Ticari enerji depolamaya genel bakış
By hoppt
Yenilenebilir enerji, karbon nötrlüğü için uzun vadeli planın önemli bir parçasıdır. Kontrol edilebilir nükleer füzyon, uzay madenciliği ve kısa vadede ticari bir rotası olmayan hidroelektrik kaynaklarının büyük ölçekli olgun gelişimi ne olursa olsun, rüzgar enerjisi ve güneş enerjisi şu anda en umut verici yenilenebilir enerji kaynaklarıdır. Yine de, rüzgar ve ışık kaynakları ile sınırlıdırlar. Enerji depolama, gelecekteki enerji kullanımının önemli bir parçası olacaktır. Bu makale ve sonraki makaleler, esas olarak uygulama vakalarına odaklanan büyük ölçekli ticari enerji depolama teknolojilerini içerecektir.
Son yıllarda, enerji depolama sistemlerinin hızlı inşası, "toplam 440MW kurulu kapasite ile ikinci sırada yer alan basınçlı hava enerji depolaması ve toplam kapasite ölçeği ile üçüncü sırada sodyum-kükürt piller" gibi bazı geçmiş verileri artık yararlı olmaktan çıkardı. 440 MW. 316MW" vb.. Ayrıca Huawei'nin 1300MWh ile dünyanın "en büyük" enerji depolama projesine imza attığı haberi çok büyük. Ancak mevcut verilere göre 1300MWh dünya çapındaki en önemli enerji depolama projesi değil. Merkezi en büyük enerji depolama projesi pompalı depolamaya aittir. Tuz enerjisi depolaması gibi fiziksel enerji depolama teknolojileri için, elektrokimyasal enerji depolaması durumunda 1300MWh en önemli proje değildir (istatistiksel çapta da olabilir). Moss Landing Enerji Depolama Merkezi'nin mevcut kapasitesi 1600MWh'ye ulaşmıştır (ikinci fazda 1200MWh, ikinci fazda 400MWh olmak üzere). Yine de, Huawei'nin girişi sahnede enerji depolama endüstrisini aydınlattı.
Halihazırda ticarileştirilmiş ve potansiyel enerji depolama teknolojileri, mekanik enerji depolama, termal enerji depolama, elektrik enerjisi depolama, kimyasal enerji depolama ve elektrokimyasal enerji depolama olarak sınıflandırılabilir. Fizik ve kimya özünde aynıdır, o yüzden şimdilik onları seleflerimizin düşüncesine göre sınıflandıralım.
- Mekanik enerji depolama / termal depolama ve soğuk depolama
Pompalanan depolama:
Enerji depolama sırasında üst rezervuara su basan ve elektrik üretimi sırasında alt rezervuara su tahliye eden iki üst ve alt rezervuar vardır. Teknoloji olgun. 2020'nin sonunda, pompaj depolama kapasitesinin küresel kurulu kapasitesi 159 milyon kilovat olup, toplam enerji depolama kapasitesinin %94'üne tekabül etmektedir. Şu anda ülkem toplam 32.49 milyon kilovat pompalı depolama santralini devreye aldı; yapım aşamasında olan pompaj depolamalı elektrik santrallerinin tam ölçeği 55.13 milyon kilovattır. Hem yapılı hem de yapım aşamasında olan ölçek dünyada ilk sırada yer almaktadır. Bir enerji depolama güç istasyonunun kurulu kapasitesi binlerce MW'a ulaşabilir, yıllık elektrik üretimi birkaç milyar kWh'ye ulaşabilir ve siyah başlatma hızı birkaç dakika mertebesinde olabilir. Şu anda Çin'de faaliyette olan en büyük enerji depolama elektrik santrali olan Hebei Fengning Pompalı Depolama Elektrik Santrali, 3.6 milyon kilovat kurulu kapasiteye ve yıllık 6.6 milyar kWh elektrik üretim kapasitesine sahiptir (8.8 milyar kWh fazla gücü emebilen, yaklaşık %75 verimlilikle). Siyah başlama süresi 3-5 dakika. Pompalı depolamanın genel olarak sınırlı yer seçimi, uzun yatırım döngüsü ve önemli yatırım gibi dezavantajları olduğu düşünülse de, hala en olgun teknoloji, en güvenli çalışma ve en düşük maliyetli enerji depolama aracıdır. Ulusal Enerji İdaresi, Pompalı Depolama için Orta ve Uzun Vadeli Kalkınma Planını (2021-2035) yayınladı.
2025 yılına kadar, pompalı depolamanın toplam üretim ölçeği 62 milyon kilovattan fazla olacak; 2030'a kadar tam üretim ölçeği yaklaşık 120 milyon kilovat olacak; 2035 yılına kadar, yüksek oranda ve büyük ölçekli yeni enerji geliştirme ihtiyaçlarını karşılayan modern bir pompalı depolama endüstrisi oluşturulacak.
Hebei Fengning Pompalı Depolama Santrali - Alt Rezervuar
Basınçlı hava enerji depolama:
Elektrik yükü düşük olduğunda hava sıkıştırılır ve elektrik tarafından depolanır (genellikle yeraltı tuz mağaralarında, doğal mağaralarda vb. tutulur). Elektrik tüketimi zirveye ulaştığında, jeneratörü elektrik üretmeye yönlendirmek için yüksek basınçlı hava serbest bırakılır.
basınçlı hava enerjisi depolama
Basınçlı hava enerji depolaması genellikle, pompalı depolamadan sonra GW ölçekli büyük ölçekli enerji depolaması için en uygun ikinci teknoloji olarak kabul edilir. Yine de, pompalı depolamaya göre daha katı yer seçimi koşulları, yüksek yatırım maliyeti ve enerji depolama verimliliği ile sınırlıdır. Düşük, basınçlı hava enerji depolamasının ticari ilerlemesi yavaştır. Bu yılın Eylül ayına kadar (2021), ülkemin ilk büyük ölçekli basınçlı hava enerji depolama projesi - Jiangsu Jintan Tuz Mağarası Sıkıştırılmış Hava Enerjisi Depolama Ulusal Test Gösterisi Projesi, şebekeye yeni bağlandı. Projenin ilk fazının kurulu gücü 60 MW olup, güç dönüşüm verimliliği yaklaşık %60'tır; projenin uzun vadeli inşaat ölçeği 1000 MW'a ulaşacak. Ekim 2021'de ülkem tarafından bağımsız olarak geliştirilen ilk 10 MW'lık gelişmiş basınçlı hava enerji depolama sistemi Bijie, Guizhou'daki şebekeye bağlandı. Kompakt hava enerji depolamanın ticari yolunun yeni başladığını söyleyebiliriz, ancak gelecek umut verici.
Jintan basınçlı hava enerji depolama projesi.
Erimiş tuz enerji depolama:
Erimiş tuz enerjisi depolaması, genellikle güneş enerjisi üretimi ile birleştirilir, güneş ışığını yoğunlaştırır ve ısıyı erimiş tuzda depolar. Elektrik üretilirken, elektrik üretmek için erimiş tuz ısısı kullanılır ve bunların çoğu bir türbin jeneratörünü çalıştırmak için buhar üretir.
erimiş tuz ısı depolama
Çin'in en büyük güneş termik santralinde Hi-Tech Dunhuang 100MW erimiş tuz kulesi güneş termik santrali diye bağırdılar. Daha büyük kurulu güce sahip Delingha 135 MW CSP projesinin inşaatına başlandı. Enerji depolama süresi 11 saate ulaşabilir. Projenin toplam yatırımı 3.126 milyar yuan. 30 Eylül 2022'den önce resmi olarak şebekeye bağlanması planlanıyor ve her yıl yaklaşık 435 milyon kWh elektrik üretebiliyor.
Dunhuang CSP İstasyonu
Fiziksel enerji depolama teknolojileri arasında volan enerji depolaması, soğuk depolama enerji depolaması vb.
- Elektrik enerjisi depolama:
Süper kapasitör: Düşük enerji yoğunluğu (aşağıya bakın) ve şiddetli kendi kendine deşarjı ile sınırlıdır, şu anda sadece küçük bir araç enerji geri kazanımı, anlık tepe traşlama ve vadi doldurma aralığında kullanılmaktadır. Tipik uygulamalar, 23 vincin elektrik şebekesini önemli ölçüde etkilediği Şanghay Yangshan Derin Su Limanı'dır. Vinçlerin elektrik şebekesi üzerindeki etkisini azaltmak için, yedek kaynak olarak sürekli olarak 3 saniyelik bir elektrik kaynağı sağlayabilen bir 17.2MW/20KWh süper kapasitör enerji depolama sistemi kurulur.
Süper iletken enerji depolama: atlandı
- Elektrokimyasal enerji depolama:
Bu makale, ticari elektrokimyasal enerji depolamasını aşağıdaki kategorilere ayırmaktadır:
Kurşun-asit, kurşun-karbon piller
Akış aküsü
Lityum iyon piller, sodyum iyon piller vb. dahil olmak üzere metal iyon piller.
Şarj Edilebilir Metal-Kükürt/Oksijen/Hava Pilleri
diğer
Kurşun-asit ve kurşun-karbon piller: Olgun bir enerji depolama teknolojisi olarak, kurşun-asit piller araba çalıştırmalarında, iletişim baz istasyonu enerji santralleri için yedek güç kaynağında vb. yaygın olarak kullanılır. Kurşun-asit pilin Pb negatif elektrotundan sonra karbon malzemelerle takviye edildiğinde, kurşun-karbon pil, aşırı deşarj sorununu etkili bir şekilde iyileştirebilir. Tianneng'in 2020 yıllık raporuna göre, şirket tarafından tamamlanan Devlet Şebekesi Zhicheng (Jinling Trafo Merkezi) 12MW/48MWh kurşun-karbon enerji depolama projesi, Zhejiang Eyaletindeki ve hatta tüm ülkedeki ilk süper büyük kurşun-karbon enerji depolama elektrik santralidir.
Akış pili: Akış pili genellikle elektrotlardan akan bir kapta depolanan sıvıdan oluşur. Şarj ve deşarj, iyon değişim membranından tamamlanır; aşağıdaki şekle bakın.
Akış pil şeması
Daha temsili tamamen vanadyum akışlı pil yönünde, Dalian Kimyasal Fizik Enstitüsü ve Dalian Rongke Enerji Depolama tarafından tamamlanan Guodian Longyuan, 5MW/10MWh projesi, dünyadaki en kapsamlı tamamen vanadyum akışlı pil enerji depolama sistemiydi. Şu anda yapım aşamasında olan dünya, daha büyük ölçekli tamamen vanadyum redoks akışlı pil enerji depolama sistemi 200MW/800MWh'ye ulaşıyor.
Metal iyon pil: en hızlı büyüyen ve en yaygın kullanılan elektrokimyasal enerji depolama teknolojisi. Bunlar arasında lityum iyon piller tüketici elektroniği, güç pilleri ve diğer alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır ve enerji depolamadaki uygulamaları da artmaktadır. Lityum-iyon pil enerji depolama kullanan önceki Huawei projeleri de dahil olmak üzere, şimdiye kadar yapılmış en büyük lityum-iyon pil enerji depolama projesi, Faz I 300MW/1200MWh ve Faz II 100MW/400MWh'den oluşan Moss Landing enerji depolama istasyonudur. toplam 400MW/1600MWh.
Lityum iyon batarya
Lityum üretim kapasitesi ve maliyetinin sınırlandırılması nedeniyle, sodyum iyonlarının nispeten düşük enerji yoğunluğuna sahip ancak bol rezervlerle değiştirilmesi, fiyatı düşürmesi beklenen lityum iyon piller için bir geliştirme yolu haline geldi. İlkesi ve birincil malzemeleri lityum iyon pillere benzer, ancak henüz büyük ölçekte sanayileşmedi. , mevcut raporlarda devreye alınan sodyum iyon pil enerji depolama sistemi sadece 1 MWh ölçeğinde görüldü.
Alüminyum iyon piller yüksek teorik kapasite ve bol rezerv özelliklerine sahiptir. Aynı zamanda, lityum iyon pillerin değiştirilmesi için bir araştırma yönüdür, ancak net bir ticarileştirme yolu yoktur. Son zamanlarda popüler hale gelen Hintli bir şirket, gelecek yıl alüminyum iyon pillerin üretimini ticarileştireceğini ve 10 MW'lık bir enerji depolama ünitesi kuracağını duyurdu. Bekleyelim ve görelim.
bekle ve gör
Şarj edilebilir metal-kükürt/oksijen/hava pilleri: iyon pillerden daha yüksek enerji yoğunluğuna sahip lityum-kükürt, lityum-oksijen/hava, sodyum-kükürt, şarj edilebilir alüminyum-hava pilleri vb. dahil. Mevcut ticarileştirme temsilcisi, sodyum-kükürt pillerdir. NGK şu anda sodyum-kükürt akü sistemlerinin lider tedarikçisidir. İşletmeye alınan devasa ölçek, Birleşik Arap Emirlikleri'nde 108MW/648MWh sodyum-kükürt pil enerji depolama sistemidir.
- Kimyasal enerji depolama: On yıllar önce Schrödinger, yaşamın negatif entropi edinmeye bağlı olduğunu yazmıştı. Ancak dış enerjiye güvenmiyorsanız, entropi artacaktır, bu nedenle yaşam gücü almalıdır. Hayat yolunu bulur ve enerji depolamak için bitkiler fotosentez yoluyla güneş enerjisini organik maddede kimyasal enerjiye dönüştürür. Kimyasal enerji depolaması en başından beri doğal bir seçim olmuştur. Kimyasal enerji depolama, voltları elektrik yığınlarına dönüştürdüğü için insanlar için sağlam bir enerji depolama yöntemi olmuştur. Yine de, büyük ölçekli enerji depolamasının ticari kullanımı yeni başlamıştır.
Hidrojen depolama, metanol, vb.: Hidrojen enerjisi, yüksek enerji yoğunluğu, temizlik ve çevre koruma gibi olağanüstü avantajlara sahiptir ve gelecekte ideal bir enerji kaynağı olarak yaygın olarak kabul edilmektedir. Hidrojen üretimi → hidrojen depolama → yakıt hücresi yolu şimdiden yolda. Şu anda ülkemde, Pekin'deki dünyanın en büyük hidrojen yakıt ikmal istasyonu da dahil olmak üzere, dünyanın en iyileri arasında yer alan 100'den fazla hidrojen yakıt ikmal istasyonu inşa edildi. Bununla birlikte, hidrojen depolama teknolojisinin sınırlamaları ve bir hidrojen patlaması riski nedeniyle, metanol tarafından temsil edilen dolaylı hidrojen depolaması, Li Can'ın Dalian Enstitüsü'ndeki ekibinin "sıvı güneş ışığı" teknolojisi gibi gelecekteki enerji için önemli bir yol olabilir. Kimya Bölümü, Çin Bilimler Akademisi.
Metal-hava birincil piller: yüksek teorik enerji yoğunluğuna sahip alüminyum-hava pilleri ile temsil edilir, ancak ticarileştirmede çok az ilerleme vardır. Birçok raporda adı geçen temsilci firma Phinergy, araçlarında alüminyum-hava pilleri kullandı. Bin mil, enerji depolamada lider çözüm, şarj edilebilir çinko-hava pilleridir.
