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CSPPLAZA光熱發電網訊：據外媒報道，瑞典TEXEL公司已(yi)成功開發出一種基于(yu)金(jin)屬氫化物、可(ke)由電(dian)(dian)加熱充(chong)電(dian)(dian)的熱能儲(chu)存(cun)裝置，可(ke)用于(yu)儲(chu)能以及向(xiang)電(dian)(dian)網提(ti)供電(dian)(dian)力(li)，未來計劃在美國將該技術推向(xiang)市場化應用。

據悉，TEXEL公司(si)最初將應用(yong)市場聚焦在光熱發電領域，后來(lai)發現該技(ji)術在電池儲能方面(mian)具(ju)備較(jiao)大的潛在經濟(ji)優(you)勢，最終開始專注于獨立的熱能存(cun)儲研(yan)究(jiu)。

目(mu)前，TEXEL已經與澳大利亞的(de)(de)柯廷大學和(he)美國的(de)(de)亞利桑那(nei)州立大學（ASU）建立了合(he)作伙伴(ban)關系，正(zheng)在進行引(yin)入中試規模之前的(de)(de)市(shi)場(chang)(chang)可(ke)行性驗證。ASU助(zhu)理教授(shou)Nathan Johnson正(zheng)在領導一個在多個市(shi)場(chang)(chang)部署(shu)存(cun)儲(chu)系統的(de)(de)成本分(fen)析團隊，預計(ji)下個月可(ke)出結果，將可(ke)為潛在的(de)(de)公用事(shi)業(ye)規模的(de)(de)試點項目(mu)做準備。

Johnson表示：“ASU校園內的(de)(de)微網格試驗(yan)臺將為該技術從驗(yan)證分析走(zou)向試點項(xiang)目(mu)建設奠定良(liang)好(hao)的(de)(de)基礎。我們現在(zai)(zai)(zai)正在(zai)(zai)(zai)進行(xing)市場(chang)競爭分析，這將有助于(yu)我們在(zai)(zai)(zai)第一個試點項(xiang)目(mu)中(zhong)與(yu)公用事業(ye)公司和其他大型能(neng)源客戶更好(hao)地交流互動，并(bing)確定更多的(de)(de)商(shang)業(ye)機(ji)會和優勢。我們現在(zai)(zai)(zai)正在(zai)(zai)(zai)估算(suan)美國(guo)市場(chang)上一系列部署選項(xiang)的(de)(de)成(cheng)本(ben)，通(tong)過增(zeng)加儲(chu)存(cun)類型和商(shang)業(ye)模式(shi)，這項(xiang)技術使可再生能(neng)源獲(huo)得更高的(de)(de)滲透(tou)率成(cheng)為可能(neng)，而現有的(de)(de)傳統儲(chu)存(cun)形式(shi)則不太可能(neng)實現這一目(mu)標。”

事實上(shang)，類似TEXEL公司這樣的熱(re)(re)能(neng)儲存(cun)技術在國(guo)際上(shang)剛剛開始應用。Abengoa的卡(ka)諾電(dian)(dian)池、比(bi)爾(er)蓋茨資助的熱(re)(re)電(dian)(dian)池Malta等幾(ji)個(ge)商業熱(re)(re)電(dian)(dian)池項目在歐洲只(zhi)是(shi)剛剛起(qi)步，美國(guo)國(guo)家可再生(sheng)能(neng)源實驗室(shi)(NREL)則正處(chu)于(yu)探索另一種熱(re)(re)電(dian)(dian)池概(gai)念的最后(hou)階段，該概(gai)念可能(neng)會被改(gai)造到退役的燃煤電(dian)(dian)廠上(shang)。

第一個基于金屬氫化物熱化學反應的儲能裝置

據了解，TEXEL新技術基于美國薩凡納河國家(jia)實驗室（SRNL）授權的(de)金屬氫化(hua)物研究(jiu)，這些材料(liao)可(ke)以(yi)達到必要的(de)工作(zuo)溫度，以(yi)配(pei)合高效率(lv)(lv)的(de)斯特林發動(dong)機功(gong)率(lv)(lv)轉(zhuan)換裝置，將熱量轉(zhuan)化(hua)為動(dong)力(li)。

圖：熱(re)化(hua)學電(dian)(dian)池的(de)能量來源以及輸出均可(ke)以是(shi)熱(re)能或電(dian)(dian)力

根據美國能源部對該(gai)技(ji)(ji)術(shu)(shu)展(zhan)開(kai)的(de)(de)(de)一(yi)項名為(wei)《提升電(dian)(dian)網(wang)靈活性和滲透性：金(jin)屬氫化物熱(re)化學儲能與斯(si)特林發動機集成用于電(dian)(dian)網(wang)儲能應用的(de)(de)(de)技(ji)(ji)術(shu)(shu)經濟分析》的(de)(de)(de)技(ji)(ji)術(shu)(shu)研究，這種熱(re)電(dian)(dian)池(chi)項目在選址(zhi)和申請許可方(fang)面與目前(qian)常規(gui)的(de)(de)(de)蓄(xu)電(dian)(dian)池(chi)類似(si)，但它的(de)(de)(de)成本(ben)有望大大降低，約為(wei)常規(gui)蓄(xu)電(dian)(dian)池(chi)技(ji)(ji)術(shu)(shu)的(de)(de)(de)四(si)分之一(yi)。

上述研究引用了(le)Lazard（全球(qiu)著名(ming)的(de)金融咨詢和資產管(guan)理(li)公司）發布的(de)相關數(shu)據——目前(qian)該(gai)熱電池成本(ben)為10美(mei)分—30美(mei)分/kWh，如(ru)果(guo)按照運(yun)行壽(shou)命25年—40年進(jin)行測算，其(qi)資本(ben)與運(yun)營成本(ben)將在(zai)2-7美(mei)分/kWh。

研究指(zhi)出，新開發(fa)的(de)(de)TES材(cai)料(liao)的(de)(de)優點是由低成本、易(yi)獲取(qu)的(de)(de)元素制成，這(zhe)些元素可以在600-750°C的(de)(de)高溫條件下(xia)工作(zuo)。這(zhe)些材(cai)料(liao)比常見的(de)(de)潛熱和顯(xian)熱材(cai)料(liao)（如熔鹽(yan)）更具優勢，因(yin)為(wei)它(ta)們具有(you)非腐蝕性(xing)，且顯(xian)著地(di)提高了能(neng)量密度(du)，并(bing)且能(neng)夠幾乎無(wu)限(xian)期地(di)儲存(cun)熱能(neng)（因(yin)為(wei)能(neng)量直接以化學鍵形式存(cun)在）。同時，建(jian)成的(de)(de)整個系統也不(bu)包含(han)稀土和鉑族金屬，因(yin)此也不(bu)會阻(zu)礙技術的(de)(de)長期可持(chi)續性(xing)。

此外，將這些材料與斯特(te)林(lin)(lin)發(fa)(fa)動(dong)(dong)機(ji)配(pei)對提供(gong)了一種高效(xiao)的能(neng)源(yuan)轉換途徑，且能(neng)夠(gou)接受各種熱輸(shu)入來為系統(tong)充(chong)電(dian)。同時(shi)，斯特(te)林(lin)(lin)發(fa)(fa)動(dong)(dong)機(ji)的使用壽命近年來也(ye)在迅(xun)速提高。2016年，美國航(hang)天(tian)局展示(shi)了他們(men)的兩(liang)個(ge)斯特(te)林(lin)(lin)發(fa)(fa)動(dong)(dong)機(ji)在沒有維(wei)護(hu)或(huo)性能(neng)下(xia)降(jiang)的情況(kuang)下(xia)連續(xu)運(yun)(yun)行(xing)了103000小(xiao)時(shi)。此外，Kockums公司也(ye)已經證(zheng)明了斯特(te)林(lin)(lin)機(ji)可(ke)以實(shi)現多(duo)達18000小(xiao)時(shi)的免維(wei)護(hu)運(yun)(yun)行(xing)時(shi)間；STC公司也(ye)證(zheng)實(shi)了斯特(te)林(lin)(lin)機(ji)可(ke)以實(shi)現穩定運(yun)(yun)行(xing)超過67000小(xiao)時(shi)。

工作原理

TEXEL基于可逆金(jin)(jin)屬氫化物(wu)的(de)熱(re)能儲存(cun)系(xi)統(tong)(tong)主(zhu)要(yao)通過在兩(liang)個金(jin)(jin)屬氫化物(wu)床(chuang)【高(gao)溫金(jin)(jin)屬氫化物(wu)（HTMH）和低溫金(jin)(jin)屬氫化物(wu)（LTMH）】之間(jian)轉移氫氣來運(yun)行，氫氣釋放(fang)并流動則通過加熱(re)HTMH（系(xi)統(tong)(tong)吸熱(re)）或者LTMH（系(xi)統(tong)(tong)放(fang)熱(re)）來實現。

圖：TEXEL熱(re)能儲存技術原理

系統儲熱(re)時，高溫(wen)金(jin)(jin)屬(shu)氫化物(wu)（HTMH）床(chuang)被加熱(re)并(bing)釋放出(chu)氫氣(qi)，氫氣(qi)被連(lian)接導管輸(shu)送至低溫(wen)金(jin)(jin)屬(shu)氫化物(wu)（LTMH）床(chuang)，并(bing)與LTMH反(fan)應(ying)。LTMH材料(liao)反(fan)應(ying)產生的(de)低品味能量通過熱(re)交換(huan)排出(chu)系統，以保持LTMH床(chuang)中較低的(de)溫(wen)度(du)和較低的(de)平衡壓力。

系統往外放(fang)熱時，通(tong)過提高LTMH床(chuang)的溫度以(yi)釋放(fang)氫氣，氫氣被連通(tong)導管(guan)輸送(song)至高溫金(jin)屬氫化(hua)(hua)物（HTMH）床(chuang)，并與(yu)HTMH反(fan)應，由于該反(fan)應的焓值較高，會產生大量熱量。熱量可以(yi)直(zhi)接(jie)利用，也可以(yi)由斯特林機等裝置轉化(hua)(hua)為(wei)機械(xie)能或(huo)電能進行輸出。

金屬氫化物(wu)材料的(de)平衡(heng)(heng)壓(ya)力是氫氣(qi)吸收（放熱(re)）和釋(shi)放（吸熱(re)）速率相(xiang)等時的(de)壓(ya)力。可逆(ni)金屬氫化物(wu)的(de)平衡(heng)(heng)壓(ya)力隨溫(wen)度降低(di)而(er)降低(di)，而(er)隨溫(wen)度升高而(er)升高。

高溫金屬氫(qing)化物（HTMH）床所含的(de)(de)(de)材(cai)料在(zai)所需(xu)的(de)(de)(de)操作(zuo)(zuo)溫度下具有高焓值(zhi)（反(fan)應熱(re)）和合理的(de)(de)(de)平(ping)(ping)衡(heng)壓力(li)（≤60 bar），低(di)溫金屬氫(qing)化物（LTMH）在(zai)較低(di)的(de)(de)(de)工作(zuo)(zuo)溫度下具有較低(di)的(de)(de)(de)焓值(zhi)和相稱(cheng)的(de)(de)(de)平(ping)(ping)衡(heng)壓力(li)。

Lars Jacobsson表示(shi)，對我(wo)們(men)來(lai)(lai)說最重(zhong)要的是——這項技(ji)術(shu)是循環(huan)的。使(shi)用這項技(ji)術(shu)時，我(wo)們(men)不會消耗任(ren)何資源(yuan)。我(wo)們(men)只(zhi)是在循環(huan)系統中來(lai)(lai)回推動氫(qing)氣。而(er)且它不使(shi)用稀土，沒有鋰(li)，也沒有鈷。為了能(neng)夠擺脫化石燃(ran)料，我(wo)們(men)需要能(neng)夠以(yi)低成本存(cun)儲能(neng)量超(chao)過12小時且可持(chi)續的解決方案。

像蓄電池一樣容易部署

這種熱能(neng)儲(chu)(chu)存(cun)裝(zhuang)置可以簡單(dan)地(di)用集裝(zhuang)箱運(yun)輸，并具有與蓄電池相同的模(mo)塊化安(an)裝(zhuang)方法，使(shi)其更加(jia)易(yi)于部署和可擴展，因(yin)此也可以存(cun)儲(chu)(chu)更大容量或更長時間(jian)的電能(neng)。

據TEXEL CEO Lars Jacobsson介紹(shao)，一臺(tai)容量(liang)為3.6MWh的機組(zu)（可儲(chu)存10小時功率為360kWh系統的能量(liang)）可裝在一個40英尺(chi)的集裝箱內。

Lars Jacobsson指出：“這是(shi)一(yi)種電(dian)(dian)池，但(dan)它既可(ke)以(yi)(yi)(yi)(yi)充(chong)電(dian)(dian)，也可(ke)以(yi)(yi)(yi)(yi)充(chong)熱(re)(re)(re)，因此我(wo)們可(ke)以(yi)(yi)(yi)(yi)儲存(cun)光伏發電(dian)(dian)場的能量(liang)(liang)，但(dan)我(wo)們也可(ke)以(yi)(yi)(yi)(yi)直接用(yong)其它任(ren)何熱(re)(re)(re)源進行(xing)充(chong)電(dian)(dian)，比如光熱(re)(re)(re)發電(dian)(dian)、生(sheng)物(wu)質或(huo)氫氣(qi)。同時(shi)，這項技(ji)術(shu)(shu)還(huan)會在斯特林發動機運行(xing)過程中產生(sheng)少(shao)量(liang)(liang)廢熱(re)(re)(re)以(yi)(yi)(yi)(yi)及動力，但(dan)你(ni)(ni)可(ke)以(yi)(yi)(yi)(yi)嘗試利(li)(li)用(yong)多余的熱(re)(re)(re)量(liang)(liang)，比如你(ni)(ni)可(ke)以(yi)(yi)(yi)(yi)將設(she)備靠(kao)近(jin)建(jian)筑(zhu)物(wu)，利(li)(li)用(yong)余熱(re)(re)(re)來加熱(re)(re)(re)水。當你(ni)(ni)有熱(re)(re)(re)量(liang)(liang)但(dan)身(shen)處茫茫荒野(ye)中時(shi)將很(hen)難利(li)(li)用(yong)它，但(dan)是(shi)該技(ji)術(shu)(shu)的巨大優勢在于你(ni)(ni)可(ke)以(yi)(yi)(yi)(yi)將這些模塊(kuai)帶進建(jian)筑(zhu)物(wu)，也可(ke)以(yi)(yi)(yi)(yi)利(li)(li)用(yong)廢熱(re)(re)(re)。”

據(ju)悉(xi)，目(mu)前ASU團隊正(zheng)在探索(suo)各種(zhong)規模的(de)部署方案(an)，大到電網規模，小(xiao)到公寓樓。

圖：一種(zhong)與光伏或風電配套(tao)儲存間歇能源的部署方案

Lars Jacobsson表(biao)示，這在一(yi)定程度(du)上(shang)取決于(yu)成本結(jie)構和監管環境(jing)，而這在不同國家/地區都會(hui)有(you)所不同，甚(shen)至同一(yi)國家不同的(de)州也(ye)可能有(you)所不同。因為最(zui)小單元只有(you)30千瓦，所以你(ni)可以選(xuan)擇1個(ge)、10個(ge)或100個(ge)，并(bing)且它們可以模塊(kuai)化的(de)方式組合在一(yi)起，并(bing)具(ju)有(you)可擴(kuo)展性。我們的(de)初步分析表(biao)明，與鋰化學電(dian)池(chi)相比，較大規模的(de)系統將具(ju)有(you)更廣泛的(de)成本優勢。因此(ci)，我們認為該技術更加適用于(yu)公用事業規模的(de)太(tai)陽能發(fa)電(dian)廠，大型商業和工(gong)業客(ke)戶(hu)，數據(ju)中心，醫院，采礦或軍事基地。

Lars Jacobsson強調，與蓄電池相比，這(zhe)種(zhong)技術的(de)成(cheng)(cheng)本效益在(zai)規(gui)模越大(da)(da)的(de)情況下越明顯，比如它可以與現(xian)有的(de)1000MW或規(gui)模更大(da)(da)的(de)核電站進行配套，使后者永遠保持電力供(gong)應，更好地適應可再生能源比例越來越高的(de)電網(wang)，同時使核能成(cheng)(cheng)為更靈(ling)活的(de)資(zi)源，以更好解決光伏和風電的(de)間歇(xie)性問題。

總的(de)來(lai)說，研(yan)究和部(bu)署經濟上可行的(de)循(xun)環儲(chu)能(neng)技術至關(guan)重要(yao)，因為建立一個(ge)零排放的(de)能(neng)源系統(tong)將是人類長期生存的(de)必要(yao)條(tiao)件。