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澳大利亞電力市場在2020年達(dá)到了一個(gè)重要的里程碑，其四分之一的電力來源來自可再生能源。

然而，如果澳大利亞更換退役其所有的化石燃料發(fā)電廠，并且到2050年實(shí)現(xiàn)凈零排放目標(biāo)以成為可再生能源電力出口大國，則需要克服重大障礙以實(shí)現(xiàn)電力部門脫碳。

特別是風(fēng)力發(fā)電和太陽能發(fā)電都是間歇性的能源：這些可再生能源如何在不良?xì)夂驐l件影響的期間提供充足的電力？如果不解決這個(gè)問題，那么在沒有化石燃料發(fā)電的未來日子中，澳大利亞將如何應(yīng)對電力不足的風(fēng)險(xiǎn)？


需要部署長時(shí)儲能系統(tǒng)

可再生能源電力的間歇性可以通過“短時(shí)”儲能系統(tǒng)在一定程度上進(jìn)行管理，例如目前正在運(yùn)行的電網(wǎng)規(guī)模鋰離子電池儲能系統(tǒng)。

然而，電池儲能系統(tǒng)并不能會從陽光或風(fēng)力充足的時(shí)期轉(zhuǎn)移大量電力以滿足一天中其他時(shí)間的電力需求，而這一需求在澳大利亞電網(wǎng)中已經(jīng)變得越來越重要。

將太陽發(fā)電設(shè)施中8小時(shí)的可用能源轉(zhuǎn)移到一天中的其他時(shí)間變得越來越重要，由于陽光充足時(shí)產(chǎn)生的電力供應(yīng)過剩，導(dǎo)致澳大利亞國家電力市場（NEM）的負(fù)價(jià)格事件頻率增加。

與此同時(shí)，午后的峰值電力需求期間的電力價(jià)格往往很高，這也表明這個(gè)期間的電力供應(yīng)相對于用戶需求來說存在供應(yīng)不足的情況。

最近昆士蘭州和維多利亞州停運(yùn)大型燃煤發(fā)電設(shè)施表明，其電力系統(tǒng)需要更大的可調(diào)度容量。這就是長時(shí)儲能系統(tǒng)發(fā)揮關(guān)鍵作用的地方。

新南威爾士州正在解決電力間歇性挑戰(zhàn)。新南威爾士州政府最近通過了電力基礎(chǔ)設(shè)施投資法案（稱為路線圖）來管理能源間歇性，并從現(xiàn)有電網(wǎng)資產(chǎn)中獲取最大價(jià)值。 其路線圖優(yōu)先開發(fā)新的大型儲能系統(tǒng)，每個(gè)周期可以調(diào)度8小時(shí)或更長時(shí)間。

人們還將看到，全球長時(shí)儲能領(lǐng)域出現(xiàn)了大量且持續(xù)的投資。例如，沙特Aramco能源風(fēng)險(xiǎn)投資公司投資儲能廠商Energy Vault公司，以加速其儲能解決方案的全球部署；比爾·蓋茨和杰夫·貝索斯通過Breakthrough Energy Ventures為全鐵液流電池技術(shù)開發(fā)商提供投資；住友株式會社投資英國長時(shí)儲能開發(fā)商Highview Power公司及其低溫液化空氣儲能系統(tǒng)；長時(shí)儲能開發(fā)商Hydrostor公司的團(tuán)隊(duì)完成了一輪融資，其中包括與基礎(chǔ)設(shè)施投資者M(jìn)eridiam公司達(dá)成戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系。

壓縮空氣儲能(CAES)–澳大利亞代表性不足的儲能資源

壓縮空氣儲能(CAES)擁有超過50年的運(yùn)營歷史，雖然并不為人所熟知，但它非常適合在澳大利亞應(yīng)用。較新形式的壓縮空氣儲能(CAES)在澳大利亞具有關(guān)鍵電網(wǎng)需求的地區(qū)具有廣泛適用性，無需大量的輸電投資即可實(shí)現(xiàn)。

此外，美國能源部(DoE)最近將壓縮空氣儲能(CAES)確定為成本最低的長期儲能形式。

壓縮空氣儲能(CAES)主要使用壓縮并儲存在地下洞穴中的大氣空氣。當(dāng)需要電力時(shí)，釋放空氣以驅(qū)動渦輪機(jī)并將存儲的能量轉(zhuǎn)換回電能。

Hydrostor公司開發(fā)并建造了一個(gè)無碳排放且可以靈活部署的Advanced-CAES(A-CAES)儲能系統(tǒng)。

2020年，新南威爾士州的輸電網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供商Trans Grid公司選擇Hydrostor公司的200MW/1,600MWh的 A-CAES儲能系統(tǒng)作為其RIT-T流程中為Broken Hill提供可靠電力的首選方案。Hydrostor公司和Energy Estate公司目前正在積極開發(fā)這一項(xiàng)目，該項(xiàng)目已獲得新南威爾士州政府新興能源計(jì)劃資助。

該項(xiàng)目不僅提供了一種清潔且具有成本效益的方式來滿足新南威爾士州未來對可靠電力的需求，而且還將通過建設(shè)和運(yùn)營儲能項(xiàng)目以及持久的就業(yè)機(jī)會為當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)貢獻(xiàn)5億澳元以上。

與此同時(shí)，Hydrostor公司正在通過加利福尼亞開發(fā)兩個(gè)總裝機(jī)容量為1GW的A-CAES長時(shí)儲能系統(tǒng)，與新南威爾士州一樣，部署這些長時(shí)儲能設(shè)施可以規(guī)劃其未來的能源需求。

此外，還有其他形式的長時(shí)儲能，例如使用機(jī)械能和熱儲能技術(shù)來長期儲存電力，并且可以為抽水蓄能發(fā)電設(shè)施或公用事業(yè)規(guī)模的電池儲能系統(tǒng)提供具有前景的替代方案。

為什么抽水蓄能發(fā)電設(shè)施或電池儲能系統(tǒng)不能做到這一點(diǎn)？

長期儲能市場目前由抽水蓄能發(fā)電設(shè)施主導(dǎo)，其中包括備受吹捧但在現(xiàn)在看來成本相當(dāng)昂貴的Snowy Hydro2.0抽水蓄能發(fā)電設(shè)施。

抽水蓄能發(fā)電設(shè)施是一種長時(shí)儲能系統(tǒng)，它將從下游水庫的水抽取到上游水庫并儲存起來，直到需要電力時(shí)，將水從上游水庫釋放出來，水流驅(qū)動渦輪發(fā)電機(jī)并將存儲能量轉(zhuǎn)換回電力。

根據(jù)調(diào)查，全球目前超過95%的長時(shí)儲能容量來自抽水蓄能發(fā)電設(shè)施。然而，這項(xiàng)技術(shù)取決于有限的地理位置，因此經(jīng)濟(jì)可行并且不需要大量新建輸電線路的長時(shí)儲能選項(xiàng)并不多。此外，其位置通常不靠近需要儲能容量的地方，并且可能對環(huán)境和社會造成不利影響，并且需要多年的時(shí)間才能獲得許可和建造。

另一個(gè)關(guān)鍵因素是水資源的安全。澳大利亞是地球上最干旱的大陸，在澳大利亞的許多地方，并沒有足夠的水源來泵送和收集水庫中的大量水以確保能源安全。

澳大利亞并不是唯一面臨這個(gè)問題的國家，世界許多地方的氣候變化正在加劇水資源安全。

電池儲能系統(tǒng)的部署也面臨著不同的障礙。雖然電池的成本一直在下降，但對于長時(shí)電池儲能解決方案來說成本仍然很高，而且其充放電的循環(huán)壽命很短。

在默認(rèn)情況下，像特斯拉公司這樣的電網(wǎng)規(guī)模電池供應(yīng)商通常也不會部署更多持續(xù)放電時(shí)間超過四小時(shí)的電池儲能系統(tǒng)。因此，部署持續(xù)放電時(shí)間超過四小時(shí)的電池儲能系統(tǒng)項(xiàng)目仍然很少，預(yù)計(jì)也不會達(dá)到實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的轉(zhuǎn)型所需的規(guī)模。

雖然電池儲能系統(tǒng)將繼續(xù)在短期套利中發(fā)揮關(guān)鍵作用，但也必須部署長期儲能以滿足澳大利亞能源系統(tǒng)快速轉(zhuǎn)型的需求。隨著澳大利亞轉(zhuǎn)向更高水平的電氣化并擺脫對化石燃料發(fā)電量的依賴，需要提高能源安全性。

如果居民家中的供暖和照明設(shè)備、電磁爐的性能以及所有的交通運(yùn)輸工具都依賴于電力，那么需要部署和運(yùn)營更多的可以適應(yīng)氣候變化的儲能系統(tǒng)。

如何實(shí)現(xiàn)可再生能源轉(zhuǎn)型

為了在凈零能耗的世界中實(shí)現(xiàn)能源安全，需要超越傳統(tǒng)的化石燃料發(fā)電設(shè)施和電網(wǎng)建設(shè)，并促進(jìn)儲能部署。除了部署抽水蓄能設(shè)施和電池儲能系統(tǒng)之外，還需要部署更多新型長時(shí)儲能系統(tǒng)。

A-CAES儲能系統(tǒng)就是一種新型長時(shí)儲能的例子，它使用來自采礦行業(yè)和天然氣工業(yè)應(yīng)用中經(jīng)過驗(yàn)證的現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行構(gòu)建，可以經(jīng)濟(jì)高效地部署在最需要的地方；除了變電站、礦山、大型工業(yè)用戶、輸電擁塞地點(diǎn)之外，甚至可以部署在城市中，其應(yīng)用前景是無止境的。

原標(biāo)題： 長時(shí)儲能系統(tǒng)如何加速推進(jìn)可再生能源轉(zhuǎn)型？