Tahanan / Blog / Kaalaman sa Baterya / Pangkalahatang-ideya ng komersyal na imbakan ng enerhiya

Pangkalahatang-ideya ng komersyal na imbakan ng enerhiya

08 Jan, 2022

By hoppt

enerhiya imbakan

Ang nababagong enerhiya ay isang mahalagang bahagi ng pangmatagalang plano para sa neutralidad ng carbon. Anuman ang nakokontrol na pagsasanib ng nukleyar, pagmimina sa kalawakan, at malakihang mature na pag-unlad ng mga mapagkukunan ng hydropower na walang rutang pangkomersyo sa maikling panahon, ang enerhiya ng hangin, at enerhiya ng solar ay kasalukuyang ang pinaka-promising na mapagkukunan ng nababagong enerhiya. Gayunpaman, nalilimitahan sila ng hangin at liwanag na mapagkukunan. Ang pag-iimbak ng enerhiya ay magiging isang mahalagang bahagi ng paggamit ng enerhiya sa hinaharap. Ang artikulong ito at ang mga kasunod na artikulo ay magsasama ng malakihang komersyal na mga teknolohiya sa pag-iimbak ng enerhiya, pangunahing nakatuon sa mga kaso ng pagpapatupad.

Sa nakalipas na mga taon, ang mabilis na pagtatayo ng mga sistema ng pag-iimbak ng enerhiya ay naging dahilan upang hindi na nakakatulong ang ilang nakaraang data, tulad ng "imbak ng enerhiya ng naka-compress na hangin na pumapangalawa na may kabuuang naka-install na kapasidad na 440MW, at ang mga bateryang sodium-sulfur ay nasa ikatlong pwesto, na may kabuuang sukat ng kapasidad. ng 440 MW. 316MW" atbp. Bilang karagdagan, ang balita na nilagdaan ng Huawei ang "pinakamalaking" proyekto sa pag-iimbak ng enerhiya sa mundo na may 1300MWh ay napakalaki. Gayunpaman, ayon sa umiiral na data, ang 1300MWh ay hindi ang pinakamahalagang proyekto sa pag-iimbak ng enerhiya sa buong mundo. Ang sentral na pinakamalaking proyekto sa pag-iimbak ng enerhiya ay kabilang sa pumped storage. Para sa mga teknolohiya sa pag-iimbak ng pisikal na enerhiya tulad ng pag-iimbak ng enerhiya ng asin, sa kaso ng pag-iimbak ng enerhiyang electrochemical, ang 1300MWh ay hindi ang pinakamahalagang proyekto (maaaring ito rin ay isang bagay ng istatistikal na kalibre). Ang kasalukuyang kapasidad ng Moss Landing Energy Storage Center ay umabot sa 1600MWh (kabilang ang 1200MWh sa ikalawang yugto, 400MWh sa ikalawang yugto). Gayunpaman, ang pagpasok ng Huawei ay nagbigay-pansin sa industriya ng pag-iimbak ng enerhiya sa entablado.

Sa kasalukuyan, ang mga komersyalisado at potensyal na teknolohiya ng pag-iimbak ng enerhiya ay maaaring uriin sa mekanikal na imbakan ng enerhiya, thermal energy storage, electrical energy storage, chemical energy storage, at electrochemical energy storage. Ang pisika at kimika ay mahalagang pareho, kaya't iuri natin sila ayon sa pag-iisip ng ating mga nauna sa ngayon.

  1. Mechanical energy storage / thermal storage at cold storage

Pumped storage:

Mayroong dalawang upper at lower reservoir, nagbobomba ng tubig sa itaas na reservoir habang nag-iimbak ng enerhiya at nag-draining ng tubig sa lower reservoir sa panahon ng power generation. Mature na ang teknolohiya. Sa pagtatapos ng 2020, ang pandaigdigang naka-install na kapasidad ng pumped storage capacity ay 159 milyong kilowatts, accounting para sa 94% ng kabuuang kapasidad ng imbakan ng enerhiya. Sa kasalukuyan, ang aking bansa ay nagpatakbo ng kabuuang 32.49 milyong kilowatts ng pumped storage power stations; ang buong sukat ng mga pumped storage power station na ginagawa ay 55.13 milyong kilowatts. Ang sukat ng parehong built at under construction ay nangunguna sa ranggo sa mundo. Maaaring umabot sa libu-libong MW ang naka-install na kapasidad ng isang power storage power station, ang taunang power generation ay maaaring umabot ng ilang bilyong kWh, at ang black start speed ay maaaring nasa order ng ilang minuto. Sa kasalukuyan, ang pinakamalaking istasyon ng kuryente sa pag-iimbak ng enerhiya na gumagana sa China, ang Hebei Fengning Pumped Storage Power Station, ay may naka-install na kapasidad na 3.6 milyong kilowatts at taunang kapasidad ng pagbuo ng kuryente na 6.6 bilyong kWh (na maaaring sumipsip ng 8.8 bilyong kWh ng labis na kapangyarihan, na may kahusayan na humigit-kumulang 75%). Itim na oras ng pagsisimula 3-5 minuto. Bagama't ang pumped storage ay karaniwang itinuturing na may mga disadvantages ng limitadong pagpili ng site, mahabang ikot ng pamumuhunan, at makabuluhang pamumuhunan, ito pa rin ang pinaka-mature na teknolohiya, ang pinakaligtas na operasyon, at ang pinakamababang gastos na paraan ng pag-iimbak ng enerhiya. Inilabas ng National Energy Administration ang Medium and Long-Term Development Plan para sa Pumped Storage (2021-2035).

Sa pamamagitan ng 2025, ang kabuuang sukat ng produksyon ng pumped storage ay higit sa 62 milyong kilowatts; pagsapit ng 2030, ang buong sukat ng produksyon ay magiging mga 120 milyong kilowatts; pagsapit ng 2035, isang modernong pumped storage na industriya na nakakatugon sa mga pangangailangan ng mataas na proporsyon at malakihang pag-unlad ng bagong enerhiya ay mabubuo.

Hebei Fengning Pumped Storage Power Station - Lower Reservoir

Imbakan ng compressed air energy:

Kapag ang karga ng kuryente ay mababa, ang hangin ay pinipiga at iniimbak ng kuryente (karaniwan ay nasa ilalim ng lupa na mga kweba ng asin, natural na mga kuweba, atbp.). Kapag tumaas ang konsumo ng kuryente, ang mataas na presyon ng hangin ay inilalabas upang himukin ang generator upang makabuo ng kuryente.

imbakan ng compressed air energy

Ang compressed air energy storage ay karaniwang itinuturing na pangalawang pinaka-angkop na teknolohiya para sa malakihang pag-iimbak ng enerhiya ng GW-scale pagkatapos ng pumped storage. Gayunpaman, nalilimitahan ito ng mas mahigpit nitong mga kundisyon sa pagpili ng site, mataas na gastos sa pamumuhunan, at kahusayan sa pag-iimbak ng enerhiya kaysa sa pumped storage. Mababa, ang komersyal na pag-usad ng compressed air energy storage ay mabagal. Hanggang Setyembre ng taong ito (2021), ang unang malakihang compressed air energy storage project ng aking bansa - Jiangsu Jintan Salt Cave Compressed Air Energy Storage National Test Demonstration Project, ay kakakonekta lang sa grid. Ang naka-install na kapasidad ng unang yugto ng proyekto ay 60MW, at ang kahusayan ng conversion ng kuryente ay humigit-kumulang 60%; ang pangmatagalang sukat ng pagtatayo ng proyekto ay aabot sa 1000MW. Noong Oktubre 2021, ang unang 10 MW advanced compressed air energy storage system na independiyenteng binuo ng aking bansa ay konektado sa grid sa Bijie, Guizhou. Maaari itong sabihin na ang komersyal na kalsada ng compact air energy storage ay nagsimula pa lamang, ngunit ang hinaharap ay may pag-asa.

Jintan compressed air energy storage project.

Imbakan ng enerhiya ng tinunaw na asin:

Ang imbakan ng enerhiya ng tinunaw na asin, na karaniwang pinagsama sa pagbuo ng solar thermal power, ay nagtutuon ng sikat ng araw at nag-iimbak ng init sa tinunaw na asin. Kapag gumagawa ng kuryente, ang natunaw na init ng asin ay ginagamit upang makabuo ng kuryente, at karamihan sa mga ito ay gumagawa ng singaw upang magmaneho ng turbine generator.

imbakan ng init ng tinunaw na asin

Sumigaw sila ng Hi-Tech Dunhuang 100MW molten salt tower solar thermal power station sa pinakamalaking solar thermal power station ng China. Ang proyektong Delingha 135 MW CSP na may mas malaking kapasidad ay nagsimulang magtayo. Ang oras ng pag-iimbak ng enerhiya nito ay maaaring umabot ng 11 oras. Ang kabuuang puhunan ng proyekto ay 3.126 bilyong yuan. Ito ay binalak na opisyal na konektado sa grid bago ang Setyembre 30, 2022, at maaari itong makabuo ng humigit-kumulang 435 milyong kWh ng kuryente bawat taon.

Dunhuang CSP Station

Kasama sa mga teknolohiya sa pag-iimbak ng pisikal na enerhiya ang pag-iimbak ng enerhiya ng flywheel, pag-iimbak ng enerhiya sa malamig na imbakan, atbp.

  1. Imbakan ng enerhiyang elektrikal:

Supercapacitor: Limitado sa mababang density ng enerhiya nito (sumangguni sa ibaba) at matinding paglabas sa sarili, ito ay kasalukuyang ginagamit lamang sa isang maliit na hanay ng pagbawi ng enerhiya ng sasakyan, agarang peak shaving, at pagpuno ng lambak. Ang mga karaniwang aplikasyon ay ang Shanghai Yangshan Deepwater Port, kung saan 23 cranes ang makabuluhang nakakaapekto sa power grid. Para mabawasan ang epekto ng mga crane sa power grid, isang 3MW/17.2KWh supercapacitor energy storage system ang inilalagay bilang backup source, na patuloy na makakapagbigay ng 20s supply ng kuryente.

Superconducting energy storage: inalis

  1. Imbakan ng enerhiya ng electrochemical:

Inuuri ng artikulong ito ang komersyal na electrochemical energy storage sa mga sumusunod na kategorya:

Lead-acid, lead-carbon na mga baterya

daloy ng baterya

Mga metal-ion na baterya, kabilang ang mga lithium-ion na baterya, sodium-ion na baterya, atbp.

Rechargeable Metal-Sulfur/Oxygen/Air Baterya

iba

Lead-acid at lead-carbon na mga baterya: Bilang isang mature na teknolohiya sa pag-iimbak ng enerhiya, ang mga lead-acid na baterya ay malawakang ginagamit sa mga startup ng kotse, backup na power supply para sa komunikasyon base station power plants, atbp. Pagkatapos ng Pb negative electrode ng lead-acid na baterya ay doped ng mga materyales na carbon, ang lead-carbon na baterya ay maaaring epektibong mapabuti ang over-discharge na problema. Ayon sa taunang ulat ng Tianneng noong 2020, ang State Grid Zhicheng (Jinling Substation) 12MW/48MWh lead-carbon energy storage project na natapos ng kumpanya ay ang unang super-large lead-carbon energy storage power station sa Zhejiang Province at maging sa buong bansa.

Daloy ng baterya: Ang daloy ng baterya ay karaniwang binubuo ng likidong nakaimbak sa isang lalagyan na dumadaloy sa mga electrodes. Ang pagsingil at paglabas ay nakumpleto sa pamamagitan ng lamad ng pagpapalitan ng ion; sumangguni sa figure sa ibaba.

Eskematiko ng daloy ng baterya

Sa direksyon ng higit na kinatawan ng all-vanadium flow na baterya, ang Guodian Longyuan, 5MW/10MWh na proyekto, na natapos ng Dalian Institute of Chemical Physics at Dalian Rongke Energy Storage, ay ang pinakamalawak na all-vanadium flow battery energy storage system sa mundo sa panahong iyon, na kasalukuyang nasa ilalim ng konstruksyon Ang mas malakihang all-vanadium redox flow na sistema ng imbakan ng enerhiya ng baterya ay umaabot sa 200MW/800MWh.

Metal-ion na baterya: ang pinakamabilis na lumalago at pinakamalawak na ginagamit na teknolohiya sa pag-iimbak ng enerhiya ng electrochemical. Kabilang sa mga ito, ang mga lithium-ion na baterya ay karaniwang ginagamit sa consumer electronics, power batteries, at iba pang larangan, at ang kanilang mga aplikasyon sa pag-iimbak ng enerhiya ay tumataas din. Kasama ang mga nakaraang proyekto ng Huawei na itinatayo na gumagamit ng lithium-ion battery energy storage, ang pinakamalaking lithium-ion battery energy storage project na binuo sa ngayon ay ang Moss Landing energy storage station na binubuo ng Phase I 300MW/1200MWh at Phase II 100MW/400MWh, isang kabuuang 400MW/1600MWh.

Lithium-Ion Baterya

Dahil sa limitasyon ng kapasidad at gastos ng produksyon ng lithium, ang pagpapalit ng mga sodium ions na may medyo mababang density ng enerhiya ngunit inaasahang babawasan ng masaganang reserba ang presyo ay naging landas ng pag-unlad para sa mga baterya ng lithium-ion. Ang prinsipyo at pangunahing mga materyales nito ay katulad ng mga baterya ng lithium-ion, ngunit hindi pa ito na-industriyal sa malaking sukat. , ang sistema ng pag-iimbak ng enerhiya ng baterya ng sodium-ion na inilagay sa mga umiiral na ulat ay nakakita lamang ng sukat na 1MWh.

Ang mga baterya ng aluminyo-ion ay may mga katangian ng mataas na teoretikal na kapasidad at masaganang reserba. Isa rin itong direksyon ng pananaliksik upang palitan ang mga baterya ng lithium-ion, ngunit walang malinaw na ruta ng komersyalisasyon. Isang kumpanyang Indian na naging sikat kamakailan ay nag-anunsyo na ikokomersyal nito ang produksyon ng mga aluminum-ion na baterya sa susunod na taon at magtatayo ng 10MW energy storage unit. Maghintay at tingnan natin.

maghintay at makita

Mga rechargeable na metal-sulfur/oxygen/air na baterya: kabilang ang lithium-sulfur, lithium-oxygen/air, sodium-sulfur, mga rechargeable na aluminum-air na baterya, atbp., na may mas mataas na density ng enerhiya kaysa sa mga ion na baterya. Ang kasalukuyang kinatawan ng komersyalisasyon ay mga baterya ng sodium-sulfur. Ang NGK ay kasalukuyang nangungunang supplier ng mga sistema ng baterya ng sodium-sulfur. Ang napakalaking sukat na inilagay sa operasyon ay isang 108MW/648MWh sodium-sulfur battery energy storage system sa United Arab Emirates.

  1. Imbakan ng enerhiya ng kemikal: Ilang dekada na ang nakalipas, isinulat ni Schrödinger na ang buhay ay nakasalalay sa pagkuha ng negatibong entropy. Ngunit kung hindi ka umaasa sa panlabas na enerhiya, ang entropy ay tataas, kaya ang buhay ay dapat kumuha ng kapangyarihan. Hinahanap ng buhay ang kanyang paraan, at upang mag-imbak ng enerhiya, ang mga halaman ay nagko-convert ng solar energy sa kemikal na enerhiya sa organikong bagay sa pamamagitan ng photosynthesis. Ang pag-iimbak ng kemikal na enerhiya ay isang natural na pagpipilian mula pa sa simula. Ang pag-iimbak ng kemikal na enerhiya ay isang mahusay na paraan ng pag-iimbak ng enerhiya para sa mga tao mula noong ginawa Nito ang mga boltahe sa mga electric stack. Gayunpaman, ang komersyal na paggamit ng malakihang imbakan ng enerhiya ay nagsimula pa lamang.

Pag-imbak ng hydrogen, methanol, atbp.: Ang enerhiya ng hydrogen ay may mga namumukod-tanging bentahe ng mataas na density ng enerhiya, kalinisan, at proteksyon sa kapaligiran at malawak na itinuturing na perpektong mapagkukunan ng enerhiya sa hinaharap. Ang ruta ng produksyon ng hydrogen → imbakan ng hydrogen → fuel cell ay nasa daan na. Sa kasalukuyan, mahigit 100 hydrogen refueling station ang naitayo sa aking bansa, na nagraranggo sa mga nangungunang sa mundo, kabilang ang pinakamalaking hydrogen refueling station sa mundo sa Beijing. Gayunpaman, dahil sa mga limitasyon ng teknolohiya sa pag-iimbak ng hydrogen at sa panganib ng pagsabog ng hydrogen, ang hindi direktang pag-iimbak ng hydrogen na kinakatawan ng methanol ay maaari ding maging isang mahalagang landas para sa hinaharap na enerhiya, tulad ng teknolohiyang "liquid sikat ng araw" ng koponan ni Li Can sa Dalian Institute ng Chemistry, Chinese Academy of Sciences.

Mga pangunahing baterya ng metal-air: kinakatawan ng mga baterya ng aluminum-air na may mataas na density ng teoretikal na enerhiya, ngunit may maliit na pag-unlad sa komersyalisasyon. Ang Phinergy, isang kinatawan ng kumpanyang binanggit sa maraming ulat, ay gumamit ng mga aluminum-air na baterya para sa mga sasakyan nito. Isang libong milya, ang nangungunang solusyon sa pag-iimbak ng enerhiya ay mga rechargeable na zinc-air na baterya.

malapit_maputi
malapit

Sumulat ng pagtatanong dito

tumugon sa loob ng 6 na oras, anumang mga katanungan ay malugod!