利用太陽的熱量來發電的太陽能發電廠可以儲存能量作為熔鹽。 能源部

太平洋天然氣和電力公司 (PG&E) 最近開始關閉迪亞布羅峽谷發電設施,這是加州最後一個活躍的核電站。 該發電廠位於加州中部海岸阿維拉海灘附近,由兩個 1,100 兆瓦 (MW) 反應堆組成,每年發電 18,000 吉瓦時 (GWh),約佔加州 8.5 年電力消耗的 2015%。 ,到目前為止,是該州最大的單一發電設施。

加州立法法案即將關閉暗黑破壞神峽谷 保安局350,或 2015 年《清潔能源和污染減少法案》。該法案是該州持續努力實現電網脫碳的基石,要求公用事業公司在未來幾年的部分發電中使用可再生能源。 該指令還要求公用事業公司運行旨在將電力和天然氣消耗效率提高一倍的計劃。

但這項雄心勃勃的能源政策仍然存在許多未解答的重大問題,因為計劃於 2025 暗黑破壞神峽谷說明。 公用事業公司能否使用這些替代發電來源全天候供電? 至關重要的是,儲能技術能否像傳統發電機那樣按需提供電力?

遠離核電

核電站在 1970 世紀 XNUMX 年代初達到鼎盛時期,因其能夠在不使用化石燃料的情況下以恆定速率產生大量電力而受到讚譽。

但是,由於 負面意見 由於成本高昂的改造,我們現在觀察到一種趨勢,長期運行的核電站正在關閉,而美國計劃建設的新核電站卻很少。


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公用事業公司正在轉向太陽能和風能等可再生能源發電,部分是為了響應市場力量,部分是為了響應要求公用事業公司減少溫室氣體排放的新法規。 特別是在加利福尼亞州,由於市場和環境原因轉向可再生能源,加上公眾對核能的負面看法,導致 公用事業公司放棄核電.

雖然反對者可以將關閉核電站視為健康和環境方面的成功,但關閉核電站加劇了公用事業公司在滿足電力消耗需求的同時減少碳足跡所面臨的挑戰。 例如,PG&E 已承諾增加可再生能源和能源效率工作,但僅此一項並不能幫助他們全天候為客戶提供電力。 可以用什麼來填補暗黑破壞神峽谷關閉留下的巨大空白?

太陽能和風能是理想的能源,因為它們產生無碳電力,且不會產生有毒和危險的廢物副產品。 然而,它們也存在只能全天間歇性發電的缺點。 太陽能只有在太陽出來的時候才能利用,而且風速變化莫測。

為了滿足客戶全天候的電力需求,需要儲能技術以及更多的可再生能源和提高能源效率。

進入儲能領域

長期以來,儲能一直被譽為將可再生能源大規模併入電網的靈丹妙藥。 要取代暗黑破壞神峽谷關閉後留下的發電設備,需要大量增加風能和太陽能發電。 然而,更多的可再生能源發電將需要更多的存儲。

目前有許多不同的儲能技術可供使用或正在商業化過程中,但每種技術都屬於四個基本類別之一:化學存儲(如電池)、動能存儲(如電池) 飛輪, 蓄熱磁存儲.

每個類別中的不同技術可以根據以下方面進行表徵和比較:

  • 額定功率:產生多少電流
  • 能量容量:可以存儲或釋放多少能量,以及
  • 響應時間:傳遞能量所需的最短時間。

公用事業公司現在面臨的主要挑戰是如何針對特定地點的特定電力輸送應用集成儲能技術。

基於以化石燃料為主的能源供應系統而演變的電力傳輸系統和消費者行為使這一挑戰變得更加複雜。 此外,存儲技術價格昂貴且仍在發展中,這使得化石​​燃料發電機在短期內看起來更具經濟效益。

實施存儲技術

目前在加利福尼亞州,能源存儲是由化石燃料發電廠有效提供的。 這些天然氣和燃煤發電廠提供穩定的“基荷”電力,並可以提高發電量以滿足需求高峰,高峰通常發生在下午和傍晚。

單個儲能裝置無法直接替代這些化石燃料來源的容量潛力,只要需要,化石燃料來源就可以產生高效率的電力。

無法進行同類替代意味著必須採取更加多元化的儲能組合策略,以便順利過渡到低碳能源的未來。 這種平衡的儲能組合必然包含以下一些組合:

  • 短期儲能係統能夠通過滿足局部峰值需求和緩衝短期供應波動來維持電能質量。 這些可能包括超級電容器、電池和飛輪,它們可以快速提供突發電力。

  • 速度較低的儲能裝置,可以提供大量的電力並儲存大量的能量。 這些系統,例如帶有集中太陽能的抽水蓄能和蓄熱系統,能夠改變太陽能生產的季節性,並滿足商業和工業部門大規模或敏感電力用戶的獨特電力需求。

這套存儲技術必須以一種鏈的形式連接起來,根據最終用途、位置和與網格的集成進行嵌套和分層。 此外,還需要管理系統來控制存儲技術與電網的交互方式。

目前,由於沒有足夠的能源儲存,公用事業公司現在使用天然氣來填補可再生能源的電力供應缺口。 公用事業公司使用“峰值”發電廠,這是一種以天然氣為燃料的發電廠,可以提高或降低發電量以滿足電力需求,例如當太陽能輸出在下午晚些時候和晚上下降時,同時在此過程中產生空氣污染和溫室氣體排放。

隨著發電用天然氣消耗量不斷增加,在儲能技術成熟的同時保留核電是否更好? 儘管天然氣的污染比煤炭少,但它會產生溫室氣體排放,並有可能造成 對環境造成危害的洩漏,如在阿利索峽谷所見。

對於核能,目前尚不清楚如何處理核廢料,2011 年日本福島核電站的災難凸顯了核電站的災難性危險。

無論您認為哪種情況最好,很明顯,能源存儲是實現無碳電網的主要限制。

加州對可再生能源的承諾幫助該州減少化石燃料的使用並減少溫室氣體的排放。 然而,需要仔細規劃,以確保安裝儲能係統來接管目前由天然氣和核電承擔的基準負荷任務,因為可再生能源和能源效率可能無法承擔這一負擔。

關於作者

Eric Daniel Fournier,空間信息學博士後研究員, 美國加州大學洛杉磯

Alex Ricklefs,可持續社區研究分析師, 美國加州大學洛杉磯

這篇文章最初發表於 談話。 閱讀 原創文章.

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