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能源转变为“世界最大的电池”创造了机会

技术工程 2022-05-01 21:53:13

Energy shift creates opening for 'world's largest batteries'这张由Consumers Energy提供的未注明日期的照片显示了密歇根州卢丁顿附近的卢丁顿抽水蓄能电站的鸟瞰图。该电站通过将密歇根湖中的水泵送到悬崖顶部的水库来发电,然后根据需要通过巨型涡轮机释放电能。抽水蓄能的倡导者称这种设施为& quot世界最大的电池。"鸣谢:美联社图片/消费者能源在俯瞰密歇根湖的悬崖顶上,像一个巨大的游泳池一样伸展着,是一个沥青和粘土制成的池塘,容纳的水量足以为160万个家庭提供电力。这是卢丁顿抽水蓄能电站的一部分,它使用简单的技术:水从较低的水库——在这里是湖——通过管道输送到较高的水库,然后通过超大型涡轮机向山下释放。

支持者称这些系统为“世界上最大的电池”,因为它们拥有大量的潜在能量,可以在电网需要时使用。

水电行业认为,抽水蓄能是围绕从化石燃料向可再生能源过渡以应对气候变化的一个问题的最佳答案:在没有阳光或没有风的时候,从哪里获取电力。

“我希望我们能建造10多座这样的建筑。消费者能源公司的社区事务经理Eric Gustad在参观卢丁顿工厂时说。

但是位于密歇根州杰克逊的公用事业公司没有这样的计划。几年前,环境和物流方面的挑战以及数十亿美元的潜在成本导致消费者出售了拉克附近的另一个潜在地点。它现在正与共同所有者DTE能源公司升级现有的工厂。

Gustad说,建造一个新的“没有经济意义”。“除非我们得到州政府或联邦政府的帮助,否则我认为这不会很快发生。”

Energy shift creates opening for 'world's largest batteries'这张由Consumers Energy提供的未注明日期的照片显示了密歇根州卢丁顿附近的卢丁顿抽水蓄能电站的鸟瞰图。该电站通过将密歇根湖中的水泵送到悬崖顶部的水库来发电,然后根据需要通过巨型涡轮机释放电能。抽水蓄能的倡导者称这种设施为& quot世界最大的电池。"鸣谢:美联社图片/消费者能量卡在中立

该公司的决定说明了抽水蓄能在美国面临的挑战,这些系统占美国公用事业规模储备能源的93%左右。虽然分析师预计电力存储需求将飙升,但该行业的增长已经滞后。

该国有43个抽水蓄能设施,总容量为22吉瓦,相当于许多核电站的发电量。然而,自1995年以来,只增加了一个小项目,而且不知道计划中的90多个项目中有多少能够克服经济、监管和物流方面的障碍,这些障碍导致了长时间的延误。

三个项目已经获得了联邦能源管理委员会的许可,但是没有一个正在建设中。计划已久的俄勒冈州设施的开发者预计将于2023年开始工作。蒙大拿州的一家公司五年前获得了许可证,需要一家公用事业公司来运营该工厂,并在建设开始前购买其存储容量。

相比之下,全球正在建设的核电站超过60座,主要集中在欧洲、印度、中国和日本。

“审批过程太疯狂了,”美国国家水电协会主席马尔科姆·伍尔夫(Malcolm Woolf)在参议院能源和自然资源委员会(Senate Energy and Natural Resources Committee)1月份的听证会上抱怨道,这涉及太多机构。

发言人Celeste Miller说,虽然FERC允许新的设施和重新许可现有的设施,但其他联邦,州和部落办公室也有作用。“每个项目都是独一无二的。所有人都有不同的具体问题,”她说。

Energy shift creates opening for 'world's largest batteries'这张由Consumers Energy提供的未注明日期的照片显示了密歇根州卢丁顿附近的卢丁顿抽水蓄能电站的鸟瞰图。该电站通过将密歇根湖中的水泵送到悬崖顶部的水库来发电,然后根据需要通过巨型涡轮机释放电能。抽水蓄能的倡导者称这种设施为& quot世界最大的电池。"信贷:美联社图片/消费者能源该行业正在游说类似于太阳能和风能的投资税收抵免。乔·拜登总统的重建更好计划包括减税,但在国会受阻。

抽水蓄能始于20世纪30年代初。但是大多数系统都是几十年后建造的,用来储存核电站多余的电力,并在需要的时候释放出来。

在突然停电时,储存设施也可以作为一个安全网。伍尔夫说,当2020年新英格兰核电机组离线时,“波士顿的灯没有闪烁”,因为两个抽水蓄能电站提供了备用电源。

虽然核能、煤炭和天然气发电厂可以持续运行,但风能和太阳能却不能,因此备用电力市场可能会增长。国家可再生能源实验室的模型显示,到2050年,美国的储存能力可能会增加五倍。

能源部长詹妮弗·格兰霍姆去年说:“我们将在未来几年内把数千亿瓦的清洁能源引入电网,我们需要随时随地使用这些能源。”。

位置,位置,位置

利用计算机绘图,澳大利亚国立大学的工程师们在全球范围内确定了超过60万个“潜在可行”的抽水蓄能站点——包括美国的3.2万个——它们可以储存100倍于支持全球可再生电力网络所需的能量。

Energy shift creates opening for 'world's largest batteries'这张照片是在俯瞰密歇根湖的悬崖上拍摄的,显示了2022年1月31日卢丁顿抽水蓄能电站的下水库。密歇根州卢丁顿附近的设施通过将密歇根湖的水抽到悬崖顶上的上水库来发电,然后根据需要通过巨型涡轮机释放出来。抽水蓄能的倡导者称这种设施为& quot世界最大的电池。"来源:美联社照片/ John Flesher但是这项研究并没有检查这些遗址是否符合环境或文化保护标准,或者在商业上是否可行。其网站承认,“许多甚至大多数...可能被证明是不合适的。”

环保主义者对抽水蓄能持冷淡态度,因为水库通常是由水电站大坝形成的,这些大坝会阻塞鱼类通道,破坏水质,并排放甲烷这种强效温室气体。此外,大多数植物不断从河流中汲取水分。

但是最近的设计设想了“闭环”系统,该系统利用地表或地下水源,然后在水库之间反复循环。加水只是为了弥补蒸发或渗漏。

代表环保组织的水电改革联盟表示,它可能会在“非常有限的情况下”支持此类项目。

然而,一些项目正在遭遇阻力,包括华盛顿州的Goldendale能源储存项目。它将在一座小山相对两侧的两个60英亩(24.3公顷)的水库之间输送水。

据该项目的先锋Rye Development称,该设施可以为近50万个家庭提供长达12小时的电力。它正在寻求FERC许可,并计划于2028年上线,但仍需要一个州的水质许可。

环保组织担心湿地和野生动物栖息地受到损害,而部落则表示该项目会侵犯一处圣地。

Energy shift creates opening for 'world's largest batteries'2022年1月31日,消费者能源公司的社区事务经理Eric Gustad正在查看Ludington抽水蓄能电站的上水库。密歇根州卢丁顿附近的设施通过将密歇根湖的水抽到悬崖顶上的上水库来发电,然后根据需要通过巨型涡轮机释放出来。抽水蓄能的倡导者称这种设施为& quot世界最大的电池。"鸣谢:AP Photo/John Flesher“为了让这项技术上线,我们愿意牺牲什么?”美国河流协会的副主任布里奇特·莫兰说。

开发商表示,该项目将包括清理被污染的下游水库区域。

美国能源部推出了一个基于网络的工具,帮助开发商找到最佳位置。

密歇根理工大学最近的一项研究发现,数百个废弃的美国矿井可以容纳抽水蓄能,上层水库位于或接近地表,下层水库位于地下。

报告称,它们距离输配电基础设施、太阳能和风力发电设施足够近。

“所有这些地面上的洞都准备好了,”该研究的共同领导者、能源政策副教授罗曼·西多尔索夫说。

但是,尽管一些退役矿井可能对环境更好,但纽约埃塞克斯县的一个项目因水污染问题而搁置。

Energy shift creates opening for 'world's largest batteries'美国有43座“抽水蓄能电站”,占全国公用事业规模储能的95%。竞争的未来

随着储能市场的增长,新技术不断涌现。

总部位于德克萨斯州的Quidnet Energy开发了一个抽水蓄能分支,将水压入地下,储存在岩石层中,然后释放出来为涡轮机提供动力。该公司在3月份宣布了与圣安东尼奥市政公用事业公司的一个项目。

瑞士初创公司Energy Vault设计了一台由可再生能源驱动的起重机,用来提升和堆叠35吨重的砖块。当需要能量时,砖块被转动发电机的电缆降下。

目前,电池是抽水蓄能电站的主要竞争对手,抽水蓄能电站可以发电8到16个小时。锂离子电池通常可持续使用四个小时,但更长时间的电池正在研发中。

“我们会达到八小时电池比抽水蓄能电站便宜的地步吗?这是一个价值十亿美元的问题,”国家可再生能源实验室的分析师保罗·丹农说。

2016年能源部的一份报告称,美国电网有36千兆瓦的新抽水蓄能潜力。

“我们不认为抽水蓄能是最重要的,但它是我们未来蓄能的重要组成部分,”水电协会市场副总裁卡梅伦·席林说。“没有它,你就无法让系统脱碳。”

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