当前,以沙漠荒漠戈壁为主的新能源基地项目正在大规模推进。沙漠荒漠戈壁地区电网网架薄弱,电网支撑能力有限,需要配置足够规模的储能系统才能满足新能源的送出和消纳。另一方面,我国沙漠荒漠戈壁地区气候条件复杂,传统电化学储能对极端气候的适应性尚未得到验证,适应于沙漠荒漠戈壁新能源基地的储能方案还有待进一步研究摸索。近段时间,来自瑞典的长时储能公司Azelio在阿布扎比沙漠地区开展了一项创新研发项目,本文将介绍该公司的长时储能技术,希望对国内沙漠荒漠戈壁新能源基地储能项目开发有所启发。

北京时间2022年2月14日,阿联酋马斯达尔公司(Masdar)、哈利法科技大学和瑞典的Azelio公司在阿布扎比的马斯达尔城开展了一项可“7×24小时”持续供电的沙漠“光伏+储热”示范项目。该项目采用Azelio公司研发的再生铝合金相变材料(PCM)储热技术,将能量以热量的形式储存在由回收的铝和硅制成的金属合金中,并在夜间利用斯特林发电机将其转化为电能,从而实现“7×24小时”持续供电。该系统在0.1到100兆瓦的范围内具有可扩展性和竞争力,最大储能时长可达13小时,设计运行寿命30年以上。

今年年底,哈利法大学将报告该系统在沙漠环境中的性能。 该系统的存储单元将根据几个标准进行演示和评估,包括24小时为大气水发电系统提供可再生电力,以捕获湿度并将其冷凝为可用水。

Azelio 公司总部位于瑞典哥德堡,目前拥有160多名员工,生产中心位于乌德瓦拉,在哥德堡和奥马尔设有开发中心,并在斯德哥尔摩、北京、马德里、开普敦、布里斯班和瓦尔扎扎特设有办事处。

该公司成立于2008年,核心专长是将热能转化为电能的斯特林发动机的生产和制造,最初的目标领域是使用 GasBox 进行燃气发电,GasBox 是一种燃烧气体为斯特林发动机提供热量以发电的产品。今天,Azelio 有两个传统产品 GasBox 和 SunBox,这是 GasBox 的改进版本,使用太阳能而不是燃烧气体。如今,这两种产品都已完全商业化,在多个不同国家开展业务,在整个开发过程中,Azelio 已经完善并积累了超过 200 万个运行小时的经验。于2018年上市,致力于推广TES.POD长时储能技术。

Azelio 公司TES.POD装置由一个采用再生铝相变材料 (PCM) 的存储单元组成,该存储单元与斯特林发动机相结合,可在充满电时实现 13 小时的稳定放电。与其他电池解决方案相比,TES.POD装置的独特之处在于其模块化、具有长时间存储容量并在运行斯特林发动机时产生热量,从而提高了系统效率。TES.POD装置的性能为进一步将更多可再生能源整合到能源系统中提供了一个有吸引力的解决方案。

采用再生铝合金相变材料作为储热装置,从太阳能光伏和风能等可再生能源接收热能或电力。将能量以热量的形式存储在可回收的铝合金中。加热到 600摄氏度左右达到相变状态,从而最大限度地提高能量密度,并能够长时间存储能量。额定功率下放电时长达13小时,充满电可存放5-6小时。且再生铝合金相变材料(PCM)不会随着时间的推移而退化和损失,因此非常可靠。

在放电过程中,热量从 PCM 通过传热流体 (HTF) 传递到斯特林发动机,工作气体被加热和冷却,从而运行发动机。热量根据需要转移到斯特林发动机,以低成本发电,并在 55-65摄氏度的温度下输出热量,全天零排放。Azelio斯特林发动机单台设备额定出力13千瓦,并已经在2009年商业化运行。截至目前,已有183台Azelio斯特林发动机部署在全球各地。

目前Azelio公司的市场主要在中东、南非、美国和澳大利亚。2021年年初,Azelio首次在阿联酋迪拜的Mohammed bin Rashid Al-Maktoum太阳能发电厂进行商业化应用。截止目前,Azelio已与约旦、印度和墨西哥等国的合作伙伴签署了一系列谅解备忘录文件,并于去年底与摩洛哥可持续能源署(MASEN)达成合作,在摩洛哥启用了第一个电网规模的储热验证系统。

2022年 3 月,Azelio公司进军美国市场,为其 TES.POD 产品安装美国认证项目,以确保 TES.POD 产品符合美国标准。该认证项目将在洛杉矶巴吞鲁日与总部位于巴吞鲁日的电气工程和建筑公司 MMR Group 合作进行。存储单元将于 4 月从 Azelio 在瑞典的工厂运至 MMR,以适应美国标准,然后在初秋安装认证项目。 Azelio首席执行官Jonas Eklind表示:“美国认证是我们与合作伙伴一起扩大在美国市场的影响力计划中的重要一步。“在能源需求旺盛且成本飙升的情况下,我们的技术非常适合在美国市场扩大可靠的可持续能源供应。”

一是以再生铝合金为储热介质的思路值得借鉴。Azelio公司采用再生铝合金作为储热介质,该储热介质尤其适合我国的情况,值得深入研究推广。我国电解铝行业供应链强大,原材料丰富,产能充分且电解铝行业一直以高耗能被诟病。以再生铝合金为储热介质的热储能产品,一方面延伸了铝产业链,可迅速降低成本,另一方面也发挥了铝业在长时储能的价值,将电解铝行业高耗能的角色真正转变为高载能。值得有色金属领域相关企业研究。

二是热-电以及热-热的储能模式值得推广。我国工业园区众多,工业园区的耗能除了电力之外,热能需求也非常之大。新能源弃电、低价谷电利用铝合金高品质储热,部分以热-电形式供电,部分以高品质热-多形式热供热,可实现工业园区能量的高效利用和真正的多能互补。(未经允许,严禁转载)

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