太陽能熱技術具有提供長時儲能和工業熱能的潛力,隨著技術的不斷進步,成本的不斷降低,以及項目的不斷落地,有望滿足日益增長的儲能&熱能需求。
澳大利亞向可再生能源的轉變正在加速,但是儲能方面的問題仍然迫在眉睫。一旦煤炭和化石燃氣退出系統,我們將需要更多的長時儲能來度過夜晚。
我們還需要找到新的、更好的工業供熱方式。可再生能源發電可以在白天供應大部分熱量,但是需要能量儲存來滿足工業的夜間供熱需求。
太陽能熱技術具有提供長時間儲能和工業熱能的潛力,但在澳大利亞的背景下,它被忽視了,好在這個現狀就要改變了。
CSIRO的可再生能源存儲路線圖指出,需要在各個領域采用多種技術來滿足澳大利亞的能源存儲需求,特別是在夜間,太陽能供熱將是這些技術中的重要一環。
僅靠電池是不夠的。它們適用于短時間儲存,范圍從幾分鐘到一兩個小時。但如果要覆蓋8-12小時,就需要大量的電池,而8-12小時所需的電池成本巨大。太陽能熱在規模化的長時間儲存方面具有成本效益,而且還能帶來其他好處。
儲熱技術
澳大利亞能源市場運營商(AEMO)將4-12小時儲能看作“未來十年中最迫切的公用事業需求。”這是為了應對光伏和風力發電輸出穩定向降低、煤炭發電容量下降的情況,以滿足電力消費者需求,包括在更極端的天氣條件下。
大多數人都知道鋰電儲能和抽水蓄能。然而,熱儲能并不被廣泛理解或認可,部分原因在于成本和工程難度。然而隨著集中式太陽能熱電站在全球范圍內的建設——僅在中國就正在開發30個項目,行業共識正在不斷形成。
超過80%的澳大利亞總能源消耗涉及熱過程。
燃燒煤炭和天然氣的用于發電,燃燒燃料進行運輸,燃燒燃料用于工業加熱,現有化石燃料燃燒的大部分可以通過可再生熱儲能技術來滿足。
CSIRO Roadmap 發現熱能儲存是一種成本相對較低的解決方案,具有多種應用場景,包括大型公用事業發電、可再生燃料生產和工業過程供熱。
對于大型公用事業發電而言,2050 年8小時儲能的最低成本技術是使用集中式太陽能熱能儲能技術,略高于每100 澳元/MWh,而鋰離子電池為140澳元/MWh,抽水蓄能約為 155 澳元/MWh。
CSIRO 能源中心在紐卡斯爾擁有澳大利亞唯一的高溫太陽能熱能研究設施。這是南半球集中度最高的太陽能陣列。
對于 2050 年的 24 小時儲能技術,熱能儲存再次以99 澳元/MWh的最低成本獲勝,相比之下,抽水蓄能為145 澳元/MWh,使用太陽能光伏和風能的電網充電熱能儲存為150 澳元/MWh。
長期來看,中短時儲能2-4小時很可能仍是鋰離子電池的優勢領域。
以下是它的工作原理,集中式太陽能熱能利用鏡面反射將太陽能轉化為熱能。這種熱能通常會被儲存起來。
儲存的熱能可以在任何時候使用,無論是白天還是晚上,按需進行蒸汽發電或者工業過程中供熱或提供蒸汽。
該系統可以滿足 6 - 24 小時使用要求。這意味著,集中式太陽能熱能可以 24/7 地連續、按需進行發電和供熱。
在Vast Solar的模塊化設計中,位于新南威爾士州中西部的Jemalong Pilot Plant部署了五個單獨的陣列,每個陣列將太陽輻射集中到自己的27米熱接收塔上。存儲的熱能通常在晚上使用。在中國、西班牙、美國、南美、非洲和中東部署的集中式太陽能熱能系統通常有超過十個小時的儲存能力,可以在夜間產生可再生電力和熱能。
集中式太陽能熱技術也是一種同步技術,因為它使用傳統的旋轉渦輪(與燃煤發電廠使用的相同)。這可以為電網提供急需的系統強度支撐和調頻服務。實際上,當燃煤發電站關閉時,集中式太陽能熱技術可以代替提供必要的電網系統服務。
雖然世界各地已經部署了100多個集中式太陽能熱能發電廠,產生7GWh的電力,但這項技術尚未在澳大利亞大規模部署。但是隨著 Vast Solar 在奧古斯塔港建造一座 30MW的集中式太陽能熱能發電廠,這種情況很快就會改變,該電廠還得到了聯邦政府的部分支持配備10小時的熱能儲存設備,用于在夜間為電網提供電力。該項目還將提供可再生熱能和電力,每年可以生產超過7,000公噸綠色(可再生)甲醇。(甲醇是數百種消費品和工業產品的基本化學建造塊基本化學成分,如油漆、地毯、織物、建筑材料和液體燃料)。
因此我們現在需要開始建造長時儲能系統,以便在太陽能和風能不穩定的時候仍舊可以獲得安全可靠的電力。我們還需要替換用于傳統工業過程供熱的化石燃料。
采礦、工業、交通、農業和家庭等各個領域都需要安全、可靠和經濟實惠的可再生能源。對于許多行業來說,這種需求也發生在晚上,這也就是需要儲能的原因。
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