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液流電池穩定電網降低電價

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2023年05月26日  

有一家新創公司,名為普里默斯電力公司(PrimusPower),已收到1100萬美元的風險資本,幫助它制造第一款全尺寸型號的新型低成本液流電池(flowbattery)。這家公司較早獲得的1800萬美元,是來自多方面政府補助。這種電池的目的是協助穩定電網,使電力更便宜,而且使公用事業機構更容易整合間歇性的可再生能源電力,比如風能和太陽能。


普里默斯電力公司試圖克服一個基本問題,這個問題一直困擾著液流電池。這項技術至少在理論上,可能是最便宜的一種電網存儲形式,因為它要廉價而豐富的材料。但在實踐中,液流電池非常昂貴,部分是因為它們都是大型的,必須現場定制。普里莫斯公司希望繞過這一點,采用新的設計,以便可在廠大規模生產。


對這種電池的需求一直在新增,因為公用事業公司估計,需求上升可能會使電網超負荷。此外,許多州,尤其是加利福尼亞州,要求使用大量的可再生能源,但由于這種形式的能源是間歇性的,因此公用事業公司很難維持所需供求匹配,以防止停電。


這些電池甚至可以平衡這些供求高峰,因為它可以快速充電,或向電網供電,防止停電,減少所需的新電源線。但是,它們太昂貴,不能普遍使用。在幾乎所有情況下,更便宜的都是安裝新的電源線,或使用天然氣發電廠,彌補功率輸出的變化,這種變化來自太陽能和風能電廠。雖然普里莫斯電力公司的技術仍然過于昂貴,難以解決電網能源儲存的所有問題,但是,它會有很多用途。


采用液流電池,就要混合電解質和儲能材料,儲存在巨大的容器中,有的容器會大到10米高,20米寬,然后再抽進一個設備,以出現電流。由于液流電池使用廉價的材料,如基于水的電解質,而儲能材料的制備也是采用豐富的材料,如鐵和鋅,因此,最初的高成本可能降下來,一旦制造足夠多的電池,就會這樣,哈萊西卡馬斯(HareshKamath)說,他是電力科學研究院(ElectricPowerResearchInstitute)能源存儲高級項目經理,這是一家非營利性研究機構,受到電力行業的支持。但到目前為止,高成本的初始示范項目已窒息了投資。


普里莫斯電力公司正在取代大型儲存容器,采用的電池尺寸就像熱水箱。這種方法犧牲了大型儲存容器的一些潛在節支,但它遠遠彌補了這一點,因為節約可來自廠大規模生產,普里莫斯公司首席執行官湯姆斯泰品(TomStepien)說。


這家公司也在利用新的鋅基儲能材料,更好的設計可以提高電池功率輸出約4至5倍。這些變化將帶來更小、更便宜的電池,使用更少的材料,并且很容易安裝在公用事業機構現有的設備中,如變電站中。這一系統存放在集裝箱內,攜帶方便。這可以成為一種實用工具,因為公用事業機構要電池系統是暫時的,它們也在等待新的電源線安裝。其他一些公司也致力于模塊化系統,但這些仍在使用相對較大的組件,每個可以供應1兆瓦或更多。普里莫斯電力公司正在采取進一步措施,其電池體積更小,每個僅供應20千瓦。


普里莫斯電力公司聯合了20家其他公司,它們都在努力制造更便宜的液流電池。它的目標是達到成本接近每千瓦時存儲容量500美元。(至少要一年之后,這家公司才可以舉出堅實的成本數字,斯泰品說。)這將遠低于迄今的制作成本,卡馬斯說。這些公司常常不披露其成本,但他估計,很多都超過每千瓦時2000美元。


在每千瓦時500美元,電池就足夠便宜,可廣泛用于電網,進行很多應用,比如推遲電源線建設,卡馬斯說。這也將大大便宜于該技術的重要競爭對手,就是現在的鋰離子電池,后者成本約每千瓦時1000美元,他說。但它仍然過于昂貴,難以滿足美國能源部的目標,這一目標是,能源存儲系統成本要低于每千瓦時100美元。


假如液流電池供電可便宜至每千瓦時100美元,它們就會成為一個更便宜的選擇,有關公用事業機構而言,就會勝過開設新的化石燃料為基礎的發電廠,可以抵消日常波動的風力或太陽能發電,卡馬斯說。普里莫斯電力公司最近獲得了一項資助,是來自美國能源部高級研究計劃局能源處(DOE'sAdvancedResearchProjectsAgencyforEnergy),用以開發這種低成本電池,但這將是一種不同的設計,不同于公司目前正在擴大規模的那種,這家公司還沒有太多談論它。


許多其他的實驗存儲技術正在開發,以實現這樣的低成本。一種半固態液流電池技術正在開發,開發者是一家新創公司,名為24M公司,使用的是濃度高得多的儲能材料,在電解質中,這就意味著它們可以存儲10倍之多的能量,這是比較常規液流電池而言。有家新創公司名為液態金屬電池公司(LiquidMetalBattery),這家公司正在商業化一種電池,所用電極和電解質的制備,采用了熔融金屬和鹽。


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