近日，世界首個(gè)電網(wǎng)規(guī)模的蓄熱儲(chǔ)能系統(tǒng)在英國Hampshire郡建造完成，目前系統(tǒng)正在調(diào)試中，該儲(chǔ)能系統(tǒng)成本與抽水蓄能相當(dāng)、成為最具成本優(yōu)勢(shì)、最靈活的電網(wǎng)級(jí)儲(chǔ)能技術(shù)。未來能否擁有廣闊的應(yīng)用市場(chǎng)？

世界首個(gè)電網(wǎng)側(cè)蓄熱儲(chǔ)能系統(tǒng)

2016年8月，英國國家蓄熱儲(chǔ)能設(shè)施首次公開展示了該技術(shù)在低成本、儲(chǔ)能效率和靈活性方面的潛力。2017年12月，能源技術(shù)研究所和紐卡斯?fàn)柎髮W(xué)簽訂了這項(xiàng)蓄熱儲(chǔ)能技術(shù)協(xié)議，為英國電網(wǎng)建造儲(chǔ)能設(shè)施。在Isentropic公司開發(fā)和測(cè)試的一系列原型系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，能源技術(shù)研究所投資1500萬英鎊，英國Hampshire郡Joseph Swan爵士的能源研究中心設(shè)計(jì)打造了世界上第一臺(tái)電網(wǎng)規(guī)模蓄熱儲(chǔ)能系統(tǒng)，該套系統(tǒng)儲(chǔ)能容量為150kW/600kWh，目前已經(jīng)安裝完成正在測(cè)試中。

項(xiàng)目主導(dǎo)負(fù)責(zé)人Andrew Smallbone博士說這是世界上首個(gè)電網(wǎng)級(jí)蓄熱儲(chǔ)能示范項(xiàng)目。過去的十年里已經(jīng)有人對(duì)這種技術(shù)進(jìn)行了大量的研究和化分析，然而到目前為止，還沒能夠成功地展示出一個(gè)真實(shí)的工作系統(tǒng)。“這種技術(shù)看起來和電池儲(chǔ)能差不多，但是在電網(wǎng)側(cè)它更便宜。”

目前世界上主要應(yīng)用的儲(chǔ)能技術(shù)是抽水蓄能和電池儲(chǔ)能，“即使在2030年，電池單位成本仍將令人望而卻步，比抽水蓄能電站高出33%-66%。這種蓄熱儲(chǔ)能的單位發(fā)電成本非常低，與抽水蓄能相近，但其優(yōu)點(diǎn)是幾乎可以建設(shè)部署在任何地方，而且是以低成本按需求、分布式安裝，提供高品質(zhì)的熱能和低溫能。”


工作原理

與其他儲(chǔ)能技術(shù)不同的是，蓄熱儲(chǔ)能解決方案意味著，當(dāng)需要時(shí)，可以將能量作為高級(jí)熱能、低溫?zé)崮芑螂娔艿慕M合進(jìn)行輸送。一項(xiàng)創(chuàng)新設(shè)施，利用冷熱巖石之間的溫差來儲(chǔ)存能量。

該示范項(xiàng)目包含首個(gè)150kw熱泵連接電網(wǎng)，并使用創(chuàng)新的可逆熱泵發(fā)動(dòng)機(jī)，將電能轉(zhuǎn)換為熱能。該系統(tǒng)利用來自電網(wǎng)的多余電能驅(qū)動(dòng)熱泵，將電能轉(zhuǎn)化為熱能。在熱側(cè)，氬氣被壓縮后升溫到500℃，而后通過含有巖石儲(chǔ)能材料的空間，并將其能量釋放到儲(chǔ)能材料中；在冷端，氬氣膨脹后降溫到-160℃，同樣通過儲(chǔ)能材料后將能量釋放到儲(chǔ)能材料。如此，設(shè)施兩端分別可得到“熱巖石電池”和一個(gè)“低溫冷電池”，兩者都能將能量?jī)?chǔ)存長達(dá)8小時(shí)。釋放巖石儲(chǔ)能材料中的能量時(shí)，氬氣向相反的方向流動(dòng)用來發(fā)電并返回電網(wǎng)。

據(jù)報(bào)道該項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)已經(jīng)在膨脹和壓縮模式下操作了該系統(tǒng)，并聲稱它可以在幾毫秒內(nèi)在放電和充電之間切換。負(fù)責(zé)人還表示目前還沒有完全實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)的潛在效率，但目前測(cè)試的轉(zhuǎn)換效率為60-65%，與原計(jì)劃74%的轉(zhuǎn)換效率目標(biāo)相差不大，并且目前系統(tǒng)還有很大的改進(jìn)機(jī)會(huì)，未來幾個(gè)月將持續(xù)進(jìn)行設(shè)計(jì)改進(jìn)和操作優(yōu)化，未來足以成為目前可用的最低成本和最靈活的電網(wǎng)規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)。

應(yīng)用前景

該項(xiàng)目目前已經(jīng)吸引了很多人的關(guān)注，尤其是這種蓄熱儲(chǔ)能技術(shù)的高效轉(zhuǎn)化率，有人表示1500度的熱輪機(jī)的轉(zhuǎn)換效率只有60%左右，而目前英國這套儲(chǔ)能系統(tǒng)在測(cè)試中已經(jīng)達(dá)到60%以上，而隨著未來幾個(gè)月的持續(xù)調(diào)整改進(jìn)，達(dá)到最初74%的目標(biāo)。

目前儲(chǔ)能應(yīng)用到的儲(chǔ)能技術(shù)主要有，英國這個(gè)蓄熱儲(chǔ)能系統(tǒng)的成本與抽水蓄能相當(dāng)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于目前普遍應(yīng)用的電池儲(chǔ)能成本。在建設(shè)方面要求很少，不像抽水蓄能受地域限制，規(guī)模可依實(shí)際需求建設(shè)為分布式，無論在投資成本還是建設(shè)實(shí)施都具有優(yōu)越性。

另外依據(jù)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人所說，這種儲(chǔ)能系統(tǒng)可以獨(dú)立接入電網(wǎng)、也可和其他設(shè)施混合接入電網(wǎng)。目前很多人認(rèn)為，能源的未來可能是電網(wǎng)、熱網(wǎng)和冷網(wǎng)這三個(gè)的耦合，那么是否可以設(shè)想：如果將儲(chǔ)能系統(tǒng)中的“熱電池”“冷電池”改造、在提供電能以外再進(jìn)行供熱、供冷，那么這種技術(shù)是否可以應(yīng)用在目前火熱的綜合能源服務(wù)？這種冷門儲(chǔ)能技術(shù)是否能擁有更大的應(yīng)用市場(chǎng)？