【据《物理学》期刊网站2016年11月18日报道】德国弗劳恩霍夫风能和能源系统技术研究所（IWES）开发的新型海洋泵浦存储系统近日在德国边境的博登湖开展了第一次水上测试。
如何临时存储海上风力发电站产生的大量电能是风力发电等不稳定发电方式所面临的关键问题。经过5年研究，德国联邦经济事务和能源部资助的“海上存储能源”项目（StEnSea）正在进入测试阶段。在该项目支持下，德国专门从事能源系统技术研究的IWES研究所正在从应用层面开发“海底巨蛋”储能方案。该方案由德国法兰克福歌德大学荣誉教授霍斯特·施密特-伯金（Horst Schmidt-B?cking）和萨尔布吕肯大学格哈德·卢瑟（Gerhard Luther）博士于2011年提出并申请专利。
图1 海洋泵浦储能系统与风力发电站及电网连接，可以稳定电网减少波动
海洋泵浦储能系统是一种安装在海底的海底抽水蓄能发电厂，能够利用大深度下的高压海水存储能量。法兰克福大学名誉教授霍斯特解释称：储能时，海水被电泵抽取到球体之外，发电时，高压海水从管道中流入空心的球体中，推动水轮机发电。
“海上存储能源”（StEnSea）系统的主要技术参数如下：
直径30m的中空球体
壁厚：2.7米
存储容量：12,000立方米
多级泵水轮机
容量：5-6 MW
存储：20 MWh
水深：约700米
图2 “海底巨蛋”——海洋泵浦储能系统原理示意图
该概念的可行性获得证明后，德国联邦经济事务和能源部立即以StEnSea项目形式对这一技术开展资助，以便可以进一步开发和测试这种创新的抽水蓄能系统缩比模型。现在该系统的缩比模型已经进入测试阶段。来自弗劳恩霍夫IWES研究所的项目经理马蒂亚斯·普沙塔（Matthias Puchta）总结了该项目迄今所取得的进展：“在初步研究的基础上，我们对压力罐的设计、建造和水流体系概念进行了详细系统的分析，开发了一个涡轮泵单元，研究如何将系统连接到电网，计算了系统的经济性，并为系统的技术实施制定了路线图。
2016年11月9日，研究人员将一个直径约3米的1:10缩比模型运送到德国康斯坦森渡轮码头，并于11月9日将其吊放到100米深处，后续将开展为期4周的水下测试。
普沙塔补充说：“在博登湖对1:10缩比模型开展为期4周的试验，将所有储能装置、传动子系统、电气子系统、操作控制子系统、状态监测子系统的设计、安装和配置进行检查验证，同时还将验证整体系统动态建模和仿真的准确性。
IWES部门主管约亨·巴德在国家和国际层面参与海洋动力研究已有多年，他解释道：“模型试验结果出来后，我们首先要更加仔细地在欧洲研究寻找StEnSea系统示范项目最合适的安装地点。目前已经确定在工程上采用30米直径的球形储能系统，其经济安装深度大约在600~800米。相同容积增量下，储电能力随着深度线性增加，在700米深度时，30米直径的海上储能系统的储电能力大约为20兆瓦时。
他继续解释称：“在沿海地区，特别是在人口稠密地区的海岸附近，例如在挪威海沟，使用海洋泵浦存储系统有很大的潜力，此外，在西班牙、美国和日本也有广泛的应用前景。对目前存储容量为20兆瓦时的标准技术，我们估计全球利用该技术的总储电量可达到893,000兆瓦时，这将为稳定风力和太阳能发电的波动做出重要贡献，是一种较为廉价的解决方案。”（中国船舶工业综合技术经济研究院 丁宏）
