美国正在部署试验锌空气电池和液流电池储能性能 推动能源转型

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一种可提供10小时储能的锌-空气储能系统(ZESS)正在纽约电力局(NYPA)的一个项目中进行试验,而美国国防部资助的液流电池调查已在科罗拉多州进入物理验证和评估阶段。


Zinc8 Energy Solutions在2020年1月赢得了与公共电力组织NYPA的合同,通过公共事业机构竞争性的创新挑战计划展示其专利锌空气电池技术,该计划由纽约大学Tandon工程学院合作主办。

美国正在部署试验锌空气电池和液流电池储能性能 推动能源转型

NYPA将在该项目中出资安装该技术解决方案,该项目旨在展示长期存储的使用案例,以及如何帮助将更大份额的可再生能源整合到该州的电网中。


总部位于加拿大温哥华、同时在加拿大证券交易所和法兰克福证券交易所上市的Zinc8公司将在纽约州北部的布法罗大学校园内部署一个100kW / 1MWh的ZESS。它的主要功能是削峰填谷,减少大学在高峰期从电网的用电,这样可以使用更多的可再生能源,减少对化石燃料的依赖,降低现场的电力成本。


它还将用于帮助大学的公用事业工作人员培训他们对储能的理解,布法罗大学设施副总裁Tonga Pham表示,除了削峰填谷,项目背后的合作团队 "还对探索替代用途感兴趣",这可能包括启用校园建筑的应急备用电源,以及 "深入了解替代能源的生命周期成本"。


"这样的举措将极大地帮助UB在2030年前实现碳中和的目标。"Pham补充道。


同时,Zinc8的首席执行官Ron MacDonald将该项目描述为其公司在ZESS解决方案商业化道路上的一个 "重要里程碑",他表示,该公司的目标将在2023年初实现。MacDonald曾在2020年6月介绍了锌作为一种丰富而廉价的存储介质的潜力,每年从全球50多个国家的矿山中提取的锌超过1190万吨。


锌因其在工业上用于镀锌钢而最为著名,锌的储量丰富且价格低廉,而且没有任何地缘政治上的复杂问题,锌利用了唯一使用地球上丰富的、可回收材料的电池化学成分,其化学成分坚固而安全。

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与锂离子技术不同的是,锂离子技术需要新的堆栈才能扩大规模,而锌电池则能够解开能源和电力之间的联系。这意味着,只需增加储能罐的尺寸和充电锌颗粒的数量,就可以完成锌电池技术的扩展。


锌-空气电池利用大气中的氧气从锌中提取能量,使得锌-空气电池的生产成本是所有可充电电池中最低的。与其他电池相比,锌-空气电池不易燃、无毒,使用寿命更长。


该公司是少数几家希望利用锌的特性进行长时间储能的公司之一,欧洲公用事业公司EDF也在开发锌空气电池,另一家北美公司Eos Energy Storage则在推销一种用于电网的锌化学水性电池。Eos储能在2020年11月通过与特殊目的收购公司(SPAC)合并,以Eos能源企业的名义在纳斯达克上市。Zinc8还与纽约州能源研究与发展局(NYSERDA)合作,在该州部署一个试点项目,与现有的热电联产(CHP)系统配对,NYSERDA将给予资金支持。


纽约州对储能的需求非常迫切,其大部分发电量都在北部地区,而大部分电力需求都在人口较为密集的城市中心,其气候立法要求到2045年实现电力系统的全面脱碳,并要求到2030年部署3GW的储能。


NYPA为该州约25%的电力负荷提供服务,它最近在一份战略性长期计划中表示,它希望成为理解和部署短时和长时技术的 "先行者"。NYPA首席商务官Sarah Salati近日在接受采访时表示,在这3GW的定向部署中,很可能大部分是锂离子电池,她将其称为 "迄今为止行业的选择",但对于未来走出去的调峰容量应用,长续航技术可以为电网摆脱对天然气的依赖提供更好的选择。


军用微电网钒流电池研究进入第二阶段


在其他方面,一项由美国国防部资助的研究发现,钒氧化还原液流电池是减少关键弹性应用对柴油机依赖的潜在方式,这项研究正在进入第二阶段。

美国正在部署试验锌空气电池和液流电池储能性能 推动能源转型

国防部与能源解决方案公司Ameresco签订了研究合同,第一阶段研究液流电池如何用于军用微电网,第二阶段将在能源部位于科罗拉多州的国家可再生能源实验室(NREL)部署液流电池系统。液流电池应商英威尼迪能源系统公司和工程公司S&C Electric正在支持这项研究。


该项目的第一阶段已经证实,液流电池可以提供168小时的关键负荷覆盖,可靠性仅比柴油低1.6%至3%。该报告还表示,虽然相对于锂离子,液流电池的成本较高,使得锂电目前是更好的选择,但研究报告的作者承认,液流电池行业正处于较早的发展阶段,未来几年仍可有所收获。


与锌空气电池一样,液流电池技术提供了在电池片和堆栈层面将能量与功率脱钩的机会。这意味着,通过使储存能量的电解液槽变大,可以实现更大的容量和更长的储存和放电时间。美国能源部长詹妮弗-格兰霍姆(Jennifer Granholm)最近在推特上谈到了她的观点,认为液流电池 "对电网存储很有好处",能源部支持资助其他探索该技术和在国内制造该技术的方案的行动。


Ameresco公司曾为美国军队和其他联邦机构执行了包括能效升级、可再生能源和电池储能在内的多个弹性项目,该公司表示,如果第二阶段的研究项目进展顺利,未来可能会在国防部的一个地点部署流动电池系统。


在目前的项目探索钒流电池技术的同时,Ameresco还通过同一资助机制,即环境安全技术认证计划(ESTCP),入选了另一个项目,以展示室内放置的溴化锌流电池在建筑物中的应用。


NREL能源系统集成设施实验室项目经理Martha Symko-Davies博士在谈到钒流电池研究时说:"微电网为提供弹性电力提供了巨大的机会--从军事设施、校园到社区。灵活的储能是将更多可变的可再生能源纳入微电网系统的关键组成部分。我们非常高兴能将我们先进的实验室能力和专家研究人员带到这个ESTCP项目中,以进一步推动该技术的发展。我们期待着分享这项工作的成果,它可以为广泛的军事和非军事应用提供信息。”


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