事業(yè)委員會(huì)(Orlando Utilities Commission，簡(jiǎn)稱(chēng)OUC)表示，將探索部署一個(gè)長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能項(xiàng)目，以此幫助實(shí)現(xiàn)該公司的凈零碳排放目標(biāo)。
項(xiàng)目將位于OUC在佛羅里達(dá)州東海岸布雷瓦德縣的印第安河電廠，Malta的儲(chǔ)能技術(shù)將多余的電能轉(zhuǎn)化為熱能，儲(chǔ)存在熔融鹽和冷卻劑中。當(dāng)需要時(shí)，項(xiàng)目會(huì)再生出GWh的電力供住宅和商業(yè)使用。
Malta超過(guò)100MW的公用事業(yè)規(guī)模系統(tǒng)比鋰離子電池提供更多的儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)，并可為OUC提供多樣化的儲(chǔ)能。盡管太陽(yáng)能等清潔和可再生能源具有間歇性，但持續(xù)時(shí)間延長(zhǎng)的項(xiàng)目有可能幫助OUC確保電網(wǎng)可靠性。
紐約電力局計(jì)劃部署鋅-空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)
2021年4月，紐約電力局(New York Power Authority，簡(jiǎn)稱(chēng)NYPA)與Zinc8 Energy Solutions公司和布法羅大學(xué)(University at Buffalo)簽署了一項(xiàng)協(xié)議，計(jì)劃部署Zinc8的鋅空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)，這標(biāo)志著紐約州首次展示了長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能的使用，這一發(fā)展可以支持進(jìn)一步將可再生能源納入電網(wǎng)。
2022年1月，紐約州州長(zhǎng)凱西·霍楚爾(Kathy Hochul)宣布，Zinc8公司將把其價(jià)值6800萬(wàn)美元的生產(chǎn)基地和美國(guó)總部遷至紐約州的金斯敦。
Zinc8的技術(shù)是圍繞著鋅作為負(fù)極，由于其能量密度高、易獲得、成本低、易于儲(chǔ)存和處理，預(yù)計(jì)比其他金屬更具優(yōu)勢(shì)。
當(dāng)鋅空氣電池提供電力時(shí)，鋅顆粒與周?chē)諝庵械难鯕饨Y(jié)合。當(dāng)系統(tǒng)重新充電時(shí)，鋅顆粒再生，而氧氣則返回到周?chē)目諝庵?。鋅空氣電池不需要更換燃料，并通過(guò)簡(jiǎn)單地引入額外的燃料罐來(lái)提供可擴(kuò)展的能量容量。
威斯康星州公用事業(yè)試點(diǎn)項(xiàng)目測(cè)試新形式的長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能
今年2月初，威斯康辛州的一家公用事業(yè)公司W(wǎng)EC Energy Group宣布，將在密爾沃基的Valley發(fā)電廠主導(dǎo)一個(gè)試點(diǎn)項(xiàng)目，以測(cè)試一種新的長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能形式。
WEC正在與EPRI、CMBlu Energy公司合作，計(jì)劃在今年第四季度在美國(guó)開(kāi)展1至2MWh的試點(diǎn)項(xiàng)目，這也是美國(guó)電網(wǎng)測(cè)試這類(lèi)儲(chǔ)能系統(tǒng)的首次嘗試。
CMBlu 的產(chǎn)品名為Organic SolidFlow，采用專(zhuān)有的液流電池技術(shù)，電解質(zhì)來(lái)自完全可回收材料。試點(diǎn)項(xiàng)目將測(cè)試電池系統(tǒng)的性能，包括5至10小時(shí)的放電時(shí)長(zhǎng)——是目前使用的典型鋰離子電池的兩倍。測(cè)試結(jié)果將與行業(yè)分享。EPRI將在2024年初分享該項(xiàng)目的完整分析。
