Ringkesan panyimpenan energi komersial

Energi sing bisa dianyari minangka bagean penting saka rencana jangka panjang netralitas karbon. Ora preduli saka fusi nuklir sing bisa dikontrol, pertambangan ruang angkasa, lan pangembangan sumber daya tenaga hidro kanthi skala gedhe sing ora duwe rute komersial ing jangka pendek, energi angin, lan energi surya saiki dadi sumber energi sing bisa dianyari. Nanging, padha diwatesi dening sumber daya angin lan cahya. Panyimpenan energi bakal dadi bagean penting kanggo panggunaan energi ing mangsa ngarep. Artikel iki lan artikel sabanjure bakal kalebu teknologi panyimpenan energi komersial skala gedhe, utamane fokus ing kasus implementasine.

Ing taun-taun pungkasan, pambangunan sistem panyimpenan energi kanthi cepet nggawe sawetara data kepungkur ora bisa migunani maneh, kayata "panyimpenan energi udara kompresi peringkat nomer loro kanthi total kapasitas terpasang 440MW, lan baterei natrium-sulfur peringkat katelu, kanthi skala kapasitas total. saka 440 MW. 316MW" etc. Kajaba iku, warta sing Huawei wis mlebu ing donya "paling gedhe" project panyimpenan energi karo 1300MWh akeh banget. Nanging, miturut data sing ana, 1300MWh dudu proyek panyimpenan energi sing paling penting ing saindenging jagad. Proyek panyimpenan energi paling gedhe ing tengah kalebu panyimpenan pompa. Kanggo teknologi panyimpenan energi fisik kayata panyimpenan energi uyah, ing kasus panyimpenan energi elektrokimia, 1300MWh dudu proyek sing paling penting (bisa uga dadi masalah kaliber statistik). Kapasitas saiki Moss Landing Energy Storage Center wis tekan 1600MWh (kalebu 1200MWh ing fase kapindho, 400MWh ing fase kapindho). Isih, entri Huawei wis nyorot industri panyimpenan energi ing panggung.

Saiki, teknologi panyimpenan energi komersial lan potensial bisa diklasifikasikake dadi panyimpenan energi mekanik, panyimpenan energi termal, panyimpenan energi listrik, panyimpenan energi kimia, lan panyimpenan energi elektrokimia. Fisika lan kimia sejatine padha, mula ayo digolongake miturut pamikiran para leluhur kita saiki.

1. Panyimpenan energi mekanik / panyimpenan termal lan panyimpenan kadhemen

Panyimpenan pompa:

Ana loro reservoir ndhuwur lan ngisor, mompa banyu menyang reservoir ndhuwur sajrone panyimpenan energi lan draining banyu menyang reservoir ngisor nalika pembangkit listrik. Teknologi wis diwasa. Ing pungkasan taun 2020, kapasitas terpasang global saka kapasitas panyimpenan pompa yaiku 159 yuta kilowatt, kanthi 94% saka total kapasitas panyimpenan energi. Saiki, negaraku wis ngoperasikake 32.49 yuta kilowatt stasiun daya panyimpenan pompa; ukuran lengkap stasiun daya panyimpenan pumped ing construction punika 55.13 yuta kilowatt. Skala sing dibangun lan sing dibangun ana rangking pisanan ing donya. Kapasitas sing dipasang ing stasiun daya panyimpenan energi bisa tekan ewu MW, pembangkit listrik taunan bisa nganti pirang-pirang milyar kWh, lan kacepetan wiwitan ireng bisa nganti sawetara menit. Saiki, stasiun daya panyimpenan energi paling gedhe sing beroperasi ing China, Hebei Fengning Pumped Storage Power Station, nduweni kapasitas terpasang 3.6 yuta kilowatt lan kapasitas pembangkit listrik tahunan 6.6 milyar kWh (sing bisa nyerep 8.8 milyar kWh keluwihan daya, kanthi efisiensi kira-kira 75%). Wektu wiwitan ireng 3-5 menit. Sanajan panyimpenan pompa umume dianggep duwe kekurangan pilihan situs sing winates, siklus investasi sing dawa, lan investasi sing signifikan, nanging isih dadi teknologi sing paling diwasa, operasi sing paling aman, lan biaya panyimpenan energi sing paling murah. Administrasi Energi Nasional wis ngrilis Rencana Pembangunan Jangka Menengah lan Jangka Panjang kanggo Panyimpenan Pompa (2021-2035).

Ing 2025, ukuran total produksi panyimpenan pompa bakal luwih saka 62 yuta kilowatt; ing 2030, ukuran produksi lengkap bakal kira-kira 120 yuta kilowatt; ing 2035, industri panyimpenan pompa modern sing nyukupi kabutuhan proporsi dhuwur lan pangembangan energi anyar kanthi skala gedhe bakal dibentuk.

Hebei Fengning Pumped Storage Power Station - Lower Reservoir

Panyimpenan energi udara sing dikompres:

Nalika beban listrik kurang, udhara dikompress lan disimpen kanthi listrik (biasane dianakake ing guwa uyah ing lemah, guwa alam, lan liya-liyane). Nalika konsumsi listrik mundhak, hawa tekanan dhuwur dibebasake kanggo nyopir generator kanggo ngasilake listrik.

panyimpenan energi udara kompres

Panyimpenan energi udara sing dikompres umume dianggep minangka teknologi paling cocog nomer loro kanggo panyimpenan energi skala gedhe GW sawise panyimpenan pompa. Nanging, diwatesi dening kahanan pilihan situs sing luwih ketat, biaya investasi sing dhuwur, lan efisiensi panyimpenan energi tinimbang panyimpenan pompa. Kurang, kemajuan komersial panyimpenan energi udara kompres alon. Nganti September taun iki (2021), proyek panyimpenan energi udara terkompresi skala gedhe pertama ing negaraku - Jiangsu Jintan Salt Cave Compressed Air Energy Storage National Test Demonstration Project, wis disambungake menyang kothak. Kapasitas sing dipasang ing tahap pertama proyek kasebut yaiku 60MW, lan efisiensi konversi daya kira-kira 60%; skala konstruksi jangka panjang proyek kasebut bakal tekan 1000MW. Ing Oktober 2021, sistem panyimpenan energi udara tekan maju 10 MW sing dibangun kanthi mandiri dening negaraku disambungake menyang jaringan ing Bijie, Guizhou. Bisa ngomong yen dalan komersial panyimpenan energi udhara kompak wis diwiwiti, nanging masa depan janjeni.

Proyek panyimpenan energi udara tekan Jintan.

Simpenan energi uyah cair:

Panyimpenan energi uyah molten, umume digabungake karo pembangkit listrik termal surya, konsentrasi sinar matahari lan nyimpen panas ing uyah molten. Nalika ngasilake listrik, panas uyah molten digunakake kanggo ngasilake listrik, lan umume ngasilake uap kanggo nyopir generator turbin.

panyimpenan panas uyah molten

Padha bengok-bengok Hi-Tech Dunhuang 100MW molten salt tower solar thermal power station in China paling gedhe solar thermal power station. Proyek CSP Delingha 135 MW kanthi kapasitas terpasang luwih gedhe wis diwiwiti. Wektu panyimpenan energi bisa nganti 11 jam. Total investasi proyek kasebut yaiku 3.126 milyar yuan. Direncanakake bakal disambungake kanthi resmi menyang jaringan kasebut sadurunge 30 September 2022, lan bisa ngasilake listrik udakara 435 yuta kWh saben taun.

Stasiun CSP Dunhuang

Teknologi panyimpenan energi fisik kalebu panyimpenan energi flywheel, panyimpenan energi cold storage, lsp.

2. Panyimpenan energi listrik:

Supercapacitor: Diwatesi dening Kapadhetan energi kurang (deleng ing ngisor iki) lan swasana ati abot, saiki mung digunakake ing sawetara cilik saka Recovery energi kendaraan, cepet cukur puncak, lan ngisi lembah. Aplikasi sing umum yaiku Shanghai Yangshan Deepwater Port, ing ngendi 23 crane nduwe pengaruh sing signifikan ing jaringan listrik. Kanggo nyuda dampak crane ing jaringan listrik, sistem panyimpenan energi supercapacitor 3MW / 17.2KWh dipasang minangka sumber cadangan, sing bisa terus nyedhiyakake pasokan listrik 20s.

panyimpenan energi superconducting: tilar

3. Panyimpenan energi elektrokimia:

Artikel iki nggolongake panyimpenan energi elektrokimia komersial menyang kategori ing ngisor iki:

Baterei timbal-asam, timbal-karbon

baterei aliran

Baterei metal-ion, kalebu baterei lithium-ion, baterei sodium-ion, lsp.

Baterei Metal-Sulfur/Oksigen/Udara sing bisa diisi ulang

liyane

Baterei timbal-asam lan timbal-karbon: Minangka teknologi panyimpenan energi sing diwasa, baterei timbal-asam akeh digunakake ing wiwitan mobil, sumber daya serep kanggo pembangkit listrik stasiun pangkalan komunikasi, lan liya-liyane. Sawise elektroda negatif Pb saka baterei asam timbal. wis doped karo bahan karbon, baterei timbal-karbon bisa èfèktif nambah masalah over-discharge. Miturut laporan taunan Tianneng 2020, proyek panyimpenan energi timbal-karbon timbal-karbon 12MW/48MWh Negara Grid Zhicheng (Jinling Substation) sing rampung dening perusahaan kasebut minangka stasiun tenaga listrik panyimpenan energi timbal-karbon super-gedhe pisanan ing Provinsi Zhejiang lan malah ing saindenging negara.

Baterei aliran: Baterei aliran biasane kasusun saka cairan sing disimpen ing wadhah sing mili liwat elektroda. Pangisian daya lan discharge rampung liwat membran pertukaran ion; deleng gambar ing ngisor iki.

Skema aliran baterei

Ing arah baterei aliran kabeh-vanadium sing luwih wakil, proyek Guodian Longyuan, 5MW / 10MWh, rampung dening Institut Fisika Kimia Dalian lan Panyimpenan Energi Dalian Rongke, minangka sistem panyimpenan energi baterei kabeh-vanadium paling ekstensif ing donya ing wektu sing, kang saiki ing construction Sistem panyimpenan energi baterei all-vanadium redox aliran luwih gedhe-ukuran tekan 200MW/800MWh.

Baterei logam-ion: teknologi panyimpenan energi elektrokimia sing paling cepet tuwuh lan paling akeh digunakake. Ing antarane, baterei lithium-ion umume digunakake ing elektronik konsumen, baterei daya, lan lapangan liyane, lan aplikasi ing panyimpenan energi uga saya tambah. Kalebu proyek Huawei sadurunge sing lagi dibangun sing nggunakake panyimpenan energi baterei lithium-ion, proyek panyimpenan energi baterei lithium-ion paling gedhe sing dibangun nganti saiki yaiku stasiun panyimpenan energi Moss Landing sing dumadi saka Phase I 300MW/1200MWh lan Phase II 100MW/400MWh, a total 400MW/1600MWh.

Baterei Litium-Ion

Amarga watesan kapasitas lan biaya produksi lithium, ngganti ion natrium kanthi kapadhetan energi sing relatif kurang nanging cadangan sing akeh bakal nyuda rega wis dadi jalur pangembangan baterei lithium-ion. Prinsip lan bahan utama padha karo baterei lithium-ion, nanging durung diindustrialisasi kanthi skala gedhe. , sistem panyimpenan energi baterei sodium-ion sijine menyang operasi ing laporan ana mung katon ukuran 1MWh.

Baterei aluminium-ion nduweni karakteristik kapasitas teoretis sing dhuwur lan cadangan sing akeh. Iki uga minangka arah riset kanggo ngganti baterei lithium-ion, nanging ora ana rute komersialisasi sing jelas. Perusahaan India sing wis populer bubar ngumumake bakal nggawe komersial produksi baterei aluminium-ion taun ngarep lan bakal mbangun unit panyimpenan energi 10MW. Ayo kita ngenteni lan ndeleng.

ngenteni lan ndeleng

Baterei logam-sulfur/oksigen/udhara sing bisa diisi ulang: kalebu lithium-sulfur, lithium-oksigen/udhara, sodium-sulfur, baterei aluminium-udhara sing bisa diisi ulang, lsp, kanthi kapadhetan energi sing luwih dhuwur tinimbang baterei ion. Perwakilan komersialisasi saiki yaiku baterei natrium-sulfur. NGK saiki dadi pemasok utama sistem baterei natrium-sulfur. Skala gedhe banget sing wis ditindakake yaiku sistem panyimpenan energi baterei natrium-sulfur 108MW/648MWh ing Uni Emirat Arab.

4. Panyimpenan energi kimia: Puluhan taun kepungkur, Schrödinger nulis manawa urip gumantung saka entuk entropi negatif. Nanging yen sampeyan ora ngandelake energi eksternal, entropi bakal mundhak, mula urip kudu njupuk kekuwatan. Urip nemokake cara, lan kanggo nyimpen energi, tetanduran ngowahi energi solar dadi energi kimia ing bahan organik liwat fotosintesis. Panyimpenan energi kimia wis dadi pilihan alami wiwit wiwitan. Panyimpenan energi kimia wis dadi cara panyimpenan energi sing kuat kanggo manungsa wiwit nggawe volt dadi tumpukan listrik. Nanging, panggunaan komersial panyimpenan energi skala gedhe wis diwiwiti.

Panyimpenan hidrogen, metanol, lsp.: Energi hidrogen nduweni kaluwihan sing luar biasa yaiku kapadhetan energi sing dhuwur, kebersihan, lan perlindungan lingkungan lan dianggep minangka sumber energi sing cocog ing mangsa ngarep. Rute produksi hidrogen → panyimpenan hidrogen → sel bahan bakar wis ana ing dalan. Saiki, luwih saka 100 stasiun ngisi bahan bakar hidrogen wis dibangun ing negaraku, peringkat antarane paling dhuwur ing donya, kalebu stasiun ngisi bahan bakar hidrogen paling gedhe ing donya ing Beijing. Nanging, amarga watesan teknologi panyimpenan hidrogen lan risiko bledosan hidrogen, panyimpenan hidrogen ora langsung sing diwakili dening metanol bisa uga dadi jalur penting kanggo energi ing mangsa ngarep, kayata teknologi "sinar srengenge cair" saka tim Li Can ing Institut Dalian. saka Chemistry, Chinese Academy of Sciences.

Baterei utami logam-udhara: diwakili dening baterei aluminium-udhara kanthi kapadhetan energi teoritis sing dhuwur, nanging ora ana kemajuan ing komersialisasi. Phinergy, perusahaan perwakilan sing kasebut ing pirang-pirang laporan, nggunakake baterei aluminium-udhara kanggo kendharaan. Siji ewu mil, solusi utama ing panyimpenan energi yaiku baterei seng-air sing bisa diisi ulang.