5种最有前途的长期存储技术仍然存在

陈讲运清洁供热分会

13小时前 · 中国建筑金属结构协会清洁供热分会秘书长

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堆叠块：能源存储的前进方向？（来源：Energy Vault/Binh Nguyen/GTM）

很少有这样一个对人类文明的未来至关重要的企业导致如此小的商业成功。

在风能和太阳能主导新增发电厂并逐渐超过其他电力来源的世界中，长期储能具有巨大潜力。风能和太阳能仅在特定时间产生，因此它们需要互补技术来帮助填补空白。如果您试图将它们延长几个小时，那么如今提供 99% 新存储容量的锂离子电池会变得非常昂贵。

问题是，没有明显的赢家出现来扮演这个长期角色。在 Greentech Media，我们花了数年时间报道竞争者，从物理定律的不切实际的蔑视者到低调的、有科学头脑的奋斗者。这个名册的构成随着破产和新投资的节奏而波动。

很多选择在技术上“有效”。问题是，它们是否以可接受的价格点和开发周期工作，提供它们的企业能否维持足够长的时间以实际证明这一点？公司很难完成最后一步，因为在前几年几乎没有地方实际销售这些东西。

由于两个相互关联的趋势，这种情况终于开始发生变化。首先，风能和太阳能现在正在美国和其他发达国家非常有效地竞争增加容量。这些资源的扩散推动了在风能和太阳能发电场高度集中的地方进行长期储存。一个特别有吸引力的早期市场是偏远或孤岛电网，在那里可再生能源加储能在价格上已经超过了进口柴油燃料。

其次，在这一成功的推动下，许多公用事业公司、州和国家正在提高清洁能源的目标。一旦一个司法管辖区正式承诺 100% 无碳电力，它就必须开始认真考虑如何更换目前为可再生能源起起落落提供灵活对应物的天然气发电厂。这些政策通常为清洁能源提供主要计费，但它们也可以被视为长期存储资产类别的市场创造工具。

鉴于这些发展，我们将幸存的长期竞争者集中在一个方便的地方，没有特别的顺序。选择标准包括： 合理的技术；近期投资；市场牵引力（根据宽泛的长期曲线评级）；而且，对于公司来说，不会破产。十年后回来看看我们是怎么做的。

1. 抽水蓄能

中世纪的现代设计再次火爆，那么为什么不选择中世纪的存储技术呢？这种基于重力的概念以物理方式将水从低位水库移动到高位水库，并在需要时从水库下降以发电。根据美国能源部的数据，这可以追溯到锂离子电池的鼎盛时期之前，并且仍然提供了美国大约95% 的电网存储。

一旦建成，这些系统的存储成本非常低，而且与世界上最大的电池相比，它们确实拥有大量的能量。问题是建造新的抽水蓄能电站极其困难，因为大型水基基础设施的许可影响以及最近在执行大规模建设项目时遇到的困难。

新的抽水蓄能学校专注于不破坏河流生态系统的孤立水库；这简化了许可，但项目仍然面临长达十年的开发时间表和数十亿美元的价格标签。

尽管如此，少数这样的项目正在缓慢推进。 位于蒙大拿州的400 兆瓦 Gordon Butte项目获得了许可和资金支持；加利福尼亚州的 1,300 兆瓦 Eagle Mountain 拥有联邦许可证，可以建造NextEra Energy并为其提供支持。公用事业 Dominion Energy 正在弗吉尼亚州西南部开发一个 800 兆瓦、持续时间为 10 小时的系统。

可再生能源的兴起迫使人们重新审视这项旧技术。现在由抽水蓄能行业来提供。

2. 堆叠块

如果您不使用电池或抽水，而是通过自动化六臂机器人起重机将数千个专门建造的 35 公吨巨石堆叠成一个类似巴别塔的塔，并在您将它们再次放下时，来储存多余的电力会怎样？需要释放力量吗？

这是初创公司 Energy Vault 提出的挑衅性问题，它是连续软件企业家 Bill Gross 的 Ideallab 孵化器的衍生产品。

如果光滑的幻灯片决定了技术军备竞赛，这家公司将统治该行业。这个想法源于对抽水蓄能的重力存储的迭代，但对其进行了调整以适应更大的地理多样性并避免上述限制。格罗斯投入了在其他行业已经成熟的技术进步——机器视觉、混凝土制造、起重机——并提出了一种完全原创的网格存储混合物。

这一愿景使固定存储技术初创公司获得了有史以来最大的一笔投资：去年夏天，软银获得了 1.1 亿美元的投资。塔塔电力公司签署了2019 年到期的 35 兆瓦时的早期安装，这表明了认真客户的兴趣。

如果该系统现在启动并运行，Energy Vault 还没有这么说。确定它在商业实践中有效对于该领域的所有新技术都至关重要。在一个稍微偏离标准操作惯例就会吓到客户和金融家的行业中，Energy Vault 需要做很多建立信任的工作。

3.液态空气

Highview Power 不再认为自己是一家初创公司。经过 15 年的技术改进，这家总部位于英国的公司已从运行试点转向开发大型工厂。

该公司的机制冷却空气并将其储存在加压的地上储罐中。压缩设备和发电机来自成熟行业的成熟供应链。这里的技术创新是将它们用于网格存储。

Highview 的领导者意识到他们需要对早期项目进行自筹资金，以向市场展示他们的工作。他们在 2 月份从住友重工那里筹集了 4600 万美元来实现这一目标。

4、地下压缩空气

几十年来，人类一直在地下洞穴中储存电力：德国亨托夫的一座工厂建于 1978 年，阿拉巴马州的麦金托什工厂于 1991 年开业。但这些开创性的项目未能掀起一股潮流。几家初创公司尝试改进该技术，但均以失败告终。

基本概念是使用多余的电力将压缩空气泵入合适的地下地层，就像一个巨大的储罐。释放压缩空气可使工厂在需要时重新发电。

但并不是每个人都在自己的后院拥有结构理想的盐丘。加拿大公司 Hydrostor 采取了不同的方法：将压缩空气泵入专门建造的洞穴或现有洞穴，例如废弃的矿井，并用水保持压力。水使物体保持恒定压力，并允许使用比传统技术中通常使用的更小的腔。目标是将压缩空气存储从阻碍它的地质限制中解放出来，同时通过从其他行业借来的设备最大限度地降低技术风险。

Hydrostor 有一个在加拿大运行的商业系统，并正在澳大利亚完成一个示范站点。去年秋天，它又 筹集了 3700 万美元用于开发越来越雄心勃勃的工厂。

5. 液流电池

只要有人考虑长期存储，液流电池就被认为是有前途的，但这并没有给它们带来很多市场优势。

这家典型的液流电池公司要么资不抵债，要么仍然渴望进行首次大规模的商业部署。但是，许多液流电池科学家对这项技术深信不疑，该技术通过氧化还原反应循环液体电解质以对电子进行充电或放电。

ESS 公司仍在建设其第一个公用事业规模的项目，但凭借其铁流化学的实力，它在 11 月又筹集了 3000 万美元。它以使用廉价且丰富的材料作为其活性成分而自豪。这与近年来在大宗商品市场上疯狂骑行的钒矿的追随者形成鲜明对比。

就部署的系统数量而言，Avalon Batteries 可以说是最成功的钒流量制造商，它找到了解决材料成本挑战的方法。它创建了一个从矿业公司租用钒的安排 ，这些公司希望他们的产品有一个新的市场。通过在工厂大规模生产交钥匙系统，Avalon 已经运送了 160 个液流电池，摆脱了手工制造飞行员的死胡同。这些系统本身并不长，但它们在高通量应用中的循环寿命与锂离子电池竞争。

凭借这一表现，Avalon 将很快接管英国流量公司 RedT，该公司在商业上进行了创新，但遭受了长期股价下跌和迫在眉睫的资本要求。

这笔交易带来了新的投资，并表明液流电池并购活动可以在破产引发的抛售之外进行，标志着该