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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(er)，如果澳大利亞(ya)更(geng)換退役其(qi)所有的(de)化石燃料發電廠(chang)，并(bing)且(qie)到2050年實(shi)現(xian)凈零排(pai)放目標以成為(wei)可再生能源電力出口大國，則(ze)需要克服(fu)重(zhong)大障礙以實(shi)現(xian)電力部門脫碳。

特別是風力發(fa)電(dian)(dian)和太陽能發(fa)電(dian)(dian)都是間(jian)歇(xie)性的能源：這些(xie)可再生能源如何(he)(he)在不(bu)良氣候條件影響(xiang)的期間(jian)提(ti)供充(chong)足(zu)(zu)的電(dian)(dian)力？如果不(bu)解決這個問題，那么在沒有化石燃料(liao)發(fa)電(dian)(dian)的未(wei)來日子中，澳(ao)大利(li)亞將(jiang)如何(he)(he)應對(dui)電(dian)(dian)力不(bu)足(zu)(zu)的風險？

需要部署長時儲能系統

可再生能源(yuan)電(dian)力的(de)間歇性可以通過“短(duan)時”儲能系統在一定(ding)程(cheng)度上(shang)進行(xing)管理，例如目前正在運行(xing)的(de)電(dian)網規(gui)模鋰離子電(dian)池儲能系統。

然而，電(dian)池(chi)儲能系統并不能會從陽(yang)光或風力(li)充足的時(shi)期轉移大(da)量電(dian)力(li)以滿足一天中其他時(shi)間的電(dian)力(li)需求，而這一需求在澳大(da)利亞電(dian)網中已(yi)經(jing)變(bian)得越(yue)來(lai)越(yue)重(zhong)要。

將太陽(yang)發電設施(shi)中(zhong)8小時的(de)(de)可用能源轉移到一(yi)天中(zhong)的(de)(de)其他時間(jian)變得越來越重要，由(you)于(yu)陽(yang)光充足時產生的(de)(de)電力(li)供(gong)應過(guo)剩(sheng)，導(dao)致澳大利亞國(guo)家電力(li)市場（NEM）的(de)(de)負(fu)價(jia)格(ge)事件頻率增加。

與此同時，午(wu)后(hou)的(de)峰值(zhi)電力(li)需(xu)求期(qi)間的(de)電力(li)價格往往很高，這也表(biao)明這個期(qi)間的(de)電力(li)供(gong)應相對于用戶需(xu)求來說存在供(gong)應不足的(de)情況(kuang)。

最近昆士蘭州(zhou)和維多利亞州(zhou)停(ting)運大(da)型燃煤(mei)發(fa)電設施(shi)表明，其電力(li)系(xi)統(tong)需要(yao)更大(da)的可調(diao)度容(rong)量。這就是(shi)長時(shi)儲能系(xi)統(tong)發(fa)揮關(guan)鍵作用的地方。

新南威爾士州(zhou)(zhou)正在解(jie)決電(dian)力間(jian)歇性(xing)挑戰(zhan)。新南威爾士州(zhou)(zhou)政府最近通(tong)過了電(dian)力基(ji)礎設施投資法案（稱為路線(xian)圖(tu)）來(lai)管理能(neng)源間(jian)歇性(xing)，并從(cong)現有電(dian)網(wang)資產(chan)中獲取最大價值(zhi)。其路線(xian)圖(tu)優先開發(fa)新的大型儲能(neng)系統，每個周(zhou)期可(ke)以調(diao)度8小時或更長時間(jian)。

人們還將看(kan)到，全球長(chang)時(shi)儲能領域出現(xian)了大(da)量且(qie)持(chi)續的(de)(de)投(tou)資。例如，沙特Aramco能源風(feng)險投(tou)資公司(si)投(tou)資儲能廠商(shang)(shang)Energy Vault公司(si)，以(yi)加速(su)其(qi)(qi)儲能解決方案的(de)(de)全球部署(shu)；比爾·蓋茨和杰夫·貝索(suo)斯通過Breakthrough Energy Ventures為全鐵(tie)液流(liu)電池(chi)技術開(kai)發商(shang)(shang)提供投(tou)資；住友株式會社投(tou)資英國長(chang)時(shi)儲能開(kai)發商(shang)(shang)Highview Power公司(si)及其(qi)(qi)低(di)溫液化空氣儲能系統；長(chang)時(shi)儲能開(kai)發商(shang)(shang)Hydrostor公司(si)的(de)(de)團隊完成了一輪融資，其(qi)(qi)中包括(kuo)與基礎設施投(tou)資者Meridiam公司(si)達成戰略合作伙伴關系。

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年的運營(ying)歷史(shi)，雖然并不為人所熟(shu)知，但它(ta)非常適(shi)合(he)在澳(ao)大利亞(ya)應用。較新形式(shi)的壓縮空氣儲能(CAES)在澳(ao)大利亞(ya)具(ju)有(you)關鍵電網需求的地區(qu)具(ju)有(you)廣泛適(shi)用性(xing)，無需大量的輸電投(tou)資即(ji)可實現。

此外，美國能源部(bu)(DoE)最(zui)近將(jiang)壓縮空氣儲能(CAES)確定為(wei)成本最(zui)低的長期儲能形式。

壓縮空(kong)(kong)氣(qi)(qi)儲能(CAES)主要(yao)使用壓縮并儲存在地下(xia)洞穴中的大(da)氣(qi)(qi)空(kong)(kong)氣(qi)(qi)。當需(xu)要(yao)電(dian)(dian)力(li)時，釋放空(kong)(kong)氣(qi)(qi)以(yi)驅動(dong)渦輪機并將存儲的能量轉換回(hui)電(dian)(dian)能。

Hydrostor公司開發并(bing)建(jian)造了一(yi)個無(wu)碳排放且(qie)可以靈活部署的Advanced-CAES(A-CAES)儲能系統。

2020年，新南威(wei)爾士(shi)州的輸電網絡(luo)服務提供商Trans Grid公(gong)(gong)司(si)選擇Hydrostor公(gong)(gong)司(si)的200MW/1,600MWh的A-CAES儲能(neng)系統作(zuo)為(wei)其RIT-T流程中為(wei)Broken Hill提供可(ke)靠(kao)電力的首選方(fang)案。Hydrostor公(gong)(gong)司(si)和Energy Estate公(gong)(gong)司(si)目前正在(zai)積極開發(fa)這一項目，該(gai)項目已獲得新南威(wei)爾士(shi)州政府新興能(neng)源計劃資(zi)助(zhu)。

該(gai)項(xiang)目不僅提(ti)供(gong)了(le)一種清潔且具有成本效益的方式來(lai)滿足新南威爾士州未來(lai)對可靠電力的需(xu)求，而且還將通過建設和運營儲能項(xiang)目以及持久(jiu)的就業機會為當地的經濟貢(gong)獻(xian)5億澳(ao)元以上。

與此(ci)同時，Hydrostor公司正在通(tong)過加(jia)利福尼亞開(kai)發兩個總(zong)裝機容量為(wei)1GW的A-CAES長(chang)時儲能系統，與新南(nan)威爾(er)士(shi)州一樣，部署這些長(chang)時儲能設施可以規劃其(qi)未來(lai)的能源需求。

此外(wai)，還有其他形式的(de)長時儲(chu)(chu)能，例如使用機械能和熱儲(chu)(chu)能技術來(lai)長期儲(chu)(chu)存電(dian)力，并且可(ke)以為(wei)抽水(shui)蓄能發電(dian)設施或公用事(shi)業規(gui)模(mo)的(de)電(dian)池儲(chu)(chu)能系統提供具有前(qian)景的(de)替代(dai)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(neng)(neng)市場目(mu)前由抽水蓄能(neng)(neng)發電設(she)施(shi)主導，其中包括備受吹(chui)捧但在(zai)現在(zai)看(kan)來成本相當昂貴的Snowy Hydro2.0抽水蓄能(neng)(neng)發電設(she)施(shi)。

抽水(shui)蓄能(neng)發電(dian)設施(shi)是一種長時(shi)(shi)儲(chu)能(neng)系統，它將(jiang)從(cong)下游(you)(you)水(shui)庫(ku)的水(shui)抽取到上游(you)(you)水(shui)庫(ku)并(bing)儲(chu)存起來，直到需要(yao)電(dian)力時(shi)(shi)，將(jiang)水(shui)從(cong)上游(you)(you)水(shui)庫(ku)釋(shi)放出(chu)來，水(shui)流驅動(dong)渦輪發電(dian)機并(bing)將(jiang)存儲(chu)能(neng)量轉換回電(dian)力。

根據調查，全球目前超過(guo)95%的(de)長(chang)時儲能(neng)容(rong)量(liang)(liang)來自抽水蓄能(neng)發(fa)電(dian)設施(shi)。然而(er)，這項(xiang)技術取決于有限的(de)地理位置(zhi)，因此經(jing)濟可(ke)行并(bing)(bing)(bing)且不(bu)(bu)需要(yao)大量(liang)(liang)新建輸電(dian)線路的(de)長(chang)時儲能(neng)選項(xiang)并(bing)(bing)(bing)不(bu)(bu)多(duo)。此外，其(qi)位置(zhi)通常不(bu)(bu)靠近(jin)需要(yao)儲能(neng)容(rong)量(liang)(liang)的(de)地方(fang)，并(bing)(bing)(bing)且可(ke)能(neng)對環境和社會造(zao)成不(bu)(bu)利影響，并(bing)(bing)(bing)且需要(yao)多(duo)年(nian)的(de)時間才能(neng)獲(huo)得許可(ke)和建造(zao)。

另一個(ge)關鍵(jian)因素是(shi)水資(zi)源的(de)安全(quan)。澳大利(li)亞(ya)是(shi)地球上最干(gan)旱的(de)大陸，在澳大利(li)亞(ya)的(de)許多地方，并(bing)沒有足(zu)夠(gou)的(de)水源來(lai)泵(beng)送和收集(ji)水庫中的(de)大量水以(yi)確保能源安全(quan)。

澳大利亞并不(bu)是唯一面臨這個(ge)問題的國家，世界(jie)許(xu)多地方的氣候變化正在(zai)加劇水資源安全。

電池儲能系統的部(bu)署也(ye)面臨著不同的障礙。雖然(ran)電池的成本一直在下降(jiang)，但對于長(chang)時(shi)電池儲能解決方案來說成本仍然(ran)很高，而且(qie)其(qi)充放電的循環(huan)壽命(ming)很短。

在(zai)默認(ren)情況(kuang)下，像特斯拉公司這樣的(de)電(dian)(dian)(dian)網規(gui)模(mo)電(dian)(dian)(dian)池供應商(shang)通常也不會(hui)部署更多持續(xu)放電(dian)(dian)(dian)時間超過(guo)四小時的(de)電(dian)(dian)(dian)池儲(chu)能系統(tong)。因(yin)此，部署持續(xu)放電(dian)(dian)(dian)時間超過(guo)四小時的(de)電(dian)(dian)(dian)池儲(chu)能系統(tong)項目仍然很少，預計也不會(hui)達到實(shi)現電(dian)(dian)(dian)力系統(tong)的(de)轉型所需的(de)規(gui)模(mo)。

雖然電池儲(chu)能(neng)(neng)系統將繼續在短期套利中發揮關鍵作用，但也必須部署長期儲(chu)能(neng)(neng)以滿足澳大利亞能(neng)(neng)源系統快速轉型的需(xu)求(qiu)。隨(sui)著澳大利亞轉向更高水(shui)平的電氣化(hua)并擺脫對(dui)化(hua)石燃料(liao)發電量的依(yi)賴，需(xu)要提高能(neng)(neng)源安全性。

如果居民(min)家中的(de)(de)供暖(nuan)和照明(ming)設備、電磁爐的(de)(de)性能(neng)以及所(suo)有的(de)(de)交通運(yun)輸工具都(dou)依(yi)賴于電力，那(nei)么需要部署和運(yun)營更多(duo)的(de)(de)可以適應氣(qi)候(hou)變化的(de)(de)儲能(neng)系統。

如何實現可再生能源轉型

為了在凈零(ling)能(neng)(neng)耗的世(shi)界中實現(xian)能(neng)(neng)源安全，需要超越傳(chuan)統(tong)的化石燃料發電(dian)(dian)設施和電(dian)(dian)網(wang)建(jian)設，并促進儲(chu)能(neng)(neng)部署。除了部署抽水(shui)蓄能(neng)(neng)設施和電(dian)(dian)池儲(chu)能(neng)(neng)系(xi)統(tong)之外，還需要部署更多(duo)新型長時(shi)儲(chu)能(neng)(neng)系(xi)統(tong)。

A-CAES儲能系統就是(shi)一種新型長時儲能的(de)例子，它(ta)使用(yong)(yong)來自采礦行業(ye)和(he)天然(ran)氣工業(ye)應(ying)用(yong)(yong)中經過驗證(zheng)的(de)現(xian)有技術進行構建，可以(yi)經濟高效地部署在最(zui)需要的(de)地方；除了(le)變電(dian)(dian)站、礦山、大型工業(ye)用(yong)(yong)戶、輸電(dian)(dian)擁塞地點之外，甚至可以(yi)部署在城市中，其應(ying)用(yong)(yong)前景是(shi)無止境(jing)的(de)。