为远程北极地雷实现100%可再生渗透的关键

由Jocelyn Zuliani,Phd|2020年1月2日

从历史上看,为偏远的北极煤矿发电主要是使用进口柴油,这是一项非常昂贵的操作,燃料价格达到每升1加元以上。当你考虑到成本和日益增长的趋势,如气候变化,以及推动减少温室气体排放,煤矿现在比以往任何时候都更有动力减少燃料使用。其中许多电站都能利用季节性的世界级风能和太阳能资源,这使得可再生能源发电成为减少排放和降低成本的明显机会。

如今,许多地雷通过将风和太阳能与储能集成,以供应所需的电力来瞄准100%的可再生渗透。然而,实现完全可再生的渗透性并不是一种容易的壮举,特别是在北极。风和太阳能的可变性使得持续时间长。根据操作,需要至少六到十个小时的存储容量来实现这些高可再生的渗透,如果负载是不灵活的,则需要更长的持续时间。

长时间存储应用的标准方法是使用锂离子电池,但由于有限的电能比,这种电池往往超大。这种超大尺寸可能会导致锂离子电池成为提供长时间能量存储的昂贵选择。其他技术选择是可取的。

泵送的水电和压缩空气存储技术是长期储能技术的潜在选择,然而都具有地理约束和中度至低效率。另一方面,流量电池对于更长的持续时间能量存储应用,越来越实用。以下是北极式安装的五个独特优势:

  1. 改变电能比的能力,随着存储时间的增加,每兆瓦时的成本降低,同时与其他技术相比,使用成本更低的材料。
  2. 与其他电池技术的响应时间相当,目前受到逆变器或控制器响应时间的限制,证明既能提供短时间成网服务,又能提供长时间存储。
  3. 能够在100%的放电深度下操作,并在超过数万次的循环中实现最小的降解。这意味着需要最少的供应商维护和干预,减少了访问站点的需要。
  4. 流动电池在操作期间是自加热,在所需的操作温度下保持系统 - 允许它们在低于-40°C以下的苛刻北极气候下操作。电解质罐还含有热能,系统冷却缓慢,如果怠速短时间,通常在几个小时内。
  5. 最后,许多供应商提供完全集装箱化、模块化的系统,最大限度地降低现场安装要求并降低成本。模块化系统可以在矿井寿命结束时迁移到另一个地点,在矿井寿命较短的情况下具有灵活性。

尽管流动电池有很多好处,但我将被保留更不用说需要解决的挑战,以实现成功的远程北极部署。流量电池需要三到四倍的容器的数量,而不是相似容量的锂离子电池。容器必须运送到远程站点,导致每兆瓦的初始交付成本,更复杂的交付物流。所需的较大区域也最终提高了植物成本的平衡。与在北极部署的所有电池技术一样,需要增加加热器和绝缘材料以防止在长时间怠速期间冻结。流电池还具有适度的往返效率(70%至80%)。寒冷的北极气候对系统效率的影响仍然是相对未知的,因为寒冷气候很少部署。随着部署更多系统,令人毛骨悚然的北极条件的影响将变得更好地理解。

解决这些挑战是实现在偏远的北极地区部署液流电池的关键步骤。液流电池是一种独特的能量储存技术,目前被定位为实现100%可再生渗透的关键推动者。减少化石燃料消耗和利用当地资源在偏远矿区发电的日益增长的动力提供了一个极好的机会。