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由“一”到“多”：邁向組合式儲能解決方案

要成功實(shí)現(xiàn)向新能源結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型和全球脫碳，儲能技術(shù)至關(guān)重要。由于輸電線路越來越多地承載了來自波動的可再生能源的電力，為了避免斷電，電網(wǎng)的靈活性亟待提高。針對這一點(diǎn)，西門子中央研究院的研究人員正在研發(fā)解決方案。

當(dāng)來自可再生能源的電力日益增多，我們需要多大的能源儲量才能夠確保電網(wǎng)的穩(wěn)定？從低至3吉瓦到多達(dá)30吉瓦，各方對德國在未來4到6年內(nèi)電力需求的預(yù)測大相徑庭。歐洲最大的應(yīng)用型研究機(jī)構(gòu)弗勞恩霍夫研究所開展的一項(xiàng)調(diào)查則預(yù)測，到2030年，德國的能源儲量需求將在13吉瓦到50吉瓦之間。各方預(yù)測的數(shù)字懸殊巨大，這主要是因?yàn)檠芯克诘膹?fù)雜假設(shè)千差萬別。

西門子SIESTORAGE的輸出功率為1兆瓦，可儲存最多500千瓦時的電力并在日后將之回饋到電網(wǎng)。

基于電池的儲能系統(tǒng)在技術(shù)上取得長足進(jìn)步

西門子中央研究院儲能解決方案創(chuàng)新項(xiàng)目負(fù)責(zé)人Karl-Josef Kuhn表示：“儲能技術(shù)不僅是德國實(shí)現(xiàn)向新能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵，也是全球脫碳的關(guān)鍵。”儲能解決方案多種多樣，從常規(guī)的抽水蓄能電站到*的電池蓄電系統(tǒng)，不一而足。前者可儲存大量水用于發(fā)電。目前，德國擁有9座抽水蓄能電站，總發(fā)電量約為7吉瓦，但這遠(yuǎn)不能滿足未來的需求。

Kuhn解釋道：“抽水蓄能電站的擴(kuò)張潛力有限。這意味著我們必須找到能夠儲存大量電力的替代儲能技術(shù)。”正因如此，西門子與AES Corporation聯(lián)合成立了一家公司，主要開展儲能技術(shù)和服務(wù)相關(guān)業(yè)務(wù)。這家名為Fluence的公司除了提供AES的Advancion和西門子的Siestorage儲能平臺之外，也在研發(fā)新技術(shù)。Siestorage是一個模塊化系統(tǒng)，它可將高性能鋰離子電池和接入電網(wǎng)所需的電力電子系統(tǒng)結(jié)合起來。這個系統(tǒng)可以儲存并在日后釋放最多500千瓦時的電力，儲電容量可達(dá)1兆瓦。其他傳統(tǒng)的短期儲能解決方案則包括電容器、飛輪儲能系統(tǒng)和壓縮空氣儲能系統(tǒng)等。

電轉(zhuǎn)氣技術(shù)特別適于長期儲能。西門子中央研究院的研究人員Kerstin Wiesner正在新型電解單元的測量站上進(jìn)行操作。

利用電解技術(shù)從水中制取氫氣。

Karl-Josef Kuhn在西門子中央研究院負(fù)責(zé)與儲能系統(tǒng)有關(guān)的研究工作。

轉(zhuǎn)向長期解決方案

上述所有解決方案的共同缺點(diǎn)是，它們的儲能周期僅能以分鐘或小時計(jì)。為此，西門子研究人員正專注于研發(fā)可以將電能轉(zhuǎn)換為能夠長期儲存的能源形式的解決方案，如氫氣，以及氨和甲醇等化學(xué)制品。

這些電轉(zhuǎn)氣技術(shù)可以利用電解技術(shù)，將水和電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)原料。例如，一個初步試點(diǎn)項(xiàng)目是西門子的制氫裝置Mainz Energy Farm。它的功率高達(dá)6兆瓦，是全球同類裝置中規(guī)模最大的。它的氫氣產(chǎn)量可以滿足約2000輛燃料電池汽車的需求。除電解制氫之外，西門子也將目光投向了甲烷。氫氣和甲烷都能儲存在天然氣管網(wǎng)中并可在日后再次轉(zhuǎn)化為電力。西門子專家也在研究利用如甲醇等二氧化碳*的燃料來進(jìn)行轉(zhuǎn)化的技術(shù)。

其他研究領(lǐng)域包括熱儲能和機(jī)械儲能，以及以壓縮空氣的形式儲存電能的系統(tǒng)。Kuhn表示：“成功實(shí)現(xiàn)向新能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵是我們必須綜合利用多種儲能技術(shù)。”