天然气发电与储能组合或将成为“游戏规则改变者”

天然气发电与储能组合或将成为“游戏规则改变者”

| 0 comments

【机械网】讯  近日加利福尼亚州阿纳海姆的2018年储能国际会议关于储能经济的议题中,对储能系统+天然气的应用展开了讨论。尽管现在普遍公认可再生能源和储能关系最为紧密,但储能与天然气相结合也是100%可再生能源过渡的重要基石。  电池或其他储能设备可用于太阳能和风能过渡到电网的平滑过渡,显然是行业和媒体关注的焦点,尤其光伏储能越来越受人关注。然而,加利福尼亚储能联盟(CESA)的Janice
Lin所说,将可再生能源与电池匹配并不是实现脱碳目标的唯一选择。  去年Greensmith被瓦锡兰Wartsila收购,该母公司拥有风能和燃气涡轮机的背景。今年8月,曾有报道Greensmith为欧洲匈牙利的天然气发电厂提供电池储能系统。  该发电厂将三台Wärtsilä的W34SG发动机和6MW/4MWh的电池储能系统相结合,以便提供“灵活的基本荷载和峰值负载”。储能软件和系统集成企业Greensmith首席执行官John
Jung表示,虽然这种组合比较特殊,但它仍然符合“100%可再生能源”的愿景。“未来可再生能源因为其价格便宜而且资源丰富,将有望成为世界各地新的基本负载,在新旧动能转换过程、维持电网灵活稳定的需求中,化石燃料发电完全可被取代。”  煤炭是效率最低、污染最严重成本最昂贵的发电方式。联合循环燃气轮机相对较好,同样可以实现20到30分钟甚至一个小时启动并作出响应,但显然不如与电池几秒钟或更少的响应速率。在可再生能源渗透率增加以及电网灵活性需求增大过程中,无论是从经济上还是从二氧化碳排放的角度来看,化石燃料肯定不是最好的选择。因此Greensmith便适时推出首个标准化集装箱式储能系统。  虽然印度等很多国家都在部署大量的可再生能源,但很多人仍然需要依赖化石燃料获取电能。中国目前正在推广含煤炭在内的热电联产系统,这种做法并未得到国外业内人士知晓及认可。其实不只是中国,世界各地都有在投资建设新的煤炭发电厂,但是数量是越来越少。Jung认为在电力转换过程中,煤炭污染严重且效率低下,是最落后的选择。  瓦锡兰的混合能源解决方案总监Magnus
Miemois说,从商业的角度来看,重新开发肯定不如改造现有设备增加储能,而且这样同样符合“100%可再生能源”的长期愿景。投入越多的可再生能源系统,需要的灵活性就越大,脱碳显然是最终目标,但是与此同时也要关注电网的可靠性。  依据Miemois透露,澳大利亚的一个项目中,将退役1GW的煤炭发电,取而代之增加2.6GW容量的可再生能源和储能。对于现有设备来说,某些传统发电形式缺乏灵活性。这也是为什么中国要推广热电联产,同时我们也正在增加电网可再生能源发电以保障电网可靠性。  当前某些领域锂离子电池和天然气峰值电厂之间是可以竞争的,四年后新的天然气尖峰电厂建设增速变缓,而10年后很可能将完全停止。储能可以在成本方面击败天然气,在2025年,独立电池和可再生能源混合电池将在调峰领域彻底击败开式循环燃气轮机装置,十年后储能将立于不败之地。【打印】
【关闭】

虽然可再生能源与储能系统之间的关系非常紧密,但储能与天然气发电厂的结合也是向100%可再生能源过渡的重要措施。

全球电力领域正在进行深刻变革,需要在满足人类日益增长的能源需求的同时,提高运营绩效、环保绩效以及普惠性。种种需求交织在一起,让低碳化、灵活性和多能互补成为代表电力行业前行的三大特点。三者互相联系、互相支撑,将在未来很长时期推动电力行业的发展。

将太阳能和风能集成到电网上的电池和其他储能系统,平滑间歇期或将负载转移到其最佳使用时间,显然是业界厂商和行业媒体关注的焦点。太阳能发电+储能系统正日益受到重视,工商业储能系统服务提供商Stem公司推出专用太阳能发电+储能系统生产线。

低碳化是现代能源发展不可逆转的潮流。根据GE最新统计数据,2018-2027年间,全球平均每年将有4150亿美元投入新建电厂项目中,而其中2/3为可再生能源发电。可再生能源发电间歇性和波动性的特点,使其在现阶段需要配备相应的储能系统,或采用其他能源做补充。而鉴于目前储能系统成本仍然较高,在清洁能源发电侧大规模布局储能设施的经济性暂不能体现,分布式能源有良好的发展基础。

加利福尼亚储能联盟的Janice
Lin在加利福尼亚州阿纳海姆举办的2018年储能国际会议上主持了关于储能经济学的小组讨论。他在会上表示,并非只有当可再生能源和电池储能系统直接结合在一起时,脱碳才能成为更容易实现的目标。

全球仍有十亿人口尚没有稳定的电力供应,这些人口多处在偏远地区,传统的集中式发电需要搭配长距离输电设施,成本过高。而分布式可以减少长距离输送损失,有效提高地区能源的安全性和有效性。

“业界正在意识到储能作为电力行业、交通运输行业的游戏规则改变者的潜力,而天然气发电行业也即将成为游戏规则的改变者。”Janice
Lin说。

未来将是集中式发电和分布式发电共存的时代,两者缺一不可。大电网将连接发电端和用电端,并实现双向流动,以此实现最低的输电成本。这其中,通过可再生能源+燃气发电组成的混合分布式能源项目能够更好地适应局部用电需求。

“如今,几乎每个人都在谈论储能与可再生能源的联系,它是可再生能源的重要资产,但它可以做很多事情。”加利福尼亚投资者拥有的公用事业厂商南加州爱迪生公司表示,“将储能系统与天然气发电厂进行整合是迄今为止实施的最具成本效益的应用。”

天然气发电所产生的二氧化碳是所有化石燃料发电方式中最低的,约占同等规模燃煤电厂的50%。其他污染物如汞、氮氧化物和硫氧化物和粉尘的排放水平更低。因此,燃气发电更符合可持续发展的需求。以美国为例,2005年以来,该国所有部门二氧化碳排放减少大约27%,其中2/3源自电厂的煤改气。

可再生能源作为基础设施将“颠覆旧模式”

除了低碳化,未来的能源结构中还需要电力来源稳定、灵活性高,能够在可再生能源发电量不足时提供基础负荷,并根据其发电量削峰填谷,确保供电稳定安全。燃气发电不仅稳定,相比其它化石能源具备更好的灵活性。例如,一座装机容量在570兆瓦的GE
HA级燃气联合循环电厂可以在不到30分钟内启动,并以每分钟60兆瓦增加或降低负荷,同时为约50万户家庭提供电力。而在部分负荷工况下,比如燃气电厂负荷降到200兆瓦时,依然可以在满足排放标准的同时稳定供电,也可以与可再生能源形成补充,促进可再生能源迅速成长。

储能软件和系统集成专家Greensmith Energy公司首席执行官John
Jung表示,最近完成的项目将部署在匈牙利的天然气工厂,其中包括电池储能系统、GEMS软件和控制平台。Greensmith公司一年前被芬兰瓦锡兰集团收购,这家母公司主要生产风力发电和燃气发电涡轮机。

在多能互补方面,燃气发电同样能够发挥自身的优势。以GE和美国南加州爱迪生公司部署的全球首例电池燃气轮机混合发电系统为例,该系统集成了10兆瓦锂离子电池储能系统和一台LM6000航改燃机,以及相应的控制系统,允许燃气轮机处于旋转备用模式,而无需使用燃料,并可立即响应不断变化的电力调度需求。在不需要进行调峰时,燃气轮机处在旋转备用状态,而这时响应电网动力需求就通过电池来提供;当需要调峰时,通过先进的控制系统,将燃气轮机立刻从旋转备用状态唤醒,快速启动带负荷,立即向电网输送电力。这种电池燃气轮机混合发电系统不仅节省燃料、降低维护成本,也能够减少温室气体排放。

Jung表示,该工厂将瓦锡兰三台天然气发电机与6MW/4MWh电池储能系统相结合,使其能够提供灵活的基本负载和峰值负荷。

爱迪生公司的数据显示,采用该系统后,每年可减少碳排放60%,同时节省200万加仑的水。与此同时,这样的混合发电解决方案还具有可扩展性、可定制性和灵活性,可减轻由于吸纳可再生能源发电产生的负担,无缝地接受可再生能源。

“作为瓦锡兰的子公司,我们认为,在世界不同地区,可再生能源将成为新的基础负荷。它不仅是LCOE计算中成本最低的电力来源,而且还想利用花费大量精力从风能或太阳能获得的所有电力。”Jung说。

事实上,天然气发电也是最节省土地资源的发电方式,特别适合经济发达、人口稠密、寸土寸金的都市地区。一座9HA电厂占地约为660兆瓦煤电厂的1/3。与可再生能源加电池存储系统相比,燃气发电每兆瓦发电量耗费的土地比前者小得多。

Jung表示,与其相反,对电网的灵活性需求成为现有化石燃料发电设施可以提供的一部分,以往发电的陈旧模式将被颠覆。

与此同时,燃气电厂的建设周期相对更短、初始投资相对更低。大型燃气联合循环燃气发电厂可在23年内建成并投入使用,30兆瓦的移动式燃气轮机发电机组甚至可以通过陆地、海上或空中运输到偏远地区,几周内就可发电。

燃煤发电是化石燃料中效率最低、污染最严重且成本最高的发电模式。联合循环燃气发电厂相比更好一些,但同样需要20到30分钟才能启动或响应信号,这与电池储能系统可以在几秒或更短时间内响应不同。Greensmith公司因此推出了第一个标准化集装箱式储能系统。

另外,燃气发电的经济优势是覆盖全生命周期的。根据国际咨询公司IHS最新发布的统计数据,2012年到2016年期间,燃气电厂平均度电成本下降了0.3个百分点。同时,还可大大减少各种污染物的排放。以采用了GE
6F.03燃机的高邮燃气热电项目为例,该项目每年可减排二氧化硫1390吨、氮氧化物464吨、烟尘2295吨、灰渣3.8万吨,年节约标煤8.77万吨。

“当企业有一个燃煤发电厂或联合循环燃气发电厂需要20-30分钟甚至一个小时才能启动时,这在经济可行性和碳排放的角度来看不能满足要求,而随着可再生能源渗透率的提高,电网需要更大的灵活性。”Jung说。

综上所述,天然气发电在现今和将来能源转型中的重要性不容小觑。为了降低能源系统给环境带来的影响,天然气发电技术还将成为与过去的桥梁和通向未来的基础。GE发电也将用超过125年历史积累的经验和技术,携手整个发电行业不断创新,探索最佳解决方案,共创价值。

“虽然人们看到关闭了大量的燃煤发电厂,但仍然看到世界各地正在投资新的煤炭发电厂。如果人们想到一些效率低下的高污染的发电方式,那么煤炭发电可能是最糟糕的。”Jung说,“虽然印度和其他国家正在部署大量可再生能源,但很多人仍然需要依靠化石燃料才能获得电力。”

从商业角度来看,瓦锡兰集团混合能源解决方案总监Magnus
Miemois指出,在新资产开始整合储能系统可能比改造现有资产的储能系统改造难度更大。他表示,从长远来看,这不会影响瓦锡兰集团的100%可再生能源愿景。

“这有一个明显的相关性,即投入系统的可再生能源越多,需要的灵活性就越大,因为脱碳显然是一个目标,但还要同时注意电网可靠性。”Magnus
Miemois说,“对于现有资产来说,某些传统的发电方式缺乏灵活性。因此,这就是为什么有些国家正在增加新的热电联产储能设施,同时也正在增加可再生能源发电的原因,因为他们需要满足电网可靠性和其他目标。将储能设施添加到化石燃料发电设施中,可以获得更好的性能,并最大限度地减少碳排放。因此,它是未来能源系统的必要元素。”

Miemois表示,瓦锡兰集团在澳大利亚的一个此类项目将使1GW的煤炭发电厂退役,将提供为2.6GW的额外产能,其中包括电网灵活性、可再生能源和储能系统。

相关文章

发表评论

Required fields are marked *.


网站地图xml地图