2020年8月7日
加州理工学院研究人员发表的一篇新论文称，随着美国越来越多的州推动更多地依赖风能或太阳能等可再生能源，长期储能可能在确保可靠性和降低电力成本方面发挥重要作用。
在内森·刘易斯实验室工作的研究生杰基·道林（BS'77）乔治·L·阿尔戈罗斯教授兼化学教授，与卡内基科学研究所的肯·卡尔德拉和其他人合作，研究了储能方案以及数十年来有关风能和太阳能可用性的数据。道林和她的合作者确定，目前可用的电池技术令人望而却步对于电网的长期储能服务来说，成本高昂，而且能够在整个季节甚至几年内储存几周到一个月的能量的替代技术可能是建立负担得起、可靠的可再生电力系统的关键。欧洲杯线上买球
可再生能源需要储能，因为风能和太阳能不如化石燃料可靠。例如，在美国，风力发电通常在夏季处于最低水平，而在夏季，由于家庭和企业对空调的需求，电网受到的压力最大。
“这项研究的动机是，几个州的法律规定，到本世纪中叶，电力系统必须达到100%无碳，”道林说，他是一篇关于这项工作的论文的主要作者。“在这些规定中，许多州包括了对风能和太阳能的要求。风能和太阳能每天甚至每年都在变化，但对于一个可行的电力系统来说，高可靠性是必须的。能源储存可以填补供需之间的缺口。”
道林研究了锂离子电池等短期储存系统和氢储存、压缩空气储存和抽水蓄能水电等长期储存方法。
为了了解如何以最低的能源成本优化这些存储技术的使用，Dowling对每种存储技术进行了数学模拟，并将历史电力需求数据和40年来美国周边地区每小时解析的历史天气数据合并在一起。她称之为宏观能源模型，揭示了在风能-太阳能电池系统中增加长时间存储可以降低能源成本。相比之下，单独使用电池储存会使可再生能源更加昂贵。
道林说，与电池相关的额外费用之所以出现，是因为它们无法以成本效益的方式储存足够的能量，以供整个用电季节的使用，而整个用电季节的发电量较低。这意味着电网将需要许多昂贵的太阳能电池板或风力涡轮机来补偿，并将导致发电设备在一年中的大部分时间里浪费。2020欧洲杯下注官网
道林说，目前可用的电池技术在季节性存储方面甚至还没有达到成本效益。
“美国夏季风力发电的大幅下降是个问题，电池不适合填补这一缺口。所以，如果你只有电池，你就必须过度增加风能或太阳能的容量，”她说。“长期储存有助于避免过度建设发电基础设施，并在人们需要的时候提供电力，而不仅仅是在自然提供的时候。以目前的技术成本，在地下洞穴中储存电解水产生的绿色氢气将为长期电网储存提供一种成本效益高的方法。”
其他研究人员已经建立了可再生能源模型，但该团队的数据驱动方法是第一个纳入四十年历史风和太阳变化数据的方法，从而将每年的变化以及影响发电的罕见天气事件（如风和太阳能干旱）的周期性事件考虑在内。
“我们在模型中使用的数据年限越长，我们就越迫切需要长期存储，以获得我们期望的电力系统可靠性。”她说。
道林表示，她的研究结果可能有助于制定100%无碳电力法和高风能/太阳能法规的州的决策者，以及考虑采用类似法律的其他美国州。未来，她计划扩大研究范围，深入研究特定类型的储能装置（如hy）所起的作用drogen或氧化还原液流电池可以在可再生能源系统中发挥作用。例如，某些类型的电池可以有效地用作中时储能，她说。
本文题为“长时间储能在可变可再生电力系统中的作用，”出现在九月号的焦耳．合著者是加州理工学院化学研究生Lewis和Katherine Rinaldi;卡内基科学研究所的Tyler Ruggles, Mengyao Yuan和Ken Caldeira;欧洲杯线上买球加州大学欧文分校的史蒂文·戴维斯(Steven Davis);以及卡内基科学研究所和劳伦斯伯克利国家实验室的樊彤。欧洲杯线上买球
这项研究得到了加州理工学院雷斯尼克可持续发展研究所(Resnick Sustainability Institute at Caltech)的支持，Dowling是Zeller-Resnick Fellow;戈登和贝蒂·摩尔基金会;南加州天然气公司的奖学金;以及盖茨风险投资公司送给卡内基科学研究所的一份礼物。欧洲杯线上买球
资料来源：https://www.caltech.edu/