海洋电池:新能源行业中最受欢迎的创新产品「海洋能源」

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海洋电池，一家初创公司向我们展示了该公司的新的创新技术。

化石燃料不再便宜，很明显，供应安全对我们的全球经济和我们的福利水平至关重要。在短期内，政府似乎愿意接受温室气体排放的暂时增加，以确保目前市场上的能源供应。

同时，向可再生能源的过渡正在加速。现在能源发展的情况很清楚，可再生能源是清洁的，更便宜，并使能源供应不依赖于外国。然而，可再生能源技术的发电量取决于天气条件。

可再生能源在电网中的作用

目前，可再生能源相对于传统发电的份额相对较小，特别是当我们把水电排除在这个数字之外时。然而，快速增长的可再生能源份额正在对电力系统的稳定性产生越来越大的影响。

去年在英国，15%的风力发电被削减，这种削减花费了5.07亿英镑，创下历史新高。这不应该发生。相反，我们应该减少我们的消费和对传统发电方式的依赖。

阻碍广泛使用可再生能源的障碍

根本问题有两个方面。首先，是能源网络拥堵，这个可以把它比喻成高速公路。例如，一条三车道的高速公路在交通高峰期是不够用的，导致交通拥堵。然而，增加三条车道并不能解决这个问题，相反，建设成本非常高，而且一天中的大部分时间都会被闲置。

同样，建立一个能够处理风能和太阳能的峰值发电能力的电网是非常不经济的。在将电力引入电网之前，国家能源网或者区域电网应在储能系统中对峰值进行缓冲。

第二个问题是，可再生能源在同一时间达到峰值。太阳辐射在正午前后达到高峰，而英国北海的风况在各国几乎都是一样的。因此，市场价格在发电高峰时下降或变成负数。

尽管这些影响在几十年前就被预测到了，但在今天的能源交易市场上经常观察到负的能源价格。作为一个能源生产商希望能够选择暂时缓冲风力或太阳能发电站的发电量，并在电力短缺和价格上涨的时候出售。

创建一个持久的解决方案

公用事业市场需要耐用的储能解决方案，至少有几十年的使用寿命，可以随心所欲地进行充电和放电。如果观察一个太阳能农场的电力输出，后者就变得很明显。

在半阴天，当云层在太阳面前移动时，电力在30秒内下降70%以上，造成电力系统的局部不平衡。随着每朵云的飘过，人们不想评估对存储系统的寿命有什么影响，而是想通过调度存储系统来稳定电力系统的运行。

对耐用存储解决方案的需求是显而易见的。公用事业市场将需要数百至数千吉瓦时（GWh）的储能能力。如果我们把它建立在不能持续至少20年的解决方案上，这个目标就无法实现。

能源很便宜，因为公用事业基础设施的折旧期为30-50年。这使得基础设施可以建在廉价能源变得可用的地方，并保证供应安全。由于存储将成为我们未来固有的一部分，电力系统存储解决方案应提供至少几十年的使用寿命。

海上发电

为了产生足够的电力，可再生能源发电的很大一部分被绘制在海上。目前，全球容量约为60吉瓦，到2050年将扩大到1200吉瓦以上。这相当于今天欧洲的发电能力。因此，我们将在30年内建立一个新的海上高压电力系统。一个与目前所建的任何东西都无法比拟的电网。

第一个也是最明显的观察是，它几乎完全由发电机组组成，而没有多少负载。其次，这些发电机是风力涡轮机，充其量会有黑启动电源支持，但海上不会有能提供黑启动电源的发电厂。

飓风期间停电后，哪些设备将提供电压和频率的稳定性？我们是否要在每个风电场的平台上安装昂贵的柴油发电机，或者我们可以在海上以这样的方式设置存储系统，从而不再需要柴油发电机？

海洋电池的设计考虑到了海上市场的需要

尽管有一些竞争性技术正在开发中，但目前市场上还没有商业化的替代品。海洋电池并非意外地以抽水蓄能（PHS：Pumped Hydro Storage）技术为基础。抽水蓄能目前提供了全球93%以上的公用事业规模的储能能力，并在一个多世纪以来证明了自己。PHS解决方案是基于高度可靠的水坝技术。最关键的部件是涡轮机的轴承，其平均故障时间超过1300年。

此外，海洋电池完全基于现有技术。这是向市场引入创新的最快途径。所面临的挑战是结合不同市场领域的各种技术，这就是为什么海洋电池经常被称为电力行业的iPhone。其结果是一个高效的模块化、可扩展、生态友好和高度耐用的解决方案。

海洋电池的特点

往返效率几乎为80%，这意味着在每个周期中，20%的发电量被损耗。高效率是至关重要的，以防止由于暂时储存电力而造成的电力损失，使可再生能源发电能力大大超过目前已经非常具有挑战性的目标。

由于技术刚刚出现，公用事业规模的存储市场刚刚出现，公用事业部门和创新者正在不断探索新的商业案例。因此，他们需要构建模块来定义自己的解决方案。海洋电池的模块化设计允许不同组件的无缝混合，以建立所需的容量和存储量。

虽然一个储能器包含大约10兆瓦时的能量，但数百个这样的储能器使海洋电池系统易于扩展，以储存超过1吉瓦时的能量量。这些容量与公用事业有关，并将有助于建立解决方案，加速向清洁能源的过渡。

虽然能量密度可能明显低于电化学电池，但这并不是一个具有显著耐久性的系统的要求。在人口稠密的地区，这可能会成为一个问题；然而，在海上，涡轮机之间几乎存在无限的空间，因为它们往往停滞在1.5公里之外。

储能解决方案在设计上也应该是生态友好的。建立会污染环境的储存系统是没有意义的，因此，需要对整个供应链进行仔细设计，以确保产生积极的净效应。由于海洋电池利用调节过的海水作为工作流体，它不会带来任何环境风险。

尽管水力涡轮机中有磁铁，但海洋电池不需要任何稀土材料。坚硬的水库是由生态友好型混凝土建造的，很可能至少会持续一个多世纪。此外，海洋电池的冲刷保护几乎在风电场之间形成了一个人工礁石，为海洋生物的生长提供了一个天堂。

虽然在目前俄乌冲突的发展情况表明，在正常的市场条件下，供应安全是非常有价值的，但只有在为市场增加价值的情况下，创新才能高速实施。按照目前可再生能源在电力结构中的比例，海洋电池系统可以使一个10兆瓦的单一海上风力涡轮机的净现值增加270万欧元。这为一个典型的750兆瓦的风电场增加了超过2亿欧元的价值。因此，随着海洋电池的引入，存储不再是成本，而是赚钱。