Преглед на комерцијално складирање енергија

Обновливата енергија е суштински дел од долгорочниот план за јаглеродна неутралност. Без оглед на контролираната нуклеарна фузија, рударството во вселената и големиот зрел развој на хидроенергетските ресурси кои немаат комерцијален пат на краток рок, енергијата на ветерот и сончевата енергија во моментов се најперспективните обновливи извори на енергија. Сепак, тие се ограничени од ветерот и светлосните ресурси. Складирањето енергија ќе биде суштински дел од идното искористување на енергијата. Овој напис и следните статии ќе вклучуваат големи комерцијални технологии за складирање на енергија, главно фокусирани на случаи на имплементација.

Во последниве години, брзата изградба на системи за складирање енергија направи некои податоци од минатото повеќе да не помагаат, како што е „складирањето на енергијата од компримиран воздух на второто место со вкупна инсталирана моќност од 440 MW, а батериите со натриум сулфур се рангирани на третото место, со скала на вкупен капацитет од 440 MW. 316 MW" итн. Освен тоа, поразителна е веста дека Huawei го потпишал „најголемиот“ проект за складирање енергија во светот со 1300 MWh. Сепак, според постоечките податоци, 1300 MWh не е најзначајниот проект за складирање енергија на глобално ниво. Централниот најголем проект за складирање енергија припаѓа на складиштето со пумпа. За технологиите за физичко складирање на енергија, како што е складирање на енергија на сол, во случај на електрохемиско складирање енергија, 1300 MWh не е најзначајниот проект (може да се работи и за статистички калибар). Сегашниот капацитет на Moss Landing Energy Storage Center достигна 1600 MWh (вклучувајќи 1200 MWh во втората фаза, 400 MWh во втората фаза). Сепак, влезот на Huawei ја истакна индустријата за складирање енергија на сцената.

Во моментов, комерцијализираните и потенцијалните технологии за складирање на енергија можат да се класифицираат на механичко складирање енергија, складирање топлинска енергија, складирање електрична енергија, складирање хемиска енергија и електрохемиско складирање енергија. Физиката и хемијата во суштина се исти, па да ги класифицираме според размислувањето на нашите претходници засега.

1. Механичко складирање на енергија / термичко складирање и ладно складирање

Складирање со пумпа:

Постојат два горни и долни резервоари, кои пумпаат вода до горниот резервоар за време на складирањето на енергијата и ја испуштаат водата до долниот резервоар за време на производството на енергија. Технологијата е зрела. До крајот на 2020 година, глобалната инсталирана моќност на пумпаниот капацитет за складирање беше 159 милиони киловати, што претставува 94% од вкупниот капацитет за складирање енергија. Во моментов, мојата земја има ставено во функција вкупно 32.49 милиони киловати пумпани складишни електрани; целосниот обем на централи со пумпа за складирање во изградба е 55.13 милиони киловати. Скалата и на изградени и во изградба е на прво место во светот. Инсталираната моќност на централата за складирање енергија може да достигне илјадници MW, годишното производство на енергија може да достигне неколку милијарди kWh, а брзината на црно стартување може да биде од редот на неколку минути. Во моментов, најголемата енергетска станица за складирање на енергија во функција во Кина, Hebei Fengning Pumped Storage Power Station, има инсталирана моќност од 3.6 милиони киловати и годишен капацитет за производство на електрична енергија од 6.6 милијарди kWh (што може да апсорбира 8.8 милијарди kWh вишок енергија, со ефикасност од околу 75%). Црно време за почеток 3-5 минути. Иако општо земено се смета дека складирањето со пумпа ги има недостатоците на ограничен избор на локација, долг инвестициски циклус и значителни инвестиции, сепак тоа е најзрелата технологија, најбезбедната работа и средствата за складирање енергија со најниска цена. Националната администрација за енергетика го објави Среднорочниот и долгорочниот план за развој за складирање со пумпа (2021-2035).

До 2025 година, вкупната скала на производство на пумпно складирање ќе биде повеќе од 62 милиони киловати; до 2030 година, целосната скала на производство ќе биде околу 120 милиони киловати; до 2035 година ќе се формира модерна индустрија за складирање со пумпа која ги задоволува потребите за високопропорционален и голем развој на нова енергија.

Хебеј Фенгнинг со пумпа за складирање електрана - долен резервоар

Складирање на енергија од компримиран воздух:

Кога оптоварувањето на електричната енергија е мало, воздухот се компресира и се складира со електрична енергија (обично се чува во подземни солени пештери, природни пештери итн.). Кога потрошувачката на електрична енергија ќе достигне врв, воздухот под висок притисок се ослободува за да го придвижи генераторот да произведува електрична енергија.

складирање на енергија на компримиран воздух

Складирањето на енергијата од компримиран воздух генерално се смета за втора најпогодна технологија за складирање на енергија во големи размери во GW по складирањето со пумпа. Сепак, тој е ограничен поради построгите услови за избор на локација, високите инвестициски трошоци и ефикасноста на складирање на енергија отколку складирањето со пумпа. Ниско, комерцијалниот напредок на складирањето на енергијата од компримиран воздух е бавен. До септември оваа година (2021), првиот голем проект за складирање на енергија на компримиран воздух во мојата земја - Национален проект за тестирање за складирање на компримиран воздух за складирање на енергија на компримиран воздух во пештерата Џијангсу Џинтан, штотуку беше поврзан на мрежата. Инсталираната моќност на првата фаза од проектот е 60 MW, а ефикасноста на конверзија на моќноста е околу 60%; долгорочната градежна скала на проектот ќе достигне 1000 MW. Во октомври 2021 година, првиот напреден систем за складирање на енергија на компримиран воздух од 10 MW независно развиен од мојата земја беше поврзан на мрежата во Биџи, Гуижоу. Може да се каже дека комерцијалниот пат за складирање на компактната воздушна енергија штотуку започна, но иднината е ветувачка.

Џинтан проект за складирање на енергија на компримиран воздух.

Складирање на енергија од стопена сол:

Складирањето на енергијата на стопената сол, генерално комбинирано со производството на соларна топлинска енергија, ја концентрира сончевата светлина и складира топлината во стопената сол. При генерирање на електрична енергија, топлината од стопената сол се користи за производство на електрична енергија, а повеќето од нив создаваат пареа за придвижување на генератор на турбини.

складирање на топлина од стопена сол

Тие извикуваа соларна термоцентрала за соларна солена кула Hi-Tech Dunhuang од 100 MW во најголемата кинеска соларна термоцентрала. Проектот Delingha CSP од 135 MW со поголема инсталирана моќност започна со изградба. Неговото време за складирање на енергија може да достигне 11 часа. Вкупната инвестиција на проектот е 3.126 милијарди јуани. Планирано е официјално да се приклучи на мрежата пред 30 септември 2022 година и може да произведува околу 435 милиони kWh електрична енергија секоја година.

Dunhuang CSP станица

Технологиите за складирање на физичка енергија вклучуваат складирање на енергија на замаец, складирање на енергија во ладно складирање итн.

2. Складирање на електрична енергија:

Суперкондензатор: Ограничен со неговата ниска енергетска густина (види подолу) и сериозно само-празнење, моментално се користи само во мал опсег на враќање на енергијата на возилото, моментално бричење на врвот и полнење на долината. Типични апликации се пристаништето за длабоки води во Шангај Јангшан, каде што 23 кранови значително влијаат на електричната мрежа. За да се намали влијанието на крановите на електричната мрежа, инсталиран е суперкондензаторски систем за складирање на енергија од 3 MW/17.2 KWh како резервен извор, кој може континуирано да обезбеди снабдување со електрична енергија од 20-тите години.

Суперспроводливо складирање на енергија: испуштено

3. Електрохемиско складирање на енергија:

Оваа статија го класифицира комерцијалното складирање на електрохемиска енергија во следните категории:

Оловни-киселински, оловно-јаглеродни батерии

проток на батерија

Метално-јонски батерии, вклучувајќи литиум-јонски батерии, натриум-јонски батерии итн.

Батерии за полнење метал-сулфур/кислород/воздух

други

Оловно-киселински и оловно-јаглеродни батерии: Како зрела технологија за складирање енергија, оловните батерии се широко користени при стартување автомобили, резервно напојување за комуникациските базни станици итн. е допингувана со јаглеродни материјали, батеријата со оловно-јаглерод може ефикасно да го подобри проблемот со прекумерното празнење. Според годишниот извештај на Tianneng за 2020 година, проектот за складирање на енергија од 12MW/48MWh, Државниот грид Жиченг (трафостаница Џинлинг) завршен од компанијата е првата супер-голема електрана за складирање на енергија со олово со јаглерод во провинцијата Жеџијанг, па дури и во целата земја.

Проточна батерија: Проточната батерија обично се состои од течност складирана во контејнер што тече низ електродите. Полнењето и празнењето се завршуваат преку мембраната за размена на јони; погледнете ја сликата подолу.

Шема на проток на батерија

Во насока на порепрезентативната целосно ванадиумска батерија, проектот Guodian Longyuan, 5MW/10MWh, завршен од Dalian Institute of Chemical Physics и Dalian Rongke Energy Storage, беше најобемниот систем за складирање енергија од батерии со целосно ванадиум. светот во тоа време, кој моментално е во изградба Поголемиот систем за складирање на енергија од батерии со целосно ванадиум редокс проток достигнува 200 MW/800 MWh.

Метално-јонска батерија: најбрзо растечка и најшироко користена електрохемиска технологија за складирање на енергија. Меѓу нив, литиум-јонските батерии најчесто се користат во електрониката за широка потрошувачка, батериите за напојување и други области, а нивната примена во складирањето енергија исто така се зголемува. Вклучувајќи ги и претходните проекти на Huawei во изградба кои користат складирање енергија од литиум-јонски батерии, најголемиот проект за складирање енергија од литиум-јонски батерии изграден досега е станицата за складирање енергија Moss Landing која се состои од фаза I 300MW/1200MWh и фаза II 100MW/400MWh. вкупно 400MW/1600MWh.

Литиум-јонска батерија

Поради ограничувањето на капацитетот за производство на литиум и трошоците, заменувањето на натриумовите јони со релативно ниска енергетска густина, но обилните резерви се очекува да ја намалат цената, стана развојна патека за литиум-јонските батерии. Нејзиниот принцип и примарни материјали се слични на литиум-јонските батерии, но сè уште не е индустријализиран во голем обем. , системот за складирање на енергија од натриум-јонски батерии ставен во функција во постоечките извештаи забележал само скала од 1 MWh.

Алуминиум-јонските батерии имаат карактеристики на висок теоретски капацитет и обилни резерви. Тоа е исто така истражувачка насока за замена на литиум-јонски батерии, но не постои јасен пат за комерцијализација. Индиска компанија која стана популарна неодамна објави дека следната година ќе го комерцијализира производството на алуминиум-јонски батерии и ќе изгради единица за складирање енергија од 10 MW. Да почекаме и да видиме.

почекај и види

Батерии за полнење метал-сулфур/кислород/воздух: вклучувајќи литиум-сулфур, литиум-кислород/воздух, натриум-сулфур, алуминиум-воздух батерии што се полнат итн., со поголема густина на енергија од јонските батерии. Актуелен претставник на комерцијализацијата се натриум-сулфурните батерии. NGK во моментов е водечки снабдувач на батериски системи со натриум-сулфур. Огромниот размер што е пуштен во употреба е систем за складирање на енергија од батерии со натриум сулфур од 108 MW/648 MWh во Обединетите Арапски Емирати.

4. Складирање хемиска енергија: Пред неколку децении, Шредингер напиша дека животот зависи од стекнување негативна ентропија. Но, ако не се потпирате на надворешната енергија, ентропијата ќе се зголеми, така што животот мора да ја преземе моќта. Животот го наоѓа својот пат, а за складирање на енергија, растенијата ја претвораат сончевата енергија во хемиска енергија во органската материја преку фотосинтеза. Складирањето на хемиската енергија е природен избор од самиот почеток. Складирањето на хемиската енергија е робустен метод за складирање на енергија за човечките суштества, бидејќи ги направи волтите во електрични купови. Сепак, комерцијалното користење на складирање на енергија од големи размери штотуку започна.

Складирање на водород, метанол, итн.: Енергијата на водородот ги има извонредните предности на високата енергетска густина, чистотата и заштитата на животната средина и нашироко се смета за идеален извор на енергија во иднина. Патот на производство на водород → складирање на водород → горивни ќелии е веќе на пат. Во моментов, повеќе од 100 станици за полнење гориво со водород се изградени во мојата земја, рангирајќи се меѓу првите во светот, вклучувајќи ја и најголемата станица за полнење на водород во светот во Пекинг. Сепак, поради ограничувањата на технологијата за складирање на водород и ризикот од експлозија на водород, индиректното складирање на водород претставено со метанол, исто така, може да биде суштински пат за идната енергија, како што е технологијата „течна сончева светлина“ на тимот на Ли Кан од Институтот Далиан. за хемија, Кинеска академија на науките.

Примарни батерии од метал-воздух: претставени со алуминиум-воздушни батерии со висока теоретска густина на енергија, но има мал напредок во комерцијализацијата. Финерџи, репрезентативна компанија спомната во многу извештаи, користела алуминиумско-воздушни батерии за своите возила. Илјада милји, водечкото решение за складирање енергија се цинк-воздушните батерии што се полнат.