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澳大利亞電力市場在2020年達到了一個重要的里程碑，其四分之一的電力來源來自可再生能源。

然而，如果澳大利亞更換退(tui)役其所有的化石燃料發電廠(chang)，并且(qie)到(dao)2050年實現(xian)凈零(ling)排放目標以成為(wei)可(ke)再生(sheng)能(neng)源電力(li)(li)出口大國，則需要克(ke)服(fu)重大障礙以實現(xian)電力(li)(li)部門(men)脫(tuo)碳。

特別(bie)是風力發電和太陽能發電都(dou)是間歇性的能源：這(zhe)些可再(zai)生能源如何在不(bu)良(liang)氣候條件(jian)影響的期間提(ti)供充足的電力？如果不(bu)解決這(zhe)個問題(ti)，那么在沒有化石(shi)燃料發電的未(wei)來日子中，澳(ao)大利亞將如何應(ying)對電力不(bu)足的風險？

需要部署長時儲能系統

可(ke)再(zai)生能(neng)(neng)源(yuan)電(dian)力的間歇性(xing)可(ke)以通(tong)過“短(duan)時(shi)”儲(chu)能(neng)(neng)系統在(zai)一定程(cheng)度上進行管理，例(li)如(ru)目前(qian)正在(zai)運行的電(dian)網規模鋰離子電(dian)池儲(chu)能(neng)(neng)系統。

然而，電(dian)池儲能(neng)系(xi)統并不能(neng)會從陽光或風力充(chong)足的時期轉移(yi)大量電(dian)力以滿足一天中其他時間的電(dian)力需(xu)求，而這一需(xu)求在澳大利亞電(dian)網中已(yi)經變得越來越重要。

將太陽發電(dian)設施中8小時的(de)可用能源轉移到(dao)一天(tian)中的(de)其他(ta)時間(jian)變得越來越重要，由(you)于陽光充足時產(chan)生的(de)電(dian)力供應過剩，導致澳大利亞國家電(dian)力市場（NEM）的(de)負價(jia)格(ge)事(shi)件頻率增加(jia)。

與此同時(shi)，午后(hou)的(de)峰值電(dian)(dian)力需求(qiu)期間的(de)電(dian)(dian)力價格往(wang)往(wang)很高，這也表(biao)明這個期間的(de)電(dian)(dian)力供應相對于用戶需求(qiu)來說存在(zai)供應不足的(de)情況。

最近昆士蘭州和(he)維多利(li)亞州停(ting)運大(da)(da)型燃煤發電設施表(biao)明，其(qi)電力系(xi)統(tong)需要更(geng)大(da)(da)的(de)可調度容量。這就(jiu)是長(chang)時儲能系(xi)統(tong)發揮關鍵(jian)作用的(de)地(di)方。

新(xin)南威爾士州(zhou)正在解決電力(li)間(jian)歇性(xing)挑戰(zhan)。新(xin)南威爾士州(zhou)政府最(zui)近通過了(le)電力(li)基礎設施(shi)投(tou)資(zi)法(fa)案（稱(cheng)為路線圖）來(lai)管理(li)能源間(jian)歇性(xing)，并從現有電網(wang)資(zi)產(chan)中獲(huo)取最(zui)大價值。其路線圖優先開發新(xin)的大型(xing)儲(chu)能系統，每(mei)個周期可以調(diao)度8小時或更(geng)長(chang)時間(jian)。

人(ren)們還將看到，全球長(chang)時儲(chu)(chu)能(neng)(neng)領域出現了大量且(qie)持續的投(tou)資(zi)(zi)(zi)。例如，沙特(te)Aramco能(neng)(neng)源風險投(tou)資(zi)(zi)(zi)公司投(tou)資(zi)(zi)(zi)儲(chu)(chu)能(neng)(neng)廠商Energy Vault公司，以加(jia)速其(qi)儲(chu)(chu)能(neng)(neng)解(jie)決方案的全球部署(shu)；比爾·蓋(gai)茨和杰(jie)夫(fu)·貝索斯通過Breakthrough Energy Ventures為全鐵(tie)液流(liu)電池技術(shu)開(kai)發商提供投(tou)資(zi)(zi)(zi)；住友株(zhu)式(shi)會社(she)投(tou)資(zi)(zi)(zi)英國長(chang)時儲(chu)(chu)能(neng)(neng)開(kai)發商Highview Power公司及其(qi)低溫(wen)液化(hua)空(kong)氣儲(chu)(chu)能(neng)(neng)系(xi)統；長(chang)時儲(chu)(chu)能(neng)(neng)開(kai)發商Hydrostor公司的團隊完(wan)成了一輪融資(zi)(zi)(zi)，其(qi)中包(bao)括與基礎設(she)施投(tou)資(zi)(zi)(zi)者Meridiam公司達成戰略合(he)作(zuo)伙伴關系(xi)。

壓縮空氣儲能(CAES)–澳大利亞代表性不足的儲能資源

壓縮空氣儲能(CAES)擁(yong)有(you)超過50年的(de)(de)運(yun)營歷史，雖然并不為人所(suo)熟知，但它非常適合在澳大利(li)亞應用(yong)。較新形式(shi)的(de)(de)壓縮空氣儲能(CAES)在澳大利(li)亞具(ju)有(you)關鍵電網需求的(de)(de)地區具(ju)有(you)廣泛(fan)適用(yong)性，無需大量的(de)(de)輸電投資即可(ke)實現(xian)。

此外，美(mei)國能源部(DoE)最近將壓縮空氣儲(chu)能(CAES)確定(ding)為成本(ben)最低的長期儲(chu)能形(xing)式。

壓(ya)縮空氣儲(chu)能(CAES)主要(yao)使用壓(ya)縮并(bing)儲(chu)存(cun)在地下洞穴中的大氣空氣。當需要(yao)電力時(shi)，釋放空氣以驅(qu)動渦輪(lun)機并(bing)將存(cun)儲(chu)的能量轉換(huan)回電能。

Hydrostor公司開發并建(jian)造了(le)一個無碳排放且可以靈活部署(shu)的Advanced-CAES(A-CAES)儲能系統。

2020年，新(xin)南(nan)威爾士州的(de)輸電網(wang)絡服(fu)務提(ti)供商Trans Grid公司(si)(si)(si)選擇Hydrostor公司(si)(si)(si)的(de)200MW/1,600MWh的(de)A-CAES儲(chu)能系統作為其RIT-T流程中為Broken Hill提(ti)供可靠電力的(de)首選方案。Hydrostor公司(si)(si)(si)和Energy Estate公司(si)(si)(si)目(mu)前正(zheng)在積極開發這(zhe)一項(xiang)目(mu)，該項(xiang)目(mu)已獲(huo)得(de)新(xin)南(nan)威爾士州政府新(xin)興能源(yuan)計劃資助。

該項目不僅(jin)提供了一種(zhong)清潔且(qie)具(ju)有成本效益的(de)方式來滿足新南威爾士州未來對(dui)可靠電力(li)的(de)需(xu)求，而且(qie)還(huan)將通過建設和運營儲能項目以(yi)及持久的(de)就業機會為當地的(de)經濟(ji)貢獻5億澳元以(yi)上。

與(yu)此同時(shi)(shi)，Hydrostor公司(si)正在通過(guo)加利福尼亞開發兩個總(zong)裝機容量(liang)為1GW的(de)A-CAES長時(shi)(shi)儲(chu)(chu)能系統，與(yu)新南威(wei)爾(er)士州(zhou)一樣，部署這(zhe)些長時(shi)(shi)儲(chu)(chu)能設施可(ke)以規劃其未來(lai)的(de)能源需求。

此(ci)外，還有(you)其他(ta)形式的(de)(de)(de)長(chang)時儲能(neng)，例如使用機械能(neng)和熱儲能(neng)技術來長(chang)期(qi)儲存(cun)電(dian)力(li)，并且可(ke)以為抽水(shui)蓄能(neng)發(fa)電(dian)設(she)施(shi)或公用事業(ye)規模的(de)(de)(de)電(dian)池儲能(neng)系統提供具有(you)前景的(de)(de)(de)替代方案。

為什么抽水蓄能發電設施或電池儲能系統不能做到這一點？

長期儲能市(shi)場(chang)目前由(you)抽(chou)水蓄(xu)(xu)能發電(dian)(dian)設施主導(dao)，其中包括備受吹捧(peng)但在現在看來成本相當(dang)昂(ang)貴(gui)的Snowy Hydro2.0抽(chou)水蓄(xu)(xu)能發電(dian)(dian)設施。

抽水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)蓄能發電設施(shi)是(shi)一種長時(shi)儲(chu)能系統，它(ta)將(jiang)從下游水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)庫的(de)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)抽取(qu)到上游水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)庫并儲(chu)存起來(lai)，直到需要電力(li)時(shi)，將(jiang)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)從上游水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)庫釋放出來(lai)，水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)流(liu)驅(qu)動渦輪發電機并將(jiang)存儲(chu)能量轉換(huan)回電力(li)。

根據調查，全球目前(qian)超過95%的長(chang)時儲能(neng)容量(liang)來自抽水(shui)蓄能(neng)發電設施。然而(er)，這(zhe)項(xiang)技術取決于有限的地理(li)位(wei)(wei)置，因(yin)此經濟可行并且不(bu)需要大(da)量(liang)新建輸電線路的長(chang)時儲能(neng)選(xuan)項(xiang)并不(bu)多。此外(wai)，其位(wei)(wei)置通常不(bu)靠(kao)近需要儲能(neng)容量(liang)的地方，并且可能(neng)對環(huan)境和社會(hui)造(zao)成(cheng)不(bu)利影響，并且需要多年的時間才能(neng)獲得(de)許可和建造(zao)。

另(ling)一個關鍵因素是水(shui)(shui)資源的(de)安全。澳大利亞是地球(qiu)上最干(gan)旱的(de)大陸，在澳大利亞的(de)許多地方，并沒有足夠的(de)水(shui)(shui)源來泵(beng)送和收集(ji)水(shui)(shui)庫中的(de)大量(liang)水(shui)(shui)以(yi)確保能(neng)源安全。

澳大利亞(ya)并不是唯一面(mian)臨這個問(wen)題的國家，世界許多(duo)地方的氣候變化正在(zai)加劇水(shui)資源安全。

電池儲能系(xi)統的部署也面臨著不同的障礙。雖然電池的成本(ben)(ben)一直在下(xia)降(jiang)，但(dan)對于長(chang)時電池儲能解決方案來說成本(ben)(ben)仍然很高，而且其(qi)充放電的循環(huan)壽命很短。

在默認情況下，像(xiang)特斯(si)拉公司(si)這樣的(de)(de)電(dian)網(wang)規(gui)(gui)模(mo)電(dian)池供應商通(tong)常也不會部署(shu)更多持(chi)續放電(dian)時間超(chao)過四小時的(de)(de)電(dian)池儲(chu)能系統。因此，部署(shu)持(chi)續放電(dian)時間超(chao)過四小時的(de)(de)電(dian)池儲(chu)能系統項目(mu)仍然(ran)很(hen)少，預計(ji)也不會達到實現(xian)電(dian)力(li)系統的(de)(de)轉型所(suo)需(xu)的(de)(de)規(gui)(gui)模(mo)。

雖然電池(chi)儲(chu)能系統(tong)將(jiang)繼(ji)續在短期(qi)套利中(zhong)發揮關(guan)鍵(jian)作用，但(dan)也(ye)必(bi)須部(bu)署長期(qi)儲(chu)能以滿足澳大利亞能源(yuan)系統(tong)快(kuai)速轉(zhuan)(zhuan)型的(de)(de)需求。隨(sui)著(zhu)澳大利亞轉(zhuan)(zhuan)向更高水平的(de)(de)電氣化(hua)并擺脫對(dui)化(hua)石燃料發電量的(de)(de)依(yi)賴，需要提高能源(yuan)安全性。

如果居民家中的供暖和照明設備、電磁爐的性(xing)能(neng)以(yi)及所有的交通運(yun)輸工(gong)具都(dou)依賴于電力，那么需要部署和運(yun)營更多的可以(yi)適(shi)應氣候變(bian)化的儲能(neng)系統。

如何實現可再生能源轉型

為了在凈零能(neng)(neng)(neng)耗的世(shi)界中(zhong)實現能(neng)(neng)(neng)源(yuan)安全，需要超越傳統(tong)(tong)的化(hua)石燃(ran)料發電設施(shi)和電網建設，并(bing)促進儲(chu)能(neng)(neng)(neng)部(bu)署。除了部(bu)署抽水蓄能(neng)(neng)(neng)設施(shi)和電池儲(chu)能(neng)(neng)(neng)系統(tong)(tong)之外，還需要部(bu)署更多新(xin)型長時儲(chu)能(neng)(neng)(neng)系統(tong)(tong)。

A-CAES儲(chu)(chu)能(neng)系統就是(shi)一種新型長(chang)時儲(chu)(chu)能(neng)的(de)例子，它使用(yong)(yong)來自采(cai)礦(kuang)行業(ye)和天然氣工(gong)業(ye)應用(yong)(yong)中經(jing)過(guo)驗證的(de)現(xian)有技(ji)術進行構(gou)建，可(ke)以經(jing)濟(ji)高效地部署(shu)在最需要的(de)地方；除了變電站(zhan)、礦(kuang)山、大型工(gong)業(ye)用(yong)(yong)戶(hu)、輸(shu)電擁塞地點之外，甚至可(ke)以部署(shu)在城(cheng)市中，其應用(yong)(yong)前景是(shi)無止境的(de)。