【據《物理學》期刊網站2016年11月18日報道】德國弗勞恩霍夫風能和能源系統技術研究所（IWES）開發的新型海洋泵浦存儲系統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力發電站產生的大量電能是風力發電等不穩定發電方式所面臨的關鍵問題。經過5年研究，德國聯邦經濟事務和能源部資助的“海上存儲能源”項目（StEnSea）正在進入測試階段。在該項目支持下，德國專門從事能源系統技術研究的IWES研究所正在從應用層面開發“海底巨蛋”儲能方案。該方案由德國法蘭克福歌德大學榮譽教授霍斯特·施密特-伯金（Horst Schmidt-B?cking）和薩爾布呂肯大學格哈德·盧瑟（Gerhard Luther）博士于2011年提出并申請專利。
圖1 海洋泵浦儲能系統與風力發電站及電網連接，可以穩定電網減少波動
海洋泵浦儲能系統是一種安裝在海底的海底抽水蓄能發電廠，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，發電時，高壓海水從管道中流入空心的球體中，推動水輪機發電。
“海上存儲能源”（StEnSea）系統的主要技術參數如下：
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
容量：5-6 MW
存儲：20 MWh
水深：約700米
圖2 “海底巨蛋”——海洋泵浦儲能系統原理示意圖
該概念的可行性獲得證明后，德國聯邦經濟事務和能源部立即以StEnSea項目形式對這一技術開展資助，以便可以進一步開發和測試這種創新的抽水蓄能系統縮比模型。現在該系統的縮比模型已經進入測試階段。來自弗勞恩霍夫IWES研究所的項目經理馬蒂亞斯·普沙塔（Matthias Puchta）總結了該項目迄今所取得的進展：“在初步研究的基礎上，我們對壓力罐的設計、建造和水流體系概念進行了詳細系統的分析，開發了一個渦輪泵單元，研究如何將系統連接到電網，計算了系統的經濟性，并為系統的技術實施制定了路線圖。
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，后續將開展為期4周的水下測試。
普沙塔補充說：“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、電氣子系統、操作控制子系統、狀態監測子系統的設計、安裝和配置進行檢查驗證，同時還將驗證整體系統動態建模和仿真的準確性。
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：“模型試驗結果出來后，我們首先要更加仔細地在歐洲研究尋找StEnSea系統示范項目最合適的安裝地點。目前已經確定在工程上采用30米直徑的球形儲能系統，其經濟安裝深度大約在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的儲電能力大約為20兆瓦時。
他繼續解釋稱：“在沿海地區，特別是在人口稠密地區的海岸附近，例如在挪威海溝，使用海洋泵浦存儲系統有很大的潛力，此外，在西班牙、美國和日本也有廣泛的應用前景。對目前存儲容量為20兆瓦時的標準技術，我們估計全球利用該技術的總儲電量可達到893,000兆瓦時，這將為穩定風力和太陽能發電的波動做出重要貢獻，是一種較為廉價的解決方案。”（中國船舶工業綜合技術經濟研究院 丁宏）
