储能技术与现实生活应用

2018-04-03 10:42:38 气候变化与低碳经济学　点击量：评论 (0)

能源储存是现代能源供应链中的一个重要组成部分。这主要是因为它能提高电网的稳定性，增加可再生能源的渗透，提高能源系统的效率，节约化石

能源储存是现代能源供应链中的一个重要组成部分。这主要是因为它能提高电网的稳定性，增加可再生能源的渗透，提高能源系统的效率，节约化石能源，减少能源产生的环境影响。虽然已有许多文献回顾了储能技术，但这些已被证明用于商业规模的应用技术目前处于不同的技术成熟水平上。然而，大多数能源储存的评论论文都详细地强调了这些技术，但是这些技术在实际生活中的应用仍然有限。本文旨在通过对不同能源储存技术的实际应用和性能的详细分析，来解决这一差距。本文论述了储能的概念、不同的储能技术，重点介绍了二次能源(电、热)的存储方式，并详细分析了世界各国的各种蓄能工程。在本文的最后部分，还强调了一些阻碍能源储存技术商业化部署的挑战。

无论哪种形式的能源都是全球必不可少的商品。它是最常见的消费品，并一直是世界发展的一个关键因素。虽然能量可以大致分为两种，但形式多样。它们包括：一次能源和二次能源。一次能源被认为是那些只涉及提取或捕获的能源，不论是否与相邻材料分离、清洗或分级，在其所含能量可转换为热能或机械功之前。它们通常存在于自然界中。它们包括没有受到任何转换或转化过程的所有能量形式。典型的例子是原油、煤炭、生物质能、风能、太阳能、潮汐能、天然铀、地热、下降和流动的水、天然气等。另一方面，第二种能源形式包括所有能源形式，这些都是由于一次能源利用能源转换过程而发生的。

二次能源形式是更为方便的能源形式，因为它们可以直接被人类使用。它们也被称为能量载体(EC)。二次能源形式的例子有：电力、汽油、柴油、乙醇、丁醇、氢、热。

总之，多年来能源消耗日益增加。根据世界能源统计的国际能源机构(IEA)2014年公布的数据，2012年全球供应能源是大约13371百万吨油当量。这比2009和1973值分别高出10%和119%。虽然全球能源供应呈上升趋势，但由于可再生能源系统的渗透，化石燃料所占的份额正在逐渐减少。例如，2012的一次能源供应中约有82%来自化石燃料，而1973为为87%。然而，化石燃料在一次能源供应中所占份额的减少并没有从实际意义上说明二氧化碳排放量的减少。例如，化石燃料在2012年提供了约31734吨的二氧化碳排放量而在1973年只有16633吨。

化石燃料的二氧化碳排放被认为是全球变暖的一个主要全球性环境威胁。在过去几年中，为了减少相关的环境影响，已经作出了许多努力来减少二氧化碳排放。这些领域包括创造新的和创新的能源转换技术，以提高现有能源转换技术的效率。此外，减少各种工业的能源损耗，无论是国内还是商业，通过储存它们以供将来使用，对减少二氧化碳排放具有非常重要的影响。为了平衡低碳经济，平衡能源供应和实际使用电网所需能源的必要性同样重要。正是在这种背景下，储能被认为在现代能源供应链是重要的因为它会帮助堵塞泄漏和提高效率。因此，能源储存最近引起了政府、利益相关者、研究人员和投资者的注意，因为它可以用来改善能源供应链的性能。

在这篇综述文章中，介绍了两种不同形式的能源：一级能源和二级能源。不同的技术存储上述能源形式，重点放在二次能源形式(电和热)。对不同储能技术进行了技术比较，并对其实际应用进行了分析，以更好地了解在规模、运行项目数、成熟度等方面应用最广泛的技术。还提出了能源储存行业面临的一些挑战，以及该行业的未来前景。

根据调查，得出以下结论：

(1)许多能源储存解决方案是可用的，但它们在规格和特性上是有很大不同，因此很难为所有能源储存应用选择单一的技术。因此，这篇综述文章集中讨论了每项技术的实际寿命以及使用这种技术储存的能量的数量。这种现实生活应用程序有助于理解技术的实际渗透程度。

(2)一些储能技术，如超级电容器、热化学和重力等都处于示范或研究阶段，因此还没有大规模的实际生活项目来确定它们的储能应用能力。因此，需要更多的研究，因为没有一种能量存储技术具有优化操作所需的所有特性。

(3)使用新兴技术如LAES, GPM and ARES当技术充分成熟时大规模应用的潜力。

(4)当技术成熟时，如果GPM要达到所要求的往返效率(75–80%)，在没有良好的地形位置时，对GPM时一个很好的选择。

(5)在没有足够的水供应但有必要的地形的大规模的供应系统时，GPM成为PHES的一个好的替代。

(6)为了进一步提高往返效率，还需要进一步的研究和开发。

(7)熔盐将继续主导的大规模应用的储能领域，PHES有望在能量储存方面继续保持较大份额。

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

作者：王美宏教授现任英国赫尔大学(University of Hull)工程学院教授(Prof. Meihong Wang)。1999年赴英国帝国理工学院( Imperial College London)，先后就职于帝国理工学院、伦敦大学学院(University College London)、克兰菲尔德(Cranfield University)和赫尔大学。王教授在二氧化碳吸收、捕集和存储方面的研究很有建树，承担了英国、欧盟及工业界资助的大量科研项目，发表了80余篇学术论文和技术报告.

原标题:【学术前沿】储能技术与现实生活应用