具有成本效益的儲能方案可以說是人類逐步過渡到低碳社會的關鍵, 而當前儲能主要有兩種方式, 一種為儲熱, 一種為儲電. 那麼, 這兩種儲能形式哪種更具經濟性呢?
近日, 德國儲能協會(BVES)發布的一組最新研究數據顯示, 分別儲存1kWhel和1kWhth的能量時, 鋰離子電池儲電成本約為熔鹽儲熱成本的33倍. 【詳細數據見下表】
表: 儲能成本對比(數據來源於多份德語資料, 計算方式為總資本支出除以一個工作周期內的總儲電量或熱量, 其中鋰電池儲能項目的成本還包含了空調和防火措施等基礎設施的投資成本. )
如上表, BVES方面表示, 需要注意的是, 無論是直接換熱還是間接換熱, 根據溫差和運行方式的不同, 具體成本也會有所差別, 因此, 資料提供的成本數據範圍在25-70歐元/kWhth之間. 而使用大型鋰電池的六個示範系統(由能源供應商STEAG建造)的儲電成本則高達833歐元/kWhel.
按照上表數據, 熔鹽儲能的成本相比鋰電池儲電成本具有明顯優勢. 兼任德國Enolcon和Storasol兩家公司【Enolcon公司是一家工程諮詢公司, 專門為傳統電站各可再生能源設施開發商提供項目融資和評估支援服務;Storasol公司則建立於2013年, 依託Enolcon公司開發的技術設計高溫儲熱系統. 】總經理的Günter Schneider博士對上述數據表示贊同.
Schneider認為, 成本對比一直是一個很棘手的問題, 因為它們很大程度上取決於基礎計算需要涉及哪些設備, 如風扇, 換熱器, 泵等. 如果初始成本相同, 當溫度可以影響儲熱容量的大小時, 每千瓦時熱的成本還取決於儲存溫度. 比如, 當儲熱溫度達到550℃時, 儲熱容量約為440℃時的兩倍, 因而每千瓦時熱的儲能成本可削減一半.
Schneider同時指出, 技術創新正在使儲熱成本得到進一步下降. 例如, Storasol公司的新型模組化技術可實現600℃以上的儲熱溫度, 該技術使用砂礫或碎石儲熱, 使用室外空氣傳熱. 創新型的固態儲熱介質按床型排列, 可實現快速儲熱和釋熱. 巨大的表面積可降低空氣流速, 使得整個運行系統的壓力損失最小化. 通過測算, 採用該技術儲熱成本可降低到15~25歐元/kWhth. 2015年末, 採用該技術的首個兆瓦級系統在德國拜羅伊特大學已經投入運行.
而對於正處於發展階段的光熱發電行業來說, 熔鹽儲熱系統目前已逐漸成為光熱電站的標準配置, 業界公認的是, 具備高經濟性的熔鹽儲熱系統無疑將對光熱發電行業的未來發展起到積極作用.
表: 熔鹽儲熱系統的主要參數指標(數據來源: BVES)
具體來說, 熔鹽是目前大型光熱發電站使用最普遍的儲熱介質, 高性價比的熔鹽儲熱系統則是光熱電站無需化石燃料輔助系統就可實現長時間穩定發電的重要保障. 此外, 除了用於光熱發電, 熔鹽儲熱還可以用于海水淡化和稠油開採等多個領域.
