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英国伯明翰教授丁玉龙:液态空气储能技术前景巨大

作者:中国储能网新闻中心 来源:能见 发布时间:2016-06-14 浏览:

中国储能网讯:在深圳刚刚结束的第六届中国国际储能大会(5.24-5.26)上,英国伯明翰大学教授丁玉龙在《液态空气储能技术的最新商业化进展》的演讲中指出,储能技术可以帮助解决世界面临的三难问题:能源安全问题、能源可持续问题、能源价格问题。这是非常好的理念,但是不同国家之间怎么互联起来,技术上可能是最容易的,但是要把关系理顺,挑战可能是政治问题,而不是技术问题。液态空气储能技术在技术成熟度、技术可实施性、成本和经济型上具有强的竞争力,应用前景巨大。液态空气储能的集成应用的益处是其他不能比拟的。

以下是丁玉龙演讲内容:

主持人:接下来让我们用热烈掌声欢迎英国伯明翰大学教授丁玉龙先生,他今天的演讲话题是《液态空气储能技术的最新商业化进展》。

丁玉龙:非常感谢!那今天我其实是可以用英文来演讲的,但是我看了今天的观众主要还是中国观众,所以我用中文来演讲,请外国朋友听同传。大部分都是中国人,可能中文好一些。

说新技术其实也不太新了,这个技术就是我们团队发明的,我想开始讲几点,第一,能量的不同形式和不同应用形式,那么就是我们现在的现状就是属于很多储能技术,原则上不同应用领域,现在情况是多种不同技术并行,但是很成熟的技术,可能其他技术不能说很成熟的,像2009年我们发表一篇文章,这篇文章引用次数非常高,差不多一千次了吧。没有最好的技术,只有最合适的技术,这是第一点想跟大家交流的。

第二点,储能是干什么用的,储能不是一个万能药,不能解决所有问题,那么解决我们能源网的一些问题,我们需求跟供给方式不匹配的,其实有大概四类技术可以解决储能是其中之一,我们还有其他技术,即使这样储能市场还是很大。我讲一下液态空气储能技术跟其他技术的比较,这里数据核实一下还是比较准确的,但我必须说一下,比如说电池技术可以很贵,可以3000块钱一千瓦小时,我们不去管它,不同性能的电池价格不一样的,我们不去追究它,不去太注意这个东西。

液态空气技术它是什么技术,储能技术,就是我们机械类的,它不是工业型的,它是几分钟级的,可能参加二次调平。

这里作一个历史回顾。液态空气储能技术是传统的空分技术和发电鱼鳔输配电技术的集成。它不需要高压,需要电的时候,把它打到高压来进行加热,196度这样的沸点,这是成熟技术了。这个技术的特点是什么?市场上比较成熟的。这个液态空气储能在19世纪就有了,那么利用液态空气储能作为调峰是1977年在英国提出来的,这些工作导致后来公司做了一些工作,但没有做出示范,没有做一个全系统。真正独立的技术,这个就是我们的团队,应该是2003、2004、2005提出来的,当然还有其他一些企业,像美国的,还有像欧洲的企业也做了一些工作。当时我在大学做的。简单的历史发展,我们从2005年提出这个概念,做一些小的系统示范,到现在做五个兆瓦,实际上这个月刚刚完成,大概从下个月开始,就是这样的情况。

可以这样说,这个技术比其他发展上大概要差好几年,大概差5-8年,为什么写5-8年,只要你有资金把人投上你也可以做,但是很快copy很难。另外,这个中试厂是2005建的,这是中试厂的原况,这个中试厂搬到伯明翰大学,这是它的现况。大家比较一下这个图,一个是学校里面,它增加了一个储热测试,它是靠余热来解决。这是我们的全图,这是已经在建的,那个英国的曼彻斯特,利用一部分余热把电储存,然后进行交易,这个厂建立以后通过第三方进行交易,具体可以提供更多材料。

第二想讲一下使用流程的范围。流程稍微复杂一点,空体进来没错,然后进行压缩、冷却空间,然后进行加热,然后膨胀,然后就是产品出去,这里面是电进来、电出去,空气进来、空气出去,包括绿色的,空气跟水一样,都是比较绿色东西。另外,有压缩过程,产生热,这个热干什么用呢?就是膨胀过程中增加出率,另外这个冷,你把它用来发电效率非常高,可以比一般效率都高,这个效率很高。也就是这部分冷也回收回来。实际上这里面有储热和储冷,是为了提高整个系统的效率。

所以说,我们总结一下,物质流是空气进、空气出,还有把热和冷进出以后效率还是很高的,热和冷不管有没有用处先不管它,热跟电是通用的。

那这个系统大概需要60%,就是现有的技术,大家可能觉得这个比较低,但是不管哪一种储流技术,长规模的技术也能达到50%就很佩服了,很多东西大家讨论都不给出真实的数据,作为应用,或者未来把效率真正体现出来。

能量图,这些还有SNG,离我们利用我估计30-50年吧,使得SNG不太现实,成本、技术成熟性、技术设施不可能在很短时间建成,15%进入我们管网,但是它不普及,跟大家交流一下看法。

另外,我业态空间的储能技术,我刚才说了范围,小型的,比如说这是基于小型的也是储能,但是基于二氧化碳的储能技术,这个项目我们建立到全系统,大概是25千瓦的系统,这个压力大概10-75之间,相当于临界这个状态,那么二氧化碳会出现干粉,因为在高压下,二氧化碳具有腐蚀性,还有一些问题,这个我不具体讲,还有声能储能,可以用于大型和小型,假如泵系统,小型的我可以做分布式系统,这里做小型应用。另外,可能的应用除了这些就是调峰,还有调频。

说到最新颖的,现在还没有进行竞争的,这个刚才讲过了,下面不继续说。这个中试厂搬到伯明翰以后,完成这样的工作,已经试验了几个月了,大家可能要看发电输出及压力的关系,怎么调控,实际上是线性关系,怎么比较好调控呢?我们是液体泵来输送,它就是恒定的,另外就是启停过程,启动是不是很慢?速度是多少,纵轴是输出的功率,大家可以看到,启动是比较快的,给出指令,在两分钟多一点,停机更快。这是前端启动的图,从有指令到启动,大概不到2.5分钟,启动速度肯定是跟电池等不能比的,但是比压缩空气(8-12分钟)要快。假如频率有变化以后,一次调频大概10-30秒,可以参加二次调频。液体空气来运行的,再启动速度很快,可以再参加一次调频。这是我们储能技术在若干年实验的时候,这个数据作比较,它可控制精度还是比较高的,99.8%,这个不是所有的技术都能够达到这个标准,跟踪速度很快。

另外,假如有多余的热,像李总讲的储热,实际上太阳能发热系统,这个跟太阳能发热系统放在一块可能有更好的系统,特别是太阳能有一些低余热。我们做了实验,英国太阳不是太厉害,所以我们用了一些余热,这个图,我们从20度做到50度之间,把余热加进去,发电就是把空气温度加进一点,也就是相当于发电效率大概45%以上,这么低的余热,我们四五十度余热,为什么这么高?原因很简单,你乙一算这个效率应该70%,这个45%效率是比较容易的,其他任何一种技术是达不到这一点的。

下面,我想给大家汇报一下占地面积,大家关心这个东西是不是很大,有几个数据,一个是小的系统,大概160平方米,这个系统是为了示范,其实没有很紧凑,另外5兆的系统,这个是包括停车场的,包括办公的东西,另外我们做了20兆/80兆瓦,这个是跟美国一个能源公司做的一个项目,大概6000平方米,大家比比心里就有数了,是不同的系统,包括电池,占地面积具有极大的竞争性。

另外,成本,我想第一套成本是很高的,任何一个技术没有成熟之前成本都是很高的。进行评估,第一套跟第十套价格差很多,20兆瓦跟80兆瓦系统,每千瓦大概可以做到640美元,就是这个投资,假如千瓦算,每千瓦600多美元,大家看到这个图一定要考虑两个参数,一个是功率大概多大,多少千瓦和兆瓦,第二你的存储量多少,这两个不能混淆。

所以说,这个规模增加,成本下降,这个是毫无疑问的,呆会我给一张图大家知道。成本大概三分之一,也不仅我们这个系统,其它很多也有这个情况。我们做了一个评估,相当于你卖一度电多少钱,你能赚钱,大家做了一个比较,液态空气储能在这,这些要把电池做到很大规模,不大现实或者没有这个需要,如果作为能量型应用,我刚才也说了,我没有认为液态空气形态就是贬低这些,可能差一倍也有可能,号称50%,那么其他一些技术也有可能这样,这只是一个相对的数据,那么下面有些数据,这是我们液态空气储能,第一套系统中试厂确实贵,每千瓦大概一万美元,这是我们的代价,这个事情做了好几年,光跑工厂我自己都跑了好几次,但是第二套系统也便宜很多了,后面设计的系统就降低很多了,刚才表层的数据我也跟大家说了,效率也是,第一套系统效率就是10%左右这个数据大家可能觉得太低了,但数据我觉得已经很好了,因为这个属于大规模的,小规模一定是不行的,那么第二套系统应该是50%左右,那么下面这套系统效率基本60%左右,再提高有没有可能,有些差别,在湿度高的地方,比如在南方成本高一些,原因很简单,要把水从空气里面拿掉,这个成本是需要耗能的,你需要水的蒸发多少,北边空气水的含量很少。

另外,把液态空气储能技术与其他技术作一些比较,花一分钟左右。最成熟是两种,一种是压缩空气储能,一种是抽水蓄能,这个压缩空气储能不太做了,所以储热放在里面,压缩空气储能需要大型储气洞穴。

这个表我觉得是比较客观的,而且这个东西,这些数据应该是比较全的了。压缩空气有两种情况,一种是常模的压缩储能,是比较成熟的时候,已经在美国用了几十年了,大概在40-50%的效率,这种技术热回收,目前没有一个大型示范,正在发展之中,实际上这个技术还不如压缩空气成熟,这个已经出来好几年了,这些数据是比较客观的。另外,涉及的成本,这一类成本,刚才图上看不清楚的,大概10美分。

下面我举两个例子。这些液态空气储能和核电的集成,可能液态空气储能集成化,这部分是液态空气储能,这边是二回度跟三回度做一些储能,把热拿出来,那么投资只能抽去30%,这个大概是电池50%,这个是量级,也可能是10%,这是我想跟大家分享的东西。这个东西,电池是达不到这种结果的,液态空气也做不了,抽水也做不了。

下面,结论。第一,储能技术可以帮助我们解决世界面临三难问题,能源安全、能源可持续问题、能源的价格问题。从芬兰来的同志也讲了,这是非常好的理念,但是不同国家之间怎么互联起来,最关键的就是一些技术上可能是最容易的,但是要把关系理顺,可能是政治问题,不是技术问题。第二是液态空气储能技术在技术成熟度、技术可实施性、成本和经济型上具有强奸竞争力,而且应用前景巨大。液态空气储能的集成应用的益处是其他不能比拟的。

非常感谢大家!这是我们学校的一张图,还是比较漂亮,校园在全球应该前几名。非常感谢大家!

主持人:谢谢丁老师。大家可以提问了。

提问:技术难点是什么?

丁玉龙:它需要集成技术,需要系统的效率怎么去把它进行优化,包括成本的优化,里面的压缩机这是最主要的,特别是压缩机,那么你是选哪种范围的。

提问:你刚才提到除了这个就是经济性,主要就是经济性,还有什么技术难点?

丁玉龙:其他的不必说了,其他新的发展技术。

提问:因为用户既要关心它的技术又要关心它的投资成本,技术没有高的门槛,投资达到好的需求。

丁玉龙:对,技术和成本我们都知道,基本上设计上跟我们传统的发电系统差不了太多,还有空分,关键是你怎样融合两种技术。

提问:那行,谢谢!

提问:丁老师,我想问一下,刚刚报告这块当中热储能介绍比较少,比如跟采用熔盐热储能有什么区别?

丁玉龙:在储能领域应该是会得到比较大的发展,为什么这么讲,大概60%是热和冷,我觉得尽量以热和冷存储,我基本的判断,成本也是比较低的比如电池储电,大概在3000块钱,用储热的话,也有不同的技术,成本大概在30-60元之间/每千瓦小时,当然有些低温部分,这个成本应该是它的优势很多,它的寿命也比较长,你要用30年左右是没有任何疑问的。也有很多人会说,电变成热稳能就会遍地,但是未来热是不可阻挡的趋势,可能现在的情况不可能有第二个选择或者更好的选择,要么用燃气,这是欧洲和美国的经验,特别是解决雾霾的问题,把煤在能源结构减20%左右,不会是一个太大的问题,我觉得是这个。那么,解决这个问题的办法,我们国家没有那么多气,而且也是不稳定的,用电是最好的,今年更严峻,这里储能不是为了储,其实我们电池储能是不能解决销纳问题的,成本也不能成,储热的时候,比如20几块钱,国家是有补贴在里面,或者补贴多或者补贴少,但是你不能超过这个钱,老百姓很现实。你的价钱比以前高老百姓不干的,所以我觉得有个概念,把电变成热,从实用上,把电变成热,把技术提升上来,但是投资我们没有那个空间,我这个不是专家言论,除非你增加它的功率。所以这里面需要一个综合解决方案,我不知道有没有把问题回答好。

提问:非常感谢丁老师专业的回复。

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关键字:丁玉龙 液态空气储能技术

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