儲能技術與現實生活應用

2018-04-03 10:42:38 氣候變化與低碳經濟學　點擊量：評論 (0)

能源儲存是現代能源供應鏈中的一個重要組成部分。這主要是因為它能提高電網的穩定性，增加可再生能源的滲透，提高能源系統的效率，節約化石

能源儲存是現代能源供應鏈中的一個重要組成部分。這主要是因為它能提高電網的穩定性，增加可再生能源的滲透，提高能源系統的效率，節約化石能源，減少能源產生的環境影響。雖然已有許多文獻回顧了儲能技術，但這些已被證明用于商業規模的應用技術目前處于不同的技術成熟水平上。然而，大多數能源儲存的評論論文都詳細地強調了這些技術，但是這些技術在實際生活中的應用仍然有限。本文旨在通過對不同能源儲存技術的實際應用和性能的詳細分析，來解決這一差距。本文論述了儲能的概念、不同的儲能技術，重點介紹了二次能源(電、熱)的存儲方式，并詳細分析了世界各國的各種蓄能工程。在本文的最后部分，還強調了一些阻礙能源儲存技術商業化部署的挑戰。

無論哪種形式的能源都是全球必不可少的商品。它是最常見的消費品，并一直是世界發展的一個關鍵因素。雖然能量可以大致分為兩種，但形式多樣。它們包括：一次能源和二次能源。一次能源被認為是那些只涉及提取或捕獲的能源，不論是否與相鄰材料分離、清洗或分級，在其所含能量可轉換為熱能或機械功之前。它們通常存在于自然界中。它們包括沒有受到任何轉換或轉化過程的所有能量形式。典型的例子是原油、煤炭、生物質能、風能、太陽能、潮汐能、天然鈾、地熱、下降和流動的水、天然氣等。另一方面，第二種能源形式包括所有能源形式，這些都是由于一次能源利用能源轉換過程而發生的。

二次能源形式是更為方便的能源形式，因為它們可以直接被人類使用。它們也被稱為能量載體(EC)。二次能源形式的例子有：電力、汽油、柴油、乙醇、丁醇、氫、熱。

總之，多年來能源消耗日益增加。根據世界能源統計的國際能源機構(IEA)2014年公布的數據，2012年全球供應能源是大約13371百萬噸油當量。這比2009和1973值分別高出10%和119%。雖然全球能源供應呈上升趨勢，但由于可再生能源系統的滲透，化石燃料所占的份額正在逐漸減少。例如，2012的一次能源供應中約有82%來自化石燃料，而1973為為87%。然而，化石燃料在一次能源供應中所占份額的減少并沒有從實際意義上說明二氧化碳排放量的減少。例如，化石燃料在2012年提供了約31734噸的二氧化碳排放量而在1973年只有16633噸。

化石燃料的二氧化碳排放被認為是全球變暖的一個主要全球性環境威脅。在過去幾年中，為了減少相關的環境影響，已經作出了許多努力來減少二氧化碳排放。這些領域包括創造新的和創新的能源轉換技術，以提高現有能源轉換技術的效率。此外，減少各種工業的能源損耗，無論是國內還是商業，通過儲存它們以供將來使用，對減少二氧化碳排放具有非常重要的影響。為了平衡低碳經濟，平衡能源供應和實際使用電網所需能源的必要性同樣重要。正是在這種背景下，儲能被認為在現代能源供應鏈是重要的因為它會幫助堵塞泄漏和提高效率。因此，能源儲存最近引起了政府、利益相關者、研究人員和投資者的注意，因為它可以用來改善能源供應鏈的性能。

在這篇綜述文章中，介紹了兩種不同形式的能源：一級能源和二級能源。不同的技術存儲上述能源形式，重點放在二次能源形式(電和熱)。對不同儲能技術進行了技術比較，并對其實際應用進行了分析，以更好地了解在規模、運行項目數、成熟度等方面應用最廣泛的技術。還提出了能源儲存行業面臨的一些挑戰，以及該行業的未來前景。

根據調查，得出以下結論：

(1)許多能源儲存解決方案是可用的，但它們在規格和特性上是有很大不同，因此很難為所有能源儲存應用選擇單一的技術。因此，這篇綜述文章集中討論了每項技術的實際壽命以及使用這種技術儲存的能量的數量。這種現實生活應用程序有助于理解技術的實際滲透程度。

(2)一些儲能技術，如超級電容器、熱化學和重力等都處于示范或研究階段，因此還沒有大規模的實際生活項目來確定它們的儲能應用能力。因此，需要更多的研究，因為沒有一種能量存儲技術具有優化操作所需的所有特性。

(3)使用新興技術如LAES, GPM and ARES當技術充分成熟時大規模應用的潛力。

(4)當技術成熟時，如果GPM要達到所要求的往返效率(75–80%)，在沒有良好的地形位置時，對GPM時一個很好的選擇。

(5)在沒有足夠的水供應但有必要的地形的大規模的供應系統時，GPM成為PHES的一個好的替代。

(6)為了進一步提高往返效率，還需要進一步的研究和開發。

(7)熔鹽將繼續主導的大規模應用的儲能領域，PHES有望在能量儲存方面繼續保持較大份額。

文章來源：Mathew Aneke,Meihong Wang. Energy storage technologies and real life applications – A state of the art review[J]. Applied Energy,2016,179.

作者：王美宏教授現任英國赫爾大學(University of Hull)工程學院教授(Prof. Meihong Wang)。1999年赴英國帝國理工學院( Imperial College London)，先后就職于帝國理工學院、倫敦大學學院(University College London)、克蘭菲爾德(Cranfield University)和赫爾大學。王教授在二氧化碳吸收、捕集和存儲方面的研究很有建樹，承擔了英國、歐盟及工業界資助的大量科研項目，發表了80余篇學術論文和技術報告.

原標題:【學術前沿】儲能技術與現實生活應用