Kommersiya enerjisinin saxlanmasına ümumi baxış

Bərpa olunan enerji karbon neytrallığı üçün uzunmüddətli planın vacib hissəsidir. Nəzarət edilə bilən nüvə birləşməsindən, kosmik mədənçilikdən və qısa müddətdə kommersiya marşrutu olmayan hidroenergetika resurslarının genişmiqyaslı yetkin işlənməsindən asılı olmayaraq, külək enerjisi və günəş enerjisi hazırda ən perspektivli bərpa olunan enerji mənbələridir. Yenə də onlar külək və işıq resursları ilə məhdudlaşır. Enerjinin saxlanması gələcək enerji istifadəsinin vacib hissəsi olacaqdır. Bu məqalə və sonrakı məqalələr əsasən həyata keçirmə hallarına diqqət yetirməklə, irimiqyaslı kommersiya enerji saxlama texnologiyalarını əhatə edəcək.

Son illərdə enerji saxlama sistemlərinin sürətli qurulması bəzi keçmiş məlumatları artıq faydalı etmir, məsələn, "sıxılmış hava enerjisi anbarı ümumi quraşdırılmış gücü 440 MVt olan ikinci, natrium-kükürdlü akkumulyatorlar isə ümumi tutum miqyasına görə üçüncü yerdədir" 440 MVt. 316 MVt" və s. Bundan əlavə, Huawei-nin 1300 MWh ilə dünyanın "ən böyük" enerji saxlama layihəsinə imza atması xəbəri böyükdür. Bununla belə, mövcud məlumatlara görə, 1300 MVt-saat qlobal miqyasda ən əhəmiyyətli enerji saxlama layihəsi deyil. Ən böyük mərkəzi enerji anbarı layihəsi nasosla işləyən anbara aiddir. Duz enerjisinin saxlanması kimi fiziki enerji saxlama texnologiyaları üçün, elektrokimyəvi enerjinin saxlanması vəziyyətində, 1300 MVt-saat ən əhəmiyyətli layihə deyil (bu həm də statistik kalibr məsələsi ola bilər). Moss Landing Enerji Saxlama Mərkəzinin hazırkı gücü 1600 MVt/saata çatmışdır (o cümlədən ikinci mərhələdə 1200 MVt, ikinci mərhələdə 400 MVt). Yenə də Huawei-nin girişi səhnədə enerji saxlama sənayesini diqqətə çatdırdı.

Hal-hazırda kommersiyalaşdırılmış və potensial enerji saxlama texnologiyaları mexaniki enerjinin saxlanması, istilik enerjisinin saxlanması, elektrik enerjisinin saxlanması, kimyəvi enerjinin saxlanması və elektrokimyəvi enerjinin saxlanması kimi təsnif edilə bilər. Fizika və kimya mahiyyətcə eynidir, ona görə də onları hələlik öz sələflərimizin təfəkkürünə görə təsnif edək.

1. Mexanik enerji saxlama / istilik saxlama və soyuq anbar

Pompalı saxlama:

İki yuxarı və aşağı su anbarı var, enerjinin saxlanması zamanı yuxarı su anbarına su vurulur və elektrik enerjisi istehsalı zamanı aşağı su anbarına axıdılır. Texnologiya yetkindir. 2020-ci ilin sonuna nasos anbarlarının qlobal quraşdırılmış gücü 159 milyon kilovat təşkil edib ki, bu da ümumi enerji saxlama gücünün 94%-ni təşkil edir. Hazırda ölkəm ümumi gücü 32.49 milyon kilovat olan nasos elektrik stansiyalarını istifadəyə verib; tikilməkdə olan nasoslu elektrik stansiyalarının tam həcmi 55.13 milyon kilovatdır. Həm tikilən, həm də tikilməkdə olanların miqyasına görə dünyada birinci yerdədir. Enerji saxlama elektrik stansiyasının quraşdırılmış gücü minlərlə MVt-a çata bilər, illik enerji istehsalı bir neçə milyard kilovatsaata çata bilər və qara başlanğıc sürəti bir neçə dəqiqə ola bilər. Hazırda Çində fəaliyyət göstərən ən böyük enerji saxlama elektrik stansiyası olan Hebei Fengning nasoslu elektrik stansiyasının quraşdırılmış gücü 3.6 milyon kilovat və illik 6.6 milyard kilovatsaat elektrik istehsal gücünə malikdir (bu, 8.8 milyard kilovatsaat artıq enerjini udmaq qabiliyyətinə malikdir. səmərəliliyi təxminən 75% ilə. Qara başlanğıc vaxtı 3-5 dəqiqə. Pompalı saxlama, ümumiyyətlə, məhdud sahə seçimi, uzun investisiya dövrü və əhəmiyyətli investisiya kimi çatışmazlıqlara malik hesab edilsə də, bu, hələ də ən yetkin texnologiya, ən təhlükəsiz əməliyyat və ən aşağı qiymətə enerji saxlama vasitəsidir. Milli Enerji Administrasiyası Pompa Anbarının Orta və Uzunmüddətli İnkişaf Planını (2021-2035) dərc edib.

2025-ci ilə qədər nasos anbarının ümumi istehsal miqyası 62 milyon kilovatdan çox olacaq; 2030-cu ilə qədər tam istehsal miqyası təxminən 120 milyon kilovat olacaq; 2035-ci ilə qədər yeni enerjinin yüksək proporsional və genişmiqyaslı inkişafı ehtiyaclarına cavab verən müasir nasoslu anbar sənayesi formalaşacaq.

Hebei Fengning nasoslu saxlama elektrik stansiyası - Aşağı su anbarı

Sıxılmış hava enerjisinin saxlanması:

Elektrik yükü az olduqda, hava sıxılır və elektrik enerjisi ilə saxlanılır (adətən yeraltı duz mağaralarında, təbii mağaralarda və s. saxlanılır). Elektrik istehlakı pik həddə çatdıqda, generatoru elektrik enerjisi istehsal etmək üçün idarə etmək üçün yüksək təzyiqli hava buraxılır.

sıxılmış hava enerjisinin saxlanması

Sıxılmış hava enerjisinin saxlanması ümumiyyətlə nasosla yığılan anbardan sonra GW miqyaslı genişmiqyaslı enerjinin saxlanması üçün ən uyğun ikinci texnologiya hesab olunur. Bununla belə, o, nasosla doldurulan anbardan daha sərt yer seçimi şərtləri, yüksək investisiya dəyəri və enerji saxlama səmərəliliyi ilə məhdudlaşır. Aşağı, sıxılmış hava enerjisinin saxlanmasının kommersiya inkişafı yavaşdır. Bu ilin sentyabr ayına qədər (2021) ölkəmin ilk genişmiqyaslı sıxılmış hava enerjisi saxlama layihəsi - Jiangsu Jintan Duz Mağarası Sıxılmış Hava Enerji Saxlama Milli Test Nümayiş Layihəsi şəbəkəyə yeni qoşuldu. Layihənin birinci mərhələsinin quraşdırılmış gücü 60 MVt, enerjinin çevrilməsinin səmərəliliyi isə təxminən 60% təşkil edir; layihənin uzunmüddətli tikinti miqyası 1000 MVt-a çatacaq. 2021-ci ilin oktyabr ayında ölkəm tərəfindən müstəqil olaraq hazırlanmış ilk 10 MVt-lıq təkmil sıxılmış hava enerji saxlama sistemi Bijie, Guizhou şəhərində şəbəkəyə qoşuldu. Demək olar ki, yığcam hava enerjisinin saxlanması üçün kommersiya yolu yeni başlamışdır, lakin gələcək perspektivlidir.

Jintan sıxılmış hava enerji saxlama layihəsi.

Ərinmiş duzun enerji anbarı:

Ərimiş duzun enerji anbarı, ümumiyyətlə günəş istilik enerjisi istehsalı ilə birlikdə, günəş işığını cəmləşdirir və istiliyi ərimiş duzda saxlayır. Elektrik enerjisi istehsal edərkən, ərimiş duz istiliyindən elektrik enerjisi istehsal olunur və onların əksəriyyəti turbin generatorunu idarə etmək üçün buxar yaradır.

ərinmiş duz istilik anbarı

Onlar Çinin ən böyük günəş istilik elektrik stansiyasında Hi-Tech Dunhuang 100MW ərimiş duz qülləsi günəş istilik elektrik stansiyasını qışqırdılar. Daha böyük quraşdırılmış gücə malik Delingha 135 MVt CSP layihəsinin tikintisinə başlanılıb. Onun enerji saxlama müddəti 11 saata çata bilər. Layihənin ümumi investisiyası 3.126 milyard yuan təşkil edir. Onun 30-ci il sentyabrın 2022-dək rəsmi olaraq şəbəkəyə qoşulması planlaşdırılır və o, hər il 435 milyon kilovatsaata yaxın elektrik enerjisi istehsal edə bilər.

Dunhuang CSP Stansiyası

Fiziki enerji saxlama texnologiyalarına volan enerjisinin saxlanması, soyuducu anbar enerjisinin saxlanması və s.

2. Elektrik enerjisinin saxlanması:

Superkondensator: Aşağı enerji sıxlığı (aşağıya baxın) və ciddi öz-özünə boşalma ilə məhdudlaşır, hazırda yalnız kiçik bir sıra avtomobil enerjisinin bərpası, ani pik təraş və vadinin doldurulması üçün istifadə olunur. Tipik tətbiqlər Şanxay Yangshan Dərin Su Limanıdır, burada 23 kran elektrik şəbəkəsinə əhəmiyyətli dərəcədə təsir göstərir. Kranların elektrik şəbəkəsinə təsirini azaltmaq üçün ehtiyat mənbə kimi 3MW/17.2KWh superkondensator enerji saxlama sistemi quraşdırılmışdır ki, bu da davamlı olaraq 20 saniyəlik elektrik enerjisi təchizatını təmin edə bilər.

Superkeçirici enerjinin saxlanması: buraxılmışdır

3. Elektrokimyəvi enerjinin saxlanması:

Bu məqalə kommersiya elektrokimyəvi enerji saxlanmasını aşağıdakı kateqoriyalara təsnif edir:

Qurğuşun-turşu, qurğuşun-karbon batareyaları

axın batareya

Metal-ion batareyaları, o cümlədən litium-ion batareyaları, natrium-ion batareyaları və s.

Yenidən doldurulan metal-kükürd/oksigen/hava batareyaları

digər

Qurğuşun-turşu və qurğuşun-karbon akkumulyatorları: Yetkin enerji saxlama texnologiyası olaraq, qurğuşun-turşu akkumulyatorları avtomobil startaplarında geniş istifadə olunur, rabitə baza stansiyası elektrik stansiyaları üçün ehtiyat enerji təchizatı və s. Qurğuşun-turşu akkumulyatorunun Pb mənfi elektrodundan sonra. karbon materialları ilə aşqarlandıqda, qurğuşun-karbon batareyası həddindən artıq boşalma problemini effektiv şəkildə yaxşılaşdıra bilər. Tianneng-in 2020-ci il hesabatına görə, şirkət tərəfindən tamamlanan Dövlət Şəbəkəsi Zhicheng (Jinling Yarımstansiyası) 12MW/48MWh qurğuşun-karbon enerji saxlama layihəsi Zhejiang əyalətində və hətta bütün ölkədə ilk super böyük qurğuşun-karbon enerji saxlama elektrik stansiyasıdır.

Axın batareyası: Axın batareyası adətən elektrodlardan axan bir konteynerdə saxlanılan mayedən ibarətdir. Doldurma və boşalma ion mübadiləsi membranı vasitəsilə tamamlanır; aşağıdakı rəqəmə baxın.

Akkumulyatorun sxemi

Dalian Kimya Fizika İnstitutu və Dalian Rongke Enerji Saxlama İnstitutu tərəfindən tamamlanan Guodian Longyuan, 5MW/10MWh layihəsi, daha çox təmsil olunan tam vanadium axını batareyası istiqamətində, dünyada ən geniş tam vanadium axını batareyası enerji saxlama sistemi idi. Hal-hazırda tikilməkdə olan o dövrdə dünya, daha geniş miqyaslı tam vanadium-redoks axını batareyası enerji saxlama sistemi 200MW/800MWh çatır.

Metal-ion batareyası: ən sürətlə inkişaf edən və ən çox istifadə edilən elektrokimyəvi enerji saxlama texnologiyası. Onların arasında litium-ion batareyaları istehlakçı elektronikasında, enerji batareyalarında və digər sahələrdə geniş istifadə olunur və onların enerji saxlama sahəsində tətbiqləri də artır. Litium-ion batareyanın enerji anbarından istifadə edən tikilməkdə olan əvvəlki Huawei layihələri də daxil olmaqla, bu günə qədər tikilmiş ən böyük litium-ion batareya enerji saxlama layihəsi Faza I 300MW/1200MWh və Faza II 100MW/400MWh, bir fazadan ibarət Moss Landing enerji anbar stansiyasıdır. cəmi 400MW/1600MWh.

Lityum-ion batareyası

Litium istehsal gücü və dəyərinin məhdudlaşdırılması səbəbindən, natrium ionlarının nisbətən aşağı enerji sıxlığı ilə əvəz edilməsi, lakin qiymətin aşağı salınması üçün bol ehtiyatların olması litium-ion batareyaları üçün inkişaf yoluna çevrildi. Onun prinsipi və ilkin materialları litium-ion batareyalarına bənzəyir, lakin hələ də geniş miqyasda sənayeləşməyib. , mövcud hesabatlarda istifadəyə verilən natrium-ion batareya enerji saxlama sistemi yalnız 1MWh miqyasını gördü.

Alüminium-ion batareyaları yüksək nəzəri tutum və bol ehtiyat xüsusiyyətlərinə malikdir. Bu, həm də litium-ion batareyaları əvəz etmək üçün bir araşdırma istiqamətidir, lakin aydın ticarət marşrutu yoxdur. Bu yaxınlarda məşhurlaşan Hindistan şirkəti gələn il alüminium-ion batareyalarının istehsalını kommersiyalaşdıracağını və 10 MVt enerji saxlama qurğusu quracağını açıqladı. Gəlin gözləyək və görək.

gözləyin və baxın

Yenidən doldurulan metal-kükürd/oksigen/hava batareyaları: o cümlədən litium-kükürd, litium-oksigen/hava, natrium-kükürd, təkrar doldurulan alüminium-hava batareyaları və s., ion batareyalarından daha yüksək enerji sıxlığı ilə. Kommersiyalaşdırmanın hazırkı nümayəndəsi natrium-kükürdlü akkumulyatorlardır. NGK hazırda natrium-kükürdlü akkumulyator sistemlərinin aparıcı təchizatçısıdır. İstifadəyə verilmiş nəhəng miqyas, Birləşmiş Ərəb Əmirliklərində 108MW/648MWh natrium-kükürd batareyası enerji saxlama sistemidir.

4. Kimyəvi enerjinin saxlanması: Onilliklər əvvəl Şrödinger yazırdı ki, həyat mənfi entropiya əldə etməkdən asılıdır. Ancaq xarici enerjiyə güvənməsəniz, entropiya artacaq, buna görə də həyat güc almalıdır. Həyat öz yolunu tapır və enerji saxlamaq üçün bitkilər fotosintez yolu ilə günəş enerjisini üzvi maddələrdə kimyəvi enerjiyə çevirir. Kimyəvi enerjinin saxlanması əvvəldən təbii seçim olmuşdur. Kimyəvi enerjinin saxlanması, voltları elektrik yığınlarına çevirdiyindən insanlar üçün güclü enerji saxlama üsulu olmuşdur. Bununla belə, irimiqyaslı enerji anbarının kommersiya məqsədli istifadəsi yenicə başlamışdır.

Hidrogen anbarı, metanol və s.: Hidrogen enerjisi yüksək enerji sıxlığı, təmizlik və ətraf mühitin mühafizəsi kimi üstün üstünlüklərə malikdir və gələcəkdə ideal enerji mənbəyi kimi geniş şəkildə qəbul edilir. Hidrogen istehsalı → hidrogen anbarı → yanacaq elementi marşrutu artıq yoldadır. Hazırda mənim ölkəmdə 100-dən çox hidrogen yanacaqdoldurma məntəqəsi tikilib və bu məntəqələr dünyada ən yüksək yerlərdən birini tutur, o cümlədən Pekində dünyanın ən böyük hidrogen yanacaqdoldurma stansiyası. Bununla belə, hidrogen saxlama texnologiyasının məhdudiyyətləri və hidrogen partlayışı riski səbəbindən, metanol ilə təmsil olunan dolayı hidrogen anbarı da Dalian İnstitutundakı Li Can komandasının "maye günəş işığı" texnologiyası kimi gələcək enerji üçün vacib bir yol ola bilər. Kimya, Çin Elmlər Akademiyası.

Metal-hava əsas batareyaları: yüksək nəzəri enerji sıxlığına malik alüminium-hava batareyaları ilə təmsil olunur, lakin kommersiyalaşdırılmasında çox az irəliləyiş var. Bir çox hesabatlarda adı keçən nümayəndə şirkəti olan Phinergy, avtomobilləri üçün alüminium-hava batareyalarından istifadə etdi. Min mil, enerji saxlamada aparıcı həll təkrar doldurulan sink-hava batareyalarıdır.