美國(guó)西南研究所 (SwRI) 開發(fā)了一種新型模塊化鋼支撐壩系統(tǒng)，旨在幫助解決阻礙可再生資源融入能源結(jié)構(gòu)的能源存儲(chǔ)問題。
m-Pres 水壩系統(tǒng)有助于快速建造成對(duì)的水庫系統(tǒng)，以利用閉環(huán)抽水蓄能水電 (PSH) 進(jìn)行電網(wǎng)規(guī)模的儲(chǔ)能和發(fā)電。該系統(tǒng)聲稱可將水壩建設(shè)成本降低三分之一，并將建設(shè)工期縮短一半。
“抽水蓄能水電約占美國(guó)所有能源存儲(chǔ)的 95%，現(xiàn)代抽水蓄能電廠的往返效率接近 80%”，SwRI 化學(xué)與化學(xué)工程部水文學(xué)家 Gordon Wittmeyer 博士說。“然而，在過去二十年里，美國(guó)只建造了一座中等規(guī)模的 40MW 抽水蓄能電廠。”
SwRI 創(chuàng)建 m-Presa 是為了加速部署閉環(huán)抽水蓄能水力發(fā)電機(jī)組，這些水庫的上、下水庫場(chǎng)地均可容納相對(duì)平坦地形上的圓形或矩形水庫，例如頂部平坦的蓋層臺(tái)地、陡峭的斜坡和緩坡的谷底。預(yù)制結(jié)構(gòu)構(gòu)件高 3 米多，長(zhǎng) 3-12 米，因此可以通過州際公路系統(tǒng)使用標(biāo)準(zhǔn)或低拖車將其運(yùn)送到現(xiàn)場(chǎng)。結(jié)構(gòu)構(gòu)件在現(xiàn)場(chǎng)使用常見的重型建筑設(shè)備組裝，以搭建支撐框架，隨后用圓柱形彎曲鋼板覆蓋其表面。
威特邁爾表示，目前有三個(gè)因素阻礙了 PSH 的快速部署：建設(shè)成本、建設(shè)時(shí)間和潛在的環(huán)境影響。不過，他聲稱新的 m-Presa 系統(tǒng)解決了所有這些問題。
SwRI 表示，目前的成本因素繼續(xù)阻礙 PSH 的新投資，包括高昂的資本成本(高達(dá)每千瓦安裝容量 5000 美元)以及缺乏明確的儲(chǔ)能定價(jià)信號(hào)。然而，m-Presa 設(shè)計(jì)可以將建設(shè)成本降低到每千瓦安裝容量 1500 美元，使 PSH 與其他長(zhǎng)期儲(chǔ)能模式具有競(jìng)爭(zhēng)力。
建造水庫的時(shí)間也是成本的重要組成部分。選址、設(shè)計(jì)、建造和調(diào)試傳統(tǒng)的 PSH 電廠通常需要十年時(shí)間，而私人投資者從補(bǔ)貼的太陽能和風(fēng)力發(fā)電廠獲得回報(bào)的時(shí)間僅為十年或更短。縮短項(xiàng)目啟動(dòng)和創(chuàng)收之間的時(shí)間可能會(huì)使 PSH 比其他用于管理太陽能發(fā)電量每日大幅波動(dòng)的解決方案(例如不可持續(xù)的天然氣調(diào)峰電廠或壽命較短的電池儲(chǔ)能系統(tǒng))更具吸引力。
水庫建設(shè)對(duì)環(huán)境的潛在影響是攔蓄天然水道時(shí)采用 PSH 的另一個(gè)重大障礙。如果通過建造與天然溪流或河流分開的完全封閉的水壩來形成上、下水庫，則可以減少或避免與閉環(huán) PSH 相關(guān)的潛在環(huán)境影響。
“m-Presa 系統(tǒng)使用堅(jiān)固耐用的鋼制支撐壩來形成蓄水池，可以儲(chǔ)存數(shù)百至數(shù)千兆瓦時(shí)的電能，以便在高峰需求期間供電，并提供輔助服務(wù)以保證電網(wǎng)穩(wěn)定，”Wittmeyer 說道。“使用 m-Presa 系統(tǒng)的 PSH 裝置的建造時(shí)間不到使用土堤或混凝土壩來蓄水的傳統(tǒng) PSH 裝置的一半。”
人工智能的進(jìn)步
與此同時(shí)，加拿大海洋超級(jí)集群?jiǎn)?dòng)了HydroAware項(xiàng)目，該項(xiàng)目旨在提高水電能力，同時(shí)通過人工智能魚類監(jiān)測(cè)確保水生棲息地的保護(hù)。
該項(xiàng)目由新斯科舍省的 Innovasea 牽頭，與芬迪海洋能源研究中心、BigMoon Power、新斯科舍電力、新不倫瑞克電力公司和 DeepSense 合作，旨在增強(qiáng)在具有挑戰(zhàn)性的海洋環(huán)境中的魚類追蹤技術(shù)，提高偏遠(yuǎn)地區(qū)魚類追蹤見解的可及性。
水電公司經(jīng)常發(fā)現(xiàn)自己處于能源生產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)的交匯點(diǎn)，面臨著在遵守嚴(yán)格法規(guī)的同時(shí)盡量減少基礎(chǔ)設(shè)施對(duì)魚類種群的影響的挑戰(zhàn)。該項(xiàng)目預(yù)計(jì)將帶來魚類追蹤技術(shù)的關(guān)鍵進(jìn)步，以應(yīng)對(duì)現(xiàn)有的挑戰(zhàn)，例如簡(jiǎn)化潮汐流和水電項(xiàng)目的審批流程、減少監(jiān)管障礙以及增加可再生能源領(lǐng)域的收入機(jī)會(huì)。
魚類追蹤解決方案在監(jiān)測(cè)魚類行為方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用，HydroAware 項(xiàng)目將通過引入人工智能開創(chuàng)魚類的新時(shí)代。這將使水電公司能夠收集更全面的魚類行為數(shù)據(jù)，并加快監(jiān)管審批。
加拿大海洋超級(jí)集群首席執(zhí)行官肯德拉·麥克唐納表示，人工智能“有潛力幫助改變我們開展海洋業(yè)務(wù)的方式”，并補(bǔ)充說，該項(xiàng)目匯集了不同海洋領(lǐng)域的合作伙伴，以推進(jìn)人工智能魚類追蹤技術(shù)的發(fā)展，管理水電基礎(chǔ)設(shè)施周圍魚類的活動(dòng)，支持該行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，并在此過程中創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益和就業(yè)機(jī)會(huì)。
Innovasea 總裁馬克·喬利莫爾補(bǔ)充道：“人工智能將使我們能夠監(jiān)測(cè)以前過于偏遠(yuǎn)或不適合居住的環(huán)境中魚類的活動(dòng)，最終成為下一代水力和潮汐發(fā)電設(shè)施的催化劑。”
HydroAware 項(xiàng)目以 Innovasea 在無標(biāo)簽魚類檢測(cè)技術(shù)方面取得的重大進(jìn)展為基礎(chǔ)，該技術(shù)為水電生產(chǎn)商提供其基礎(chǔ)設(shè)施內(nèi)部及周圍魚類活動(dòng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，以實(shí)現(xiàn)野生動(dòng)物保護(hù)和運(yùn)營(yíng)增強(qiáng)的雙重任務(wù)。
