揭秘熔盐储能:1100MWh全天候供电,跨境新商机!

在当前全球能源转型的大背景下,如何有效存储可再生能源电力,已成为世界各国共同面临的关键议题。随着太阳能、风能等清洁能源发电技术的日益成熟,其间歇性和波动性特征,使得电网的稳定运行面临挑战。因此,开发经济高效的储能方案,对于提升电网韧性、保障能源供给至关重要。
大约九年前,美国一家名为SolarReserve的公司在内华达州建成了一座开创性的光热电站,该电站采用熔盐作为储能介质,实现了电力的大规模存储。这项技术在当时引起了广泛关注,被认为是解决可再生能源电力存储难题的重要尝试。
这座名为Crescent Dunes的光热电站,其装机容量达到110兆瓦,并配备了长达10小时的储能能力。这意味着,即使在没有阳光的情况下,电站也能依靠储存的能量以110兆瓦的满负荷运行额外10小时。从总量上看,该设施的储能容量达到了1100兆瓦时,足以满足约75,000户家庭的用电需求。相较于当时一家位于夏威夷、结合电池技术的太阳能及储能项目,Crescent Dunes的规模是其20倍之多,体现了熔盐储能技术在大规模应用上的潜力。
Crescent Dunes电站的核心运行原理颇具创新性。它利用环形排列、广告牌大小的定日镜,将太阳光聚焦反射到一座中央高塔上。高塔内部充满了特殊的熔盐,强烈的太阳光将熔盐加热至极高温度。这些高温熔盐随后用于加热水,产生高压蒸汽,进而驱动发电机组的涡轮旋转,最终产生电力。这一过程巧妙地将太阳能转化为热能,再通过熔盐储存,实现了电力的持续稳定输出。
对于美国加利福尼亚州这样的可再生能源大省而言,到2030年实现50%的电力来自太阳能和风能等可再生能源的目标,使得Crescent Dunes这类储能设施的战略价值尤为突出。南佛罗里达大学的太阳能专家约吉·戈斯瓦米教授曾表示,熔盐储能技术在当时已代表了行业内的先进水平。戈斯瓦米教授在坦帕大学也曾进行熔盐储能实验,他认为SolarReserve公司的项目充分展示了这项技术的商业应用前景。当然,戈斯瓦米教授也指出,熔盐储能技术在当时也面临一些挑战,例如熔盐的腐蚀性以及较高的初始成本。
值得一提的是,当时的记录修正显示,该设施并未如报道所述采用陶瓷球封装熔盐以避免腐蚀。这表明了技术研发和实践过程中,对初期解决方案的持续优化和调整是常态。
在成本方面,Crescent Dunes电站的总投资达到10亿美元,当时其度电成本约为每千瓦时13.5美分。这大约是当时最低价天然气发电设施(每千瓦时7至9美分)的两倍。SolarReserve公司曾解释,由于Crescent Dunes是定制化设计并首次建造的项目,其成本相对较高。公司预计,未来的同类电站将能够更具竞争力,有望将度电成本降至每千瓦时10美分以下,从而更好地与天然气发电设施竞争。
回溯至更早的时期,早在2009年,美国兰卡斯特地区一家名为ESolar的公司的小型试点项目Sierra SunTower也采用了光热技术发电。然而,传统光热技术通过面板加热液体,液体再流经管道加热水产生蒸汽驱动涡轮,其运营成本在当时被证明相对较高。正因为此,ESolar及其他公司后来转向探索熔盐储能,将其视为一种更经济的替代方案。
Crescent Dunes电站最显著的优势之一在于,它无需依赖天然气或其他化石燃料,却能实现全天候运行。SolarReserve公司表示,虽然与电站合作的电力公司通常每天只需要大约16小时的电力供应,但电站自身具备24小时运行的能力。在非运行时间,熔盐始终保持液态,温度不会低于260摄氏度(500华氏度),加热时最高可达565摄氏度(1050华氏度),这相当于烘焙蛋糕所需温度的三倍。
当年的内华达州参议员哈里·里德曾在一份声明中指出,Crescent Dunes项目展示了公共部门与私营部门携手合作,共同建设下一代清洁能源技术的巨大潜力。这充分体现了政策支持和市场力量相结合对推动技术进步的重要性。
SolarReserve公司的首席执行官兼联合创始人凯文·史密斯曾表示,如果美国加州乃至全国要实现其清洁能源目标,那么在风力不足或阳光不强时,就必须要有电力存储设施或更多的化石燃料电厂来提供支撑。他认为,加州解决这一问题的路径,要么是依靠像Crescent Dunes这样的储能电站,要么就是传统的天然气电站。史密斯还指出,在当时,美国市场对储能的需求尚未达到国际市场的重视程度,储能技术在美国的全面推广尚需时日。
尽管如此,SolarReserve公司一直致力于在全球范围内建设光热储能设施。除了美国本土的项目,该公司还在全球多个地区布局,其中包括智利北部阿塔卡马沙漠的一个大型项目。此外,SolarReserve公司还在中国、南非和迪拜等地开展业务,展现了其在全球清洁能源市场的积极拓展态势。
在美国内华达州,Crescent Dunes电站为NV Energy公司提供电力。NV Energy公司的发言人费伊·安德森当时确认该设施为公司供电,但未就其运营情况提供更多细节。
尽管加利福尼亚州在太阳能发电量方面长期处于美国领先地位,但其在储能技术应用方面的发展,相较于其庞大的太阳能装机量,仍有提升空间。例如,南加州爱迪生公司在特哈查皮地区运营着一个大型储能单元,主要采用锂离子电池技术来储存风力发电。据爱迪生公司发言人大卫·宋介绍,特哈查皮的储能设施容量约为32兆瓦时,大约是SolarReserve公司Crescent Dunes电站容量的3%。宋当时未就Crescent Dunes这类设施在爱迪生公司运营中的可行性发表评论。
SolarReserve公司由凯文·史密斯于2008年联合创立,至今已在全球设有七个国际办事处,业务遍及20个国家,拥有114名员工。史密斯认为,即使当时加州的电力公司尚未大规模采用其新技术,但随着其技术在全球范围内的推广,该技术最终将获得加州的青睐。他曾表示,当时加州的电力公司尚未将重点放在实施这些储能解决方案上,但“这将是必然趋势,势在必行。”
从当年的发展到如今,全球对大规模、长时储能的需求日益迫切。熔盐储能技术,作为一种成熟可靠的解决方案,其在全球能源转型中的地位愈发凸显。特别是考虑到当前全球范围内对清洁能源和碳中和目标的普遍追求,类比于当年对Crescent Dunes项目的期待,未来更多创新型储能技术有望在全球范围内得到更广泛的应用和发展。
上图展示的是位于美国加州弗农市正在建设中的Avina清洁氢气工厂,预计今年秋季投产。该工厂生产的清洁氢气将助力交通运输行业逐步摆脱对化石燃料的依赖。这张拍摄于2025年7月15日的照片,也印证了在能源领域,各种清洁能源技术路径,如光热储能、氢能等,都在不断探索和发展。
对于国内的跨境从业人员来说,关注国际清洁能源技术的发展动态,特别是储能、氢能等前沿领域,有助于我们把握全球能源转型的大趋势。这不仅可以为国内相关产业的国际合作提供参考,也可能为跨境贸易、技术引进和投资开辟新的机遇。
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