作者(S)Jos Sijm,Gaby Janssen,GermánMorales-Espana,Joost van Stralen,Ricardo Hernandez-Serna和Koen Smekens数量136(包括appendices) Number of appendices 3 Sponsors NAM, Gasunie, Gasterra, Nouryon, EBN, Rijksdienst voor Ondernemend Nederland (RVO) Project name Large-Scale Energy Storage in Salt Caverns and Depleted Gas Fields (Acronym: LSES) Project number 060.36821, subsidy reference: TGEO118002 All rights reserved.未经TNO先前的书面同意,本出版物的任何部分都不得通过印刷,Photoprint,缩微胶卷或任何其他方式复制和/或出版。如果此报告是根据指示起草的,则合同方的权利和义务应遵守TNO委员会的一般条款和条件,或者签订了合同方之间的相关协议。允许向具有直接利益的当事方提交报告。©2020 TNO
我们未来的能源系统将以间歇性可再生能源(风能、太阳能)占更大比例为特征,并辅以其他灵活的电力/热能生产形式。能源储存将在提供平衡综合系统中能源供需所需的灵活性方面发挥关键作用。特别是对于长期平衡需求,大规模、集中的地下能源储存是一种有吸引力且具有潜在成本效益的解决方案。它可以为电力、天然气和热能商品提供灵活的批量电力管理服务,并以战略能源储备、能源系统充足性和平衡解决方案的形式为社会提供基本服务,以应对不可避免的季节性变化和其他能源安全挑战。如今,许多这些服务都是通过天然气储存提供的,天然气已经大量(约 130 亿立方米,或 130TWh)安全地储存在荷兰地下的盐洞和枯竭的气田中,以及欧洲许多其他国家的地下盐洞和枯竭的气田中,以平衡日常供需并确保寒冷冬季的供应。然而,随着天然气在荷兰能源系统中的作用逐渐减弱,对以不同形式大规模储存能源的需求日益增长。在本报告中,我们重点介绍了两种地下储能的替代形式:盐穴中的压缩空气储能 (CAES) 和盐穴和枯竭气田中的地下储氢 (UHS)。最近发布的估计 (Van Gessel 等人,2018 年;Gasunie 和 TenneT,2018 年;Berenschot 和 Kalavasta,2020 年) 表明,2050 年荷兰所需的储氢容量范围从低端的个位数 (十亿立方米)(正常天气年份)到高端的数十亿立方米(极端天气年份),可能需要储存和/或转换的剩余电力可能在 20-140TWh 之间。尽管他们明确表示 CAES 和 UHS 等大规模储能技术需要做好部署准备,但它们的技术经济可行性尚未得到证实。因此,在本报告中,我们回顾了这些技术的概念和部署状况,评估了它们的技术性能,并解决了有关这些技术的技术经济可行性的几个悬而未决的问题。压缩空气储能 CAES 是一种电力存储技术。充电时,电能通过压缩空气以机械形式存储,并存储在(通常)盐穴中。放电时,利用压缩空气驱动涡轮膨胀机/涡轮机来再生电能。有两种主要的技术概念,它们主要在如何处理压缩和膨胀过程中空气的温度变化方面有所不同:非绝热 CAES(D-CAES)和高级绝热 CAES(AA-CAES)。在 D-CAES 系统中,压缩空气时产生的热量不会被储存。因此,在发电时必须燃烧外部燃料以加热空气,然后才能驱动涡轮机。传统上使用的是天然气,但其燃烧会导致二氧化碳排放。氢气正成为一种替代品,特别是因为氢气燃烧不会排放二氧化碳,而且可以用可再生电力生产(也不会排放二氧化碳)。全球有两座 CAES 工厂已投入商业运营多年,其中一座位于德国
超过 90% 的世界贸易是通过海上运输进行的。空气污染、温室气体 (GHG) 排放和水下辐射噪声是这种国际航运的意外副产品。航运业意识到提高能源效率和减少温室气体排放的必要性。2018 年,国际海事组织 (IMO) 通过了一项关于减少船舶温室气体排放的初步战略 1 。这证实了 IMO 致力于减少国际航运的温室气体排放,并作为紧急事项,在本世纪尽快逐步淘汰这些排放。比利时政府希望通过“可持续航运计划”(本报告附件 B 中复制)帮助船东为航运业迈向更环保、零二氧化碳和数字化的未来。该计划符合国际目标,即到 2050 年将航运业的二氧化碳 (CO 2 ) 排放量至少减少一半。除了温室气体之外,国际海事组织还采取了逐步减少氮氧化物 (NO x )、硫氧化物 (SO x ) 和颗粒物 (PM) 的方法,以防止船舶造成空气污染 2 。为了帮助保护海上野生生物,国际海事组织的工作包括减少船舶的水下噪音 3 。2014 年,国际海事组织发布了减少商业航运水下噪音的非强制性指南,以解决对海洋生物的不利影响 [IMO MEPC,2014]。理想情况下,采取减少温室气体排放的措施也会减少水下噪音,但两者之间的联系尚未得到明确证明。在比利时联邦卫生、食品链安全和环境公共服务部门 Dienst Marien Milieu (DMM) 委托的这项研究中,我们研究了减少温室气体排放以及水下噪音的方案,重点关注比利时航运船队。选择以下方法:1 概述比利时船队中的典型船型,包括货船、油轮、渔船、挖泥船和海上支援船。2 对这些典型船型的当前水下辐射噪音和排放(CO 2 、NO x 、SO x 、PM)进行全球分析。3 概述可能的排放和水下辐射噪音减少措施。4 分析减少水下船舶噪音的措施对提高能源效率和减少温室气体排放的潜在协同效益。作为本研究的第 2 部分,TNO 研究了通过所谓的北海地区“慢速航行”运营方案减少空气排放和水下噪音的潜力,在该方案中,船舶的最大速度受到限制,以节省能源并减少排放,参见 [de Jong and Hulskotte,2020]。
2018 年和 2019 年每年至少启动两个新的 ERP。此外,一个 ERP(自适应智能电池)在其四年任期结束前已终止(作为 ERP),因为已经达到足够的技术成熟度,可以在 ERP 产品组合之外继续发展。2021 年启动的两个新 ERP 涉及“气候和空气质量”和“循环结构”,这两个领域都具有明显的科学挑战和高度的社会相关性。这两个主题是从 2020 年的六个“种子 ERP”主题中选出的。从 2022 年开始,我们将能够完全实施预期的“稳定状态”投资组合更新方法。预计到这一点,我们将把 2021 年要实施的种子 ERP 数量增加到 10 个。我们认为种子 ERP 升级为完整 ERP 的成功率约为 50% 是一个健康的目标。
该项目是在与荷兰统计局合作(荷兰称为CBS)的TNO Energy Transition的能源过渡研究系进行的。该项目是由经济事务和气候政策部委托的,在荷兰企业局的财政支持下(荷兰称为RVO)。该项目的项目负责人和本文件的首席作者是Marcel Weeda。Reinoud Segers在CBS和本报告的共同作者中是对应的。该项目以TNO注册,标题为“ Waterstof in EnergiestAtiSieken”,项目编号为060.42292。作者要感谢DNV·GL和Gasunie提供了他们最近在荷兰氢供应库存的背景数据。这证明了这项研究非常有用的起点。此外,作者要感谢BertDaniëls(PBL),Robin van de Oever(CBS)和Carina Oliveira Machado Dos Santos(TNO)的宝贵讨论和贡献,以使数字正确,尤其是对于炼油厂的氢气。最后,作者要感谢Jaap Oldenziel(Air Liquide)的有用沟通,这有助于更好地了解可以区分的各种工业氢生产。
2019:TNO 成功的一年 执行委员会可以回顾成功的一年。2019 年,TNO 积极参与制定和进一步推行荷兰使命驱动型创新政策。额外的政府投资使 TNO 得以发展,加大力度帮助该国完成其使命(在可持续性、安全和健康领域),并在年底实现预算盈余。TNO 正在顺利实现战略计划。新项目启动(佩滕站点),其他项目已完成(伊彭堡站点)。话虽如此,我们不能在 2020 年坐享其成。包括技术领域的发展,正在世界各地迅速展开。迫在眉睫的贸易战、日益激烈的国际竞争、重大的气候和能源挑战以及不那么乐观的经济前景,都要求提高灵活性和警觉性。一个特别关注的重点是与荷兰以外的竞争机构和大学(在资金、公司税和增值税方面)的公平竞争环境。
作者 Jos Sijm Luuk Beurskens Marc Marsidi Robin Niessink Martin Scheepers Koen Smekens Adriaan van der Welle Hein de Wilde 页数 98(包括附录) 附录数量 项目名称 综合能源系统分析(IESA)和可持续能源情景(SES) 项目编号 060.34020(IESA)和 060.38214(SES) 版权所有。未经 TNO 事先书面同意,不得以印刷、影印、缩微胶卷或任何其他方式复制和/或出版本出版物的任何部分。如果本报告是根据指示起草的,则缔约方的权利和义务受 TNO 委托的一般条款和条件或缔约方之间签订的相关协议的约束。允许将报告提交给有直接利益的各方进行检查。© 2020 TNO
