【據(jù)《物理學(xué)》期刊網(wǎng)站2016年11月18日報道】德國弗勞恩霍夫風(fēng)能和能源系統(tǒng)技術(shù)研究所（IWES）開發(fā)的新型海洋泵浦存儲系統(tǒng)近日在德國邊境的博登湖開展了第一次水上測試。

如何臨時存儲海上風(fēng)力發(fā)電站產(chǎn)生的大量電能是風(fēng)力發(fā)電等不穩(wěn)定發(fā)電方式所面臨的關(guān)鍵問題。經(jīng)過5年研究，德國聯(lián)邦經(jīng)濟(jì)事務(wù)和能源部資助的“海上存儲能源”項目（StEnSea）正在進(jìn)入測試階段。在該項目支持下，德國專門從事能源系統(tǒng)技術(shù)研究的IWES研究所正在從應(yīng)用層面開發(fā)“海底巨蛋”儲能方案。該方案由德國法蘭克福歌德大學(xué)榮譽教授霍斯特·施密特-伯金（Horst Schmidt-B?cking）和薩爾布呂肯大學(xué)格哈德·盧瑟（Gerhard Luther）博士于2011年提出并申請專利。

圖1 海洋泵浦儲能系統(tǒng)與風(fēng)力發(fā)電站及電網(wǎng)連接，可以穩(wěn)定電網(wǎng)減少波動

海洋泵浦儲能系統(tǒng)是一種安裝在海底的海底抽水蓄能發(fā)電廠，能夠利用大深度下的高壓海水存儲能量。法蘭克福大學(xué)名譽教授霍斯特解釋稱：儲能時，海水被電泵抽取到球體之外，發(fā)電時，高壓海水從管道中流入空心的球體中，推動水輪機(jī)發(fā)電。

“海上存儲能源”（StEnSea）系統(tǒng)的主要技術(shù)參數(shù)如下：

直徑30m的中空球體

壁厚：2.7米

存儲容量：12,000立方米

多級泵水輪機(jī)

容量：5-6 MW

存儲：20 MWh

水深：約700米

圖2 “海底巨蛋”——海洋泵浦儲能系統(tǒng)原理示意圖

該概念的可行性獲得證明后，德國聯(lián)邦經(jīng)濟(jì)事務(wù)和能源部立即以StEnSea項目形式對這一技術(shù)開展資助，以便可以進(jìn)一步開發(fā)和測試這種創(chuàng)新的抽水蓄能系統(tǒng)縮比模型。現(xiàn)在該系統(tǒng)的縮比模型已經(jīng)進(jìn)入測試階段。來自弗勞恩霍夫IWES研究所的項目經(jīng)理馬蒂亞斯·普沙塔（Matthias Puchta）總結(jié)了該項目迄今所取得的進(jìn)展：“在初步研究的基礎(chǔ)上，我們對壓力罐的設(shè)計、建造和水流體系概念進(jìn)行了詳細(xì)系統(tǒng)的分析，開發(fā)了一個渦輪泵單元，研究如何將系統(tǒng)連接到電網(wǎng)，計算了系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性，并為系統(tǒng)的技術(shù)實施制定了路線圖。

2016年11月9日，研究人員將一個直徑約3米的1:10縮比模型運送到德國康斯坦森渡輪碼頭，并于11月9日將其吊放到100米深處，后續(xù)將開展為期4周的水下測試。

普沙塔補(bǔ)充說：“在博登湖對1:10縮比模型開展為期4周的試驗，將所有儲能裝置、傳動子系統(tǒng)、電氣子系統(tǒng)、操作控制子系統(tǒng)、狀態(tài)監(jiān)測子系統(tǒng)的設(shè)計、安裝和配置進(jìn)行檢查驗證，同時還將驗證整體系統(tǒng)動態(tài)建模和仿真的準(zhǔn)確性。

IWES部門主管約亨·巴德在國家和國際層面參與海洋動力研究已有多年，他解釋道：“模型試驗結(jié)果出來后，我們首先要更加仔細(xì)地在歐洲研究尋找StEnSea系統(tǒng)示范項目最合適的安裝地點。目前已經(jīng)確定在工程上采用30米直徑的球形儲能系統(tǒng)，其經(jīng)濟(jì)安裝深度大約在600~800米。相同容積增量下，儲電能力隨著深度線性增加，在700米深度時，30米直徑的海上儲能系統(tǒng)的儲電能力大約為20兆瓦時。

他繼續(xù)解釋稱：“在沿海地區(qū)，特別是在人口稠密地區(qū)的海岸附近，例如在挪威海溝，使用海洋泵浦存儲系統(tǒng)有很大的潛力，此外，在西班牙、美國和日本也有廣泛的應(yīng)用前景。對目前存儲容量為20兆瓦時的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)，我們估計全球利用該技術(shù)的總儲電量可達(dá)到893,000兆瓦時，這將為穩(wěn)定風(fēng)力和太陽能發(fā)電的波動做出重要貢獻(xiàn)，是一種較為廉價的解決方案。”（中國船舶工業(yè)綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)研究院 丁宏）

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