美高美游戏中心官网 浅谈德国能源革命中储能的经验

可再生能源是德国最重要的电力来源 ，德国的EEG法案就是为了增加可再生能源的份额而诞生的 。截止到2019年初 ，德国的可再生能源所占的比例已经达到38% ，根据EEG法案的要求 ，到2025年可再生能源所占的比例将达到40%-45% 。

(图中绿色部分为可再生能源所占比例)

通过右图可以看到，风能16.3% ，水电3.1% ，生物质发电和太阳能分别为6.9%和6.1% 。其中风能和太阳能占22.4%。那么问题来了 ，风能和太阳能都是看天吃饭的能源，具有很强的不稳定性 。随着可再生能源的扩张，这种不稳定性会逐渐扩大 。如何保证电网或者能源的平稳安全 ，就成了德国能源革命的重要目标 。解决这一问题的其中一个有效方法就是储能技术 。

目前德国储能方面有哪些技术措施呢 ？主要有如下几种：

1.光伏电池储能(power to battery)，也就是户用光伏发电系统配备锂电池储能 。随着德国电价的上升 ，电池价格的下降 ，越来越多的用户选择锂电池作为储能设备 。有些用户甚至可以做到电费0支出 。

2.电动汽车电池储能 ，技术原理就是将汽车电池作为储能电池使用。电动车的普及也使得这种技术大规模推广成为了现实 。

3.最经典的抽水蓄能 ，电力富余时 ，通过水泵将电能转化为势能。电力不足时 ，势能转化为电能 。

4.热储能 ，将电能转化为热能 ，比如说 ，通过蓄热罐 ，将通过电加热后的热水存储起来 ，用于供热 。德国2018年可再生能源在供热制冷方面所占的比例为14% ，这也使得蓄热罐作为储能手段具有了很强的可行性 。目前 ，德国研究人员又提出了一种新理念 ，将可再生能源产生的热量存储在巨大的液态盐箱中 ，其温度可达到400-500℃，可以代替锅炉。这样 ，对于利用现有火电厂汽轮机设备 ，再将热能转为电能 。由于技术 ，成本 ，设备等诸多因素，还没有实现量产 。但是我个人非常看好这个技术手段 ，我国是工业大国 ，目前的工业废水处理技术是通过蒸发结晶得到纯度很高的单组分盐 ，一方面变危废为宝 ，另一方面降低成本 。

5.电转气储能 ，将可再生能源转化为氢气，电解水后得到氢气 。

上图为电解水制氢的原理图

对于我国来说 ，锂电池的成本相对还是过高 ，单独将锂电池作为储能手段不太现实 ，如果通过废旧电池回收或者电动汽车电池回收 ，那另当别论 。对于热储能 ，具体来说是再生能源供热 ，山西的热价格也是相对很低的 ，因此也不现实 。抽水蓄能已经有很多案例了 ，但是山西不具备这样的条件 。电转气储能对于山西来说可能是最可行的措施 。德国氢气储能技术中 ，非常具有参考性的就是施普伦贝格多能互补集成发电系统(Multi-Energie-Kraftwerk Sperenberg)项目位于德国布兰登堡州小镇施普伦贝格 。系统采用先进的能源管理技术 ，将风电和光电耦合 ，一部分电量可以直接并网 ，多余的电量制得的氢气可以储存或者并入当地燃气管网 。非常具体创新性 ，也非常符合我国目前能源结构的要求 。

该系统主要由以下组成：

1.5MW电解水制氢设备 ；2.光伏电站 ；3.风力电站 ；4.燃气电厂 ；5.储气系统 ；6.系统内变电站及现有中高压变电站(并网使用)

项目位于德国布兰登堡州小镇施普伦贝格，紧邻一回220kV电源，一回380kV电源 ，为并网发电提供了有利条件 。同时项目紧邻一条当地的天然气管道 ，为氢气并网也提供有利条件。

风力场及光伏电站 ，风力发电机数量有45台 ，每台发电机功率约为3-4MW ，可为12万户家庭提供足够的电量。电站功率主要集中在0-36MW之间 ，峰值功率可达到120MW 。光伏电站装机容量为10MW 。

电解制氢装置：模块化5MW电解系统 ，采用3D电极 ，气体-液体两相流 ，有效增加点解效率。该装置可利用盈余电力生产氢气 ，通过管路，送往储气罐 。

气体管道及储气装置：通过气体运输管道 ，可将制得的氢气送入燃气网供市政供热 。或通过储气装置将氢气储存在Thyhof燃气发电站 ，储气罐容量为48万m3 ，可单独储存氢气使用 。

燃气轮机机组：一方面，该设备可为氢气适配的燃气轮机做相关研究 ；另一方面，该燃气轮机机组可消纳制得的氢气 ，起到到调峰作用。

该系统的主要特点如下：1.风/光互补-更多的清洁能源2.更均匀的电力输出3.更好的经济效益4.充分利用电力盈余5.氢气用于交通6.大规模储能(氢气的能量密度很高)7.氢气可由燃气电厂再转换为电能。

Multi-Energie-Kraftwerk Sperenberg项目的主要难点有两个 ，一个是控制系统 ，一个是气体系统 。如何保证各个电源有效配合 ，灵活适应用电侧负荷，同时保证供电的安全性 ，对控制系统提出了极高的要求。同时氢气的存储 ，以及燃气轮机在天然气与氢气之间的切换 ，也是一个难点。美高美游戏官网山西有着极其丰富的煤层气资源 ，瓦斯发电站装机容量也在逐年增加 ；晋北地区天高云淡，是光伏发电的理想环境 ，太行吕梁二山山巅上的风电厂也在为百姓提供清洁的能源 。很多条件都与本项目类似 ，不难看出 ，Multi-Energie-Kraftwerk Sperenberg项目中确实有许多值得美高美游戏中心官网借鉴的经验 。

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