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由英國(guó)倫敦國(guó)王學(xué)院(United Kingdom's King's College London)領(lǐng)導(dǎo)的一組研究人員編制了一個(gè)絕熱壓縮空氣儲(chǔ)能(A-CAES)項(xiàng)目的綜合數(shù)據(jù)庫(kù),收集了世界各地運(yùn)行系統(tǒng)和計(jì)劃安裝的信息。通過(guò)分析這個(gè)數(shù)據(jù)集,他們能夠計(jì)算出該技術(shù)的經(jīng)驗(yàn)率(ER),這是一種衡量成本如何隨著累計(jì)生產(chǎn)或部署項(xiàng)目的增加而降低的指標(biāo),并確定了A-CAES在經(jīng)濟(jì)上可行的具體條件。
研究人員解釋說(shuō):“長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能(LDES)對(duì)電網(wǎng)穩(wěn)定性至關(guān)重要,可以將可再生電力儲(chǔ)存數(shù)天至數(shù)年不等。LDES技術(shù)包括壓縮空氣儲(chǔ)能(CAES),它使用壓縮機(jī)產(chǎn)生壓縮空氣,將其儲(chǔ)存在容器或地下洞穴中,并將其釋放以驅(qū)動(dòng)發(fā)電的渦輪機(jī)。最近,已經(jīng)提出了A-CAES系統(tǒng),通過(guò)儲(chǔ)存壓縮熱并在空氣膨脹過(guò)程中重復(fù)使用來(lái)消除對(duì)天然氣的需求,從而確保電力容量并提高能源效率。”
學(xué)者們指出,在他們開(kāi)展工作之前,關(guān)于A-CAES的全面數(shù)據(jù)——包括資本成本、產(chǎn)品價(jià)格和累計(jì)裝機(jī)容量——基本上是不可用的。為了填補(bǔ)這一空白,他們使用廣泛的來(lái)源編制了一個(gè)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫(kù),包括同行評(píng)審的文獻(xiàn)、行業(yè)報(bào)告、儲(chǔ)能數(shù)據(jù)庫(kù)、新聞文章以及對(duì)制造商和項(xiàng)目開(kāi)發(fā)商的采訪。
他們的分析顯示,過(guò)去十年成本大幅下降。2013年,A-CAES的價(jià)格/千瓦時(shí)超過(guò)10000美元,而到2024年,價(jià)格已降至約120美元/千瓦時(shí)。這一急劇下降主要是由于項(xiàng)目規(guī)模的擴(kuò)大和技術(shù)的成熟,技術(shù)從2013年的0.5-1.5兆瓦的相對(duì)較小的系統(tǒng)擴(kuò)展到今天的10-100兆瓦的大規(guī)模安裝。使用這些數(shù)據(jù)點(diǎn),以及多年來(lái)收集的許多其他數(shù)據(jù)點(diǎn),該團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)用了一個(gè)經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的學(xué)習(xí)曲線模型來(lái)估算該技術(shù)的ER,從而提供了隨著部署增長(zhǎng)成本如何降低的見(jiàn)解。
經(jīng)驗(yàn)率(ER)表示每次累計(jì)部署翻倍時(shí),技術(shù)成本下降的百分比。使用他們的數(shù)據(jù)庫(kù),研究人員計(jì)算出,當(dāng)包括所有數(shù)據(jù)點(diǎn)時(shí),總體ER為33%,但當(dāng)只考慮大于10兆瓦的項(xiàng)目時(shí),ER更保守,為15%。

該團(tuán)隊(duì)解釋說(shuō):“2010年代初,小規(guī)模實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的高成本可能會(huì)使整體ER膨脹,使15%的比率更能反映預(yù)期的未來(lái)部署。”他們進(jìn)一步預(yù)測(cè),隨著15%的ER趨勢(shì),10GWh以上容量的市場(chǎng)平均價(jià)格可能會(huì)降至157美元/千瓦時(shí)以下,100GWh以上的容量的市場(chǎng)價(jià)格可能會(huì)跌至92美元/千瓦時(shí)以下。
為了評(píng)估這些估計(jì)的穩(wěn)健性,研究人員應(yīng)用了蒙特卡洛敏感性分析,為每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)引入了20%的不確定性,并產(chǎn)生了數(shù)千個(gè)潛在的學(xué)習(xí)率。即使在這種不確定性下,ER也保持在10%到20%之間,證實(shí)了觀察到的成本降低趨勢(shì)是可靠的。
基于這些見(jiàn)解,該團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了貼現(xiàn)現(xiàn)金流(DCF)分析,以確定A-CAES項(xiàng)目在經(jīng)濟(jì)上可行的條件。往返效率(RTE)假設(shè)為70%,反映了當(dāng)前項(xiàng)目的性能,價(jià)格投入來(lái)自最近的安裝。DCF分析考慮了一系列儲(chǔ)能持續(xù)時(shí)間:3、10、50、100、500和1000小時(shí)。
他們的研究結(jié)果表明,能源相關(guān)成本,而不是電力相關(guān)成本,是決定A-CAES經(jīng)濟(jì)可行性的主要因素。
該團(tuán)隊(duì)指出:“我們的生命周期貼現(xiàn)現(xiàn)金流分析表明,在最佳地質(zhì)條件下,A-CAES可以在10-100小時(shí)的儲(chǔ)存時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)可行性。此外,隨著存儲(chǔ)成本進(jìn)一步降低到每千瓦時(shí)1美元左右,它可以支持超過(guò)100小時(shí)的持續(xù)時(shí)間,使A-CAES成為平衡可再生能源和增強(qiáng)季節(jié)性電網(wǎng)彈性的極具前景的解決方案。”
他們的發(fā)現(xiàn)發(fā)表在iScience上的《降低成本的絕熱壓縮空氣長(zhǎng)期儲(chǔ)能應(yīng)用》中。來(lái)自英國(guó)倫敦國(guó)王學(xué)院、能源系統(tǒng)孵化器、華威大學(xué)和中國(guó)石油大學(xué)(北京)的研究人員參與了這項(xiàng)研究。
(素材來(lái)自:United Kingdom's King's College London 物理儲(chǔ)能網(wǎng)、全球儲(chǔ)能網(wǎng)、新能源網(wǎng)綜合) |