「储能爆发」德国能源转型下的一次壮举(下)

  发布时间: 2019年10月01日 04:24:58   作者: 广丰能源网

德国能源转型

纵观目前全世界各国能源转型的发展,德国无疑可以作为全球能源转型的标杆。德国并不是其实一个传统的可再生能源资源大国,无法像挪威一样大力发展水电,其次德国是一个传统能源生产和消费大国,著名的鲁尔区一直都是煤炭开采和消费的主要地区,在这样的背景下,德国的可在生能源发电量在2017年达到38.2%,而这其中68%的贡献来自风能和太阳能这样不稳定的一次能源,而这个比例依然还有上升得趋势。不稳定的可再生能源发电比重迅速上升,使得德国成为了一个再理想不过的储能试验田。德国储能技术的爆发,可以说是德国能源转型下的一次伟大壮举。

电池在电动汽车上的应用

电池产业的繁荣发展的主要推动力就是政府决策。作为汽车大国,德国政府希望在汽车零排放时代到来之前确保德国最重要的汽车行业的未来。发展电动汽车对于电力行业来说无疑是个福音,电动汽车之于电力行业的意义就是“装在车轮上移动电池”,而且其飞快的发展速度对于储能行业的意义可能会是住宅储能无法比拟的。

气候、能源和运输国际顾问Diaz-Bone举过这样一个例子:“100,000个家用储能系统的数量可能听起来已经可以令人印象深刻,但如果对比电动汽车的规模,这个数字也只能相形见绌了。我们正在研究数百万辆电动汽车,每辆汽车的电池容量为40到100千瓦时,是一般家用电池储能系统的五到十倍”。

与固定式家用电池一样,通过充电桩连接到电网的电动汽车不仅可以存储电力,还可以根据需要将其送入电网。例如,下午从工作中回到家的电动汽车车主可能会告诉他的充电系统,希望他的车在第二天早上之前可以充满电。然后,系统可以分配充电所需的时间,并利用剩余部分帮助调节电网稳定。电池的核心优势是,可以在短时间内吸收和释放大量电力,这使其成为为电网提供辅助服务的理想工具。它们可以保证电力通畅以稳定电网,充当备用电源以提高可靠性,并且能够在供电充足且因此便宜的时间再充电。德国著名的虚拟发电厂运营商Next Kraftwerke与荷兰智能充电供应商Jedlix合作,已经把这种双向充电模式应用到试点项目当中。


来源:IRENA

但电动汽车能否如上面所说为电网提供这些服务还有待观察,这取决于车主和汽车制造商是否配合。为了解决这一问题,德国能源智库AgoraEnergiewende的储能专家MatthiasDeutsch参考了一些关于向电动车车主支付辅助服务的费用的商业模式,得出了结论称:“能否说服电动汽车车主参与电网辅助服务,根本上只是一个补偿金额高低的问题。相比之下,汽车制造商所带来的阻碍可能更大–例如,汽车制造商会要求:如果车主把汽车电池用于电网辅助服务,他们就会撤回对电池的质量保证。”

据麦肯锡称,电动汽车不会在2030年之前大幅增加德国的电力需求,但人们通常会在下班后给电动汽车充电,这一用电行为可能会增加夜间高峰负荷,电力负荷曲线将有所不同。虽然电力系统受到影响不大,但在一些电动汽车普及的热点地区(如郊区等),由于峰值负荷会显著增加,当地的变压器也需要升级。

德国储能行业也表示,储能产品可以减少电网扩建的投入。例如,大量电动汽车投入市场,大规模的充电会给电网带来过重的负担,此时,有储能设备作为缓冲,扩建的需求也就没有那么迫在眉睫了。

展望未来,电网可用的电动汽车数量看起来并不是那么确定。如果私人汽车保有量下降,自动机器人出租车等新商业模式投入使用,人们现在所想象的电动汽车在电网中的美好应用可能会大打折扣。

电池对人类和地球的危害

电池市场的规模已经引起了人们关于电池原材料以及电池生产和处理对人和环境的副作用的关注。

根据德国交通转型智库AgoraVerkehrswende的一项研究表明,虽然锂和钴等关键电池成分的资源储备足够支撑当前电池的发展,但它们的开采制作过程,本质上还是会造成一定的社会问题和环境问题。这个领域所产生的问题是多方面的,包括采矿作业的高能耗,酸性矿山排水,采矿公司与当地居民之间的用水冲突,以及矿山的恶劣工作条件等等。尤其是刚果小型钴矿的不人道开采条件,工人们赤手空拳地挖掘原材料的情况,引起了媒体的广泛关注。“可持续性不仅仅意味着'长期可用性'。它还意味着确保整个供应链中工人的环境标准和可行条件。”

另一方面,镍和锂的开采也带来了高昂的环境成本。二手车电池的处理也可能造成严重的环境问题,但二手电池处理这个新行业正在逐渐兴起,将会成为一个十分必要的售后市场。

在这里举一个典型的例子就是汽车制造商通过二次利用电池来赋予电池新生命。各种德国汽车制造商已经将数百个二手电动汽车电池组合在一起,形成电力系统的大型储能装置,以帮助保持电力供需平衡。梅赛德斯汽车制造商戴姆勒在2018年7月开设了第三个由二手电动车电池组成的大型电池储能设备,总容量约为10兆瓦时。同为德国著名汽车制造商的宝马公司也参与了类似的项目。

大型电池提供电网服务

无论是二手还是全新电池,它们的价格正在不断下降。目前,大型电池已经成为电网稳定的重要工具。德国储能协会BVES的数据显示,德国大型商用电池的总容量将在2018年几乎翻倍至约320兆瓦,而所有家用电池的总容量将增加到380兆瓦左右。

在一些地理位置比较孤立的国家,例如英国和澳大利亚,大型电池提供电网服务的使用需求更加显著。气候、能源和运输国际顾问Diaz-Bone认为:“作为一个岛国,英国几乎没有与国际互联的电网,却拥有巨大的风力发电潜力。因此,它应该受益于其电网中的电力存储部分,而德国对大型电网储能的需求不那么明显,因为德国有一系列可能更便宜的灵活性替代方案 - 例如跨境电力贸易。因此,德国不会像英国那么依赖电化学储能。”与英国相比,德国的电网可以利用阿尔卑斯山的水电站来储存电力,并且很快可以使用目前正在建设中的水下电缆NordLink,将风力涡轮机产生的电力输送到挪威水电站。在德国风力发电量较低的时候,挪威水坝可以将电力输送回德国电网。

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