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空压机下一个千亿级别或更大市场-利用风能和太阳能的压缩空气储能系统

空压机下一个千亿级别或更大市场-利用风能和太阳能的压缩空气储能系统

Danielle Fong现年27岁,目前是加拿大光帆能源公司(LightSail Energy)的联合创始人和首席科学家。12岁上大学,17岁去普林斯顿读博士,22岁新能源创业,被美国媒体称为“创新天才少女”。

目前,光帆能源已先后获得科斯拉投资、比尔·盖茨、彼得·蒂尔、道达尔能源风险投资公司、海银基金等公司的投资。今年6月,光帆能源即将完成新一轮融资,并将在2016年推出首个可再生空气储能系统试点,计划2017年部署商业化量产。


:当初怎么想到创立光帆能源这个公司,并且提出压缩空气储能技术的想法?

:风能、太阳能发电技术逐渐普及,由于其波动性电源的特性,因此储能市场前景很大,但蓄电池成本高昂不可持续,能源储存问题一直很棘手,压缩空气储能将成为一个全新的选择,这事说来话长。


可实现大规模、可扩展的能量储存


今天的世界已经发生了变化,我们可以看到太阳能的价格已经有了很大幅度的下跌,这主要是硅晶片发挥着作用。煤炭、石油等传统化石能源的发电成本虽然下降,但是下降速度不是特别快。

将太阳能照射地区1/10的太阳能利用起来,要比我们今天利用的能源多10倍。二氧化碳会在大气中存在很长的时间,污染问题一直存在,已经无法计算清楚。在我们遭遇空气污染、环境破坏之后,目前还有一点有限的时间采取行动,否则在那之后会看到更加严重的后果。

人们在降低可再生能源成本方面做了很多工作,虽然取得了一些成绩,但还是存在问题。可再生能源是波动性能源,太阳能在晚上的时候是没有的,风能在没有风的时候也是没有的,所以要对能源进行储存。


如果非常聪明地使用储能技术,可以实现灵活利用可再生能源供电


另外一点就是电网的升级成本。很多人住在城市里会有电网拥堵的问题,随着越来越多的人进入到城市中,他们需要用电,需要用电器,这些都要占用电网资源。如果有储能系统的话就可以解决这个问题。如果非常聪明地使用储能技术,就可以实现灵活利用可再生能源供电。



:可再生压缩空气储能技术的原理是怎样的?


:原理是这样的:

1电动机利用风能太阳能或多余电力(比如电网负荷低谷时的廉价电能)

2带动空气压缩机工作(将空气压缩进碳纤维空气储存槽)

3产生的热能被储存起来(压缩过程中)

4被储存的压缩空气做功发电(电力需求高峰时)

5将电能回送到电网

这项技术最大的亮点就是利用空气和水,通过热力学双向引擎和超级储能罐技术,可以进行大规模、可扩展、低成本的能量储存。

:与传统锂电池相比,可再生压缩空气储能技术有哪些优势?


:可再生空气储能系统由发电单元和储能单元构成。


比传统锂电池储能节省60%的成本


目前发电单元造价为800美元/千瓦,储能单元造价为200美元/千瓦时。而目前锂电池储能的成本在500美元/千瓦时左右,相比而言,可再生压缩空气储能节省了60%的成本。

产品规模化生产后,成本还将大幅降低,我们的目标是发电单元造价降低至400美元/千瓦,储能单元造价为100美元/千瓦时。

这项储能技术的双向效率接近60%,输出功率高、输出速度快,可广泛应用于光电、风电调峰储能、分布式能源存储、移动能源供给等。


储气罐成本是目前最佳复合材料产品的一半,容量却高出40%


此外,我们还有另一主要竞争优势:超低成本空气储存。采用碳纤复合材料专利设计,使得光帆储气罐的成本大约是目前最佳复合材料产品的一半,容量却高出40%。我们的储气罐成本可与钢管拖车(市场规模远大于复合材料储气罐)媲美,容量却远胜于钢管拖车。



:不久前,美国电动汽车厂商特斯拉宣布,将发售家庭及工业用锂离子二次电池的蓄电池。你打算怎么跟特斯拉竞争?

:特斯拉宣布将他们的电池系统放到用户的家里面去,我们怎么跟这么有名的天才马斯克(特斯拉汽车公司CEO伊隆·马斯克)竞争呢?他也是我的朋友,我深深地敬仰他。


马斯克的电池可以极大程度地降低成本,但他并没有足够大的野心


特斯拉的电池利用化学原理,而我的方法与发动机非常相似,它使用活塞和金属对能量进行存储。

在比较电力的成本时,它在峰值、充电和衰减时计算方式并不一样。

我们看到马斯克的电池可以极大程度地降低成本,但他并没有足够大的野心,因为原本可以实现的成本可以更低,但他并没有实现。


数据来源:光帆能源公司

事实上,晚上储能成本加上充换电损耗成本一起,比峰值的电价更便宜,才是合适的。空气储能技术计划实现在电价成本峰值时期提供电力,依然是合算的。



:对于空气压缩储能技术,下一步还有哪些需要改进的地方?

:空气压缩的时候空气会变热,给自行车打气的时候车胎会变热,存储能量的时候有同样的问题,这个热量会数以倍增,并影响到储能效率。


通过水喷雾热交换提升储能效率


我们要解决的就是这个问题——进一步提升储能的效率。我们提出了高效的秘诀:水喷雾热交换。

直接将冷热水喷雾至压缩机气缸内,循环利用热能,进而最大程度减少热能损失



:你过去有很好的学习经历,现在有很好的商业理想,这些都是清洁能源造就的吗?

:是的,没有人可以逼你去做事情。

一个世纪以来,很多人都在尝试解决储存绿色能源的问题,但成功者寥寥无几。

由于目前尚未有相应的容器来储存这些能量,很多绿色能源都在出售前就浪费掉了,而不是在供应限量、价格高昂的时候被人们使用。

很多人想要用更多的能源来给空调、飞机、照明、交通使用。对于可再生能源来说,我们不仅要实现实时可用,之后也可以随时使用。



:为什么像你这样的年轻女孩,对于能源还有机械技术的问题这么感兴趣?

:事实上,很多女生都会进入到能源领域,我们需要携起手来共同保护我们的环境,这是我想传达的信息。

我喜爱的一本书中有这么一段话:


地球是一个小小的平台,也是宇宙中非常小的一个组成部分,我们在这个;平台上对宇宙进行幻想,我们在这个平台上迎接着挑战。

我们的星球在大,宇宙的黑暗中,无法获得任何外部的力量来拯救我们,我们无法迁移,以要保护地球,在这里生存下去。



记者手记

在北京西三环某写字楼高层会议室等待DanielleFong一行的初夏清晨,落地窗外艳阳充盈,风吹云飞。

片刻后,这位来自加拿大光帆能源公司的首席科学家与她的同事们一起走进会议室。很难想象,眼前这个高挑清瘦、身穿烟灰色连衣裙的85后华裔女孩,在之后的两个多小时内,面对现场的中国制造企业负责人和能源专家们自信地侃侃而谈,介绍她创办的能源技术公司,以及她提出的可广泛应用于风电和光伏等领域的可再生压缩空气储能技术。

当天,光帆能源、中国复合材料集团有限公司和鉴衡认证中心共同签署战略合作伙伴关系谅解备忘录,旨在提升各自在储能领域的竞争力,实现共赢。这意味着,压缩空气储能技术或将通过“中国制造”向全球市场推出量产化的商用产品。

因其低成本、清洁、无损等性能,极有可能颠覆锂离子电池、铅酸电池、锌溴液电池等传统能源储存方案。