中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：經(jīng)過(guò)幾年的研究工作，德國(guó)弗勞恩霍夫協(xié)會(huì)風(fēng)能和能源系統(tǒng)研究所（IWES）的StEnSea項(xiàng)目（Stored Energy in the Sea）已進(jìn)入測(cè)試階段，并于上周宣布成功完成了一次為期四周的探索性試驗(yàn)。
圖1 StEnSea項(xiàng)目示意圖
StEnSea項(xiàng)目為安裝在海底，可與海上風(fēng)電場(chǎng)聯(lián)接的大型儲(chǔ)能設(shè)施。其儲(chǔ)能原理類似于常規(guī)抽水儲(chǔ)能電站的物理原理，但其儲(chǔ)能主體為多個(gè)內(nèi)直徑30米的混凝土空心球。這些球會(huì)被放在600~800米深的海床上。每個(gè)球里都有一臺(tái)水輪發(fā)電機(jī)和一臺(tái)水泵。
StEnSea概念設(shè)計(jì)使用大海作為上水庫(kù)，其壓力梯度大致對(duì)應(yīng)于水的深度。集成了可逆式水泵水輪機(jī)的空心腔體作為下水庫(kù)，放置于海床上。
圖2 儲(chǔ)能球體設(shè)計(jì)圖
StEnSea系統(tǒng)主要技術(shù)參數(shù)：
材質(zhì)：混凝土
壁厚：2.7 m
水輪機(jī)：5 MW
充電時(shí)間：4小時(shí)
容量：20 MWh
內(nèi)徑：30 m
最小水深：700 m
壓力：70 bar
存儲(chǔ)體積：12 000 m3
效率：80-85%
圖3 左圖為耗電抽空球中水，右圖為放水入球發(fā)電
當(dāng)電網(wǎng)負(fù)載低，電力多余時(shí)，水泵就會(huì)耗電把海水抽出，進(jìn)行儲(chǔ)能。當(dāng)電網(wǎng)負(fù)載高，需要峰值發(fā)電時(shí)，這些球體的閥門就會(huì)打開(kāi)，讓涌進(jìn)的海水驅(qū)動(dòng)水輪發(fā)電。這一概念設(shè)計(jì)未來(lái)將有望在海上風(fēng)電場(chǎng)附近安裝大型儲(chǔ)能容量。
建設(shè)成本：
儲(chǔ)能成本：約2-4歐分/kWh
經(jīng)濟(jì)可行性：約20 MWh/個(gè)
建造及設(shè)備成本：1 200-1 300 歐元/kW，即600萬(wàn)歐元/個(gè)
研究人員們預(yù)計(jì)，如果使用5 MW的水輪發(fā)電機(jī)，每個(gè)內(nèi)徑30 m的空球可以最高連續(xù)發(fā)電4小時(shí)。意味著每個(gè)空球都可以存儲(chǔ)20 MWh的電力。如果有80個(gè)以上的儲(chǔ)能球被并聯(lián)在一起，其總儲(chǔ)能效果足以有效地影響電網(wǎng)。該項(xiàng)目負(fù)責(zé)人Matthias Puchta表示，通過(guò)全球探測(cè)，適合建造該系統(tǒng)的地點(diǎn)的總儲(chǔ)能，加起來(lái)一共有8170億kWh。
為了驗(yàn)證該技術(shù)的可行度和搜集數(shù)據(jù)，研究人員建造了一個(gè)1：10比例的縮小版進(jìn)行探索性實(shí)驗(yàn)。這個(gè)縮小版空心球被放在了博登湖水下100 m的湖底，進(jìn)行了一次為期四周的實(shí)驗(yàn)。由于該探測(cè)性實(shí)驗(yàn)的成功，研究人員們表示他們將會(huì)著手進(jìn)行一次為期更長(zhǎng)，體積更大的實(shí)驗(yàn)。
圖4 從博登湖中取出，為期4周的探索性試驗(yàn)所使用的直徑3 m混凝土空心球
來(lái)源：德國(guó)弗勞恩霍夫協(xié)會(huì)風(fēng)能和能源系統(tǒng)研究所、麻省理工科技評(píng)論綜合編譯
