新型低成本液流电池可稳定电网

2023-07-06      474 次浏览

采用液流电池,混合电解质和储能材料,储存在巨大的容器中,然后再抽进一个设备,出现电流。有一家新创公司,名为普里默斯电力公司(PrimusPower),已收到1100万美元的风险资本,帮助它制造第一款全尺寸型号的新型低成本液流电池(flowbattery)。这家公司较早获得的1800万美元,是来自多方面政府补助。这种电池的目的是协助稳定电网,使电力更便宜,而且使公用事业机构更容易整合间歇性的可再生能源电力,比如风能和太阳能。


高压攻势:普里默斯电力公司(PrimusPower)展示其部分新型液流电池单元。公司仍然缄口不言有关该系统的许多细节,因为它在开发首款全尺寸的电池。来源:麻省理工科技创业


普里默斯电力公司试图克服一个基本问题,这个问题一直困扰着液流电池。这项技术至少在理论上,可能是最便宜的一种电网存储形式,因为它要廉价而丰富的材料。但在实践中,液流电池非常昂贵,部分是因为它们都是大型的,必须现场定制。普里莫斯公司希望绕过这一点,采用新的设计,以便可在厂大规模生产。


对这种电池的需求一直在新增,因为公用事业公司估计,需求上升可能会使电网超负荷。此外,许多州,尤其是加利福尼亚州,要求使用大量的可再生能源,但由于这种形式的能源是间歇性的,因此公用事业公司很难维持所需供求匹配,以防止停电。


这些电池甚至可以平衡这些供求高峰,因为它可以快速充电,或向电网供电,防止停电,减少所需的新电源线。但是,它们太昂贵,不能普遍使用。在几乎所有情况下,更便宜的都是安装新的电源线,或使用天然气发电厂,弥补功率输出的变化,这种变化来自太阳能和风能电厂。虽然普里莫斯电力公司的技术仍然过于昂贵,难以解决电网能源储存的所有问题,但是,它会有很多用途。


采用液流电池,就要混合电解质和储能材料,储存在巨大的容器中,有的容器会大到10米高,20米宽,然后再抽进一个设备,以出现电流。由于液流电池使用廉价的材料,如基于水的电解质,而储能材料的制备也是采用丰富的材料,如铁和锌,因此,最初的高成本可能降下来,一旦制造足够多的电池,就会这样,哈莱西卡马斯(HareshKamath)说,他是电力科学研究院(ElectricPowerResearchInstitute)能源存储高级项目经理,这是一家非营利性研究机构,受到电力行业的支持。但到目前为止,高成本的初始示范项目已窒息了投资。


普里莫斯电力公司正在取代大型储存容器,采用的电池尺寸就像热水箱。这种方法牺牲了大型储存容器的一些潜在节支,但它远远弥补了这一点,因为节约可来自厂大规模生产,普里莫斯公司首席执行官汤姆斯泰品(TomStepien)说。


这家公司也在利用新的锌基储能材料,更好的设计可以提高电池功率输出约4至5倍。这些变化将带来更小、更便宜的电池,使用更少的材料,并且很容易安装在公用事业机构现有的设备中,如变电站中。这一系统存放在集装箱内,携带方便。这可以成为一种实用工具,因为公用事业机构要电池系统是暂时的,它们也在等待新的电源线安装。其他一些公司也致力于模块化系统,但这些仍在使用相对较大的组件,每个可以供应1兆瓦或更多。普里莫斯电力公司正在采取进一步措施,其电池体积更小,每个仅供应20千瓦。


普里莫斯电力公司联合了20家其他公司,它们都在努力制造更便宜的液流电池。它的目标是达到成本接近每千瓦时存储容量500美元。(至少要一年之后,这家公司才可以举出坚实的成本数字,斯泰品说。)这将远低于迄今的制作成本,卡马斯说。这些公司常常不披露其成本,但他估计,很多都超过每千瓦时2000美元。在每千瓦时500美元,电池就足够便宜,可广泛用于电网,进行很多应用,比如推迟电源线建设,卡马斯说。这也将大大便宜于该技术的重要竞争对手,就是现在的锂离子电池,后者成本约每千瓦时1000美元,他说。但它仍然过于昂贵,难以满足美国能源部的目标,这一目标是,能源存储系统成本要低于每千瓦时100美元。


假如液流电池供电可便宜至每千瓦时100美元,它们就会成为一个更便宜的选择,有关公用事业机构而言,就会胜过开设新的化石燃料为基础的发电厂,可以抵消日常波动的风力或太阳能发电,卡马斯说。普里莫斯电力公司最近获得了一项资助,是来自美国能源部高级研究计划局能源处(DOE'sAdvancedResearchProjectsAgencyforEnergy),用以开发这种低成本电池,但这将是一种不同的设计,不同于公司目前正在扩大规模的那种,这家公司还没有太多谈论它。


许多其他的实验存储技术正在开发,以实现这样的低成本。一种半固态液流电池技术正在开发,开发者是一家新创公司,名为24M公司,使用的是浓度高得多的储能材料,在电解质中,这就意味着它们可以存储10倍之多的能量,这是比较常规液流电池而言。有家新创公司名为液态金属电池公司(LiquidMetalBattery),这家公司正在商业化一种电池,所用电极和电解质的制备,采用了熔融金属和盐。



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