Oorsig oor kommersiële energieberging

Hernubare energie is 'n noodsaaklike deel van die langtermynplan vir koolstofneutraliteit. Ongeag die beheerbare kernfusie, ruimtemynbou en grootskaalse volwasse ontwikkeling van hidrokragbronne wat nie op kort termyn 'n kommersiële roete het nie, is windenergie en sonenergie tans die mees belowende hernubare energiebronne. Tog word hulle beperk deur wind- en ligte hulpbronne. Energieberging sal 'n noodsaaklike deel van toekomstige energiebenutting wees. Hierdie artikel en daaropvolgende artikels sal grootskaalse kommersiële energiebergingstegnologieë insluit, wat hoofsaaklik op implementeringsgevalle fokus.

In onlangse jare het die vinnige konstruksie van energiebergingstelsels sommige vorige data nie meer nuttig gemaak nie, soos "berging van saamgeperste lug energie op die tweede plek met 'n totale geïnstalleerde kapasiteit van 440MW, en natrium-swaelbatterye derde posisie, met 'n totale kapasiteitskaal van 440 MW. 316MW" ens. Boonop is die nuus dat Huawei die wêreld se "grootste" energiebergingsprojek met 1300MWh onderteken het, oorweldigend. Volgens die bestaande data is 1300MWh egter nie die belangrikste energiebergingsprojek wêreldwyd nie. Die sentrale grootste energiebergingsprojek behoort aan pompberging. Vir fisiese energiebergingtegnologieë soos soutenergieberging, in die geval van elektrochemiese energieberging, is 1300MWh nie die belangrikste projek nie (dit kan ook 'n kwessie van statistiese kaliber wees). Die huidige kapasiteit van Moss Landing Energy Storage Centre het 1600MWh bereik (insluitend 1200MWh in die tweede fase, 400MWh in die tweede fase). Tog het Huawei se toetrede die energiebergingsbedryf op die verhoog gelig.

Tans kan gekommersialiseerde en potensiële energiebergingstegnologieë geklassifiseer word in meganiese energieberging, termiese energieberging, elektriese energieberging, chemiese energieberging en elektrochemiese energieberging. Fisika en chemie is in wese dieselfde, so kom ons klassifiseer hulle vir eers volgens die denke van ons voorgangers.

1. Meganiese energieberging / termiese berging en koelberging

Gepompte berging:

Daar is twee boonste en onderste reservoirs, wat water na die boonste reservoir pomp tydens energieberging en water na die onderste reservoir dreineer tydens kragopwekking. Die tegnologie is volwasse. Teen die einde van 2020 was die wêreldwye geïnstalleerde kapasiteit van gepompte bergingskapasiteit 159 miljoen kilowatt, wat 94% van die totale energiebergingskapasiteit uitmaak. Tans het my land 'n totaal van 32.49 miljoen kilowatt se pompopgaarkragstasies in werking gestel; die volle skaal van pompopgaarkragstasies in aanbou is 55.13 miljoen kilowatt. Die skaal van beide gebou en onder konstruksie is eerste in die wêreld. 'n Energiebergingskragstasie se geïnstalleerde kapasiteit kan duisende MW bereik, die jaarlikse kragopwekking kan etlike miljarde kWh bereik, en die swart aansitspoed kan in die orde van 'n paar minute wees. Tans het die grootste energiebergingskragstasie wat in China in werking is, Hebei Fengning Pumped Storage Power Station, 'n geïnstalleerde kapasiteit van 3.6 miljoen kilowatt en 'n jaarlikse kragopwekkingskapasiteit van 6.6 miljard kWh (wat 8.8 miljard kWh se oortollige krag kan absorbeer, met 'n doeltreffendheid van ongeveer 75%. Swart begintyd 3-5 minute. Alhoewel pompberging oor die algemeen beskou word as die nadele van beperkte terreinkeuse, lang beleggingsiklus en aansienlike belegging, is dit steeds die mees volwasse tegnologie, die veiligste werking en die laagste koste-energiebergingsmiddel. Die Nasionale Energie-administrasie het die Medium- en Langtermyn Ontwikkelingsplan vir Pompberging (2021-2035) vrygestel.

Teen 2025 sal die totale produksieskaal van gepompte berging meer as 62 miljoen kilowatt wees; teen 2030 sal die volle produksieskaal ongeveer 120 miljoen kilowatt wees; teen 2035 sal 'n moderne pompbergingsbedryf gevorm word wat aan die behoeftes van hoë-proporsie en grootskaalse ontwikkeling van nuwe energie voldoen.

Hebei Fengning Gepompte Stoorkragstasie - Onderste Reservoir

Berging van saamgeperste lug energie:

Wanneer die elektrisiteitslading laag is, word die lug saamgepers en deur elektrisiteit gestoor (gewoonlik gehou in ondergrondse soutgrotte, natuurlike grotte, ens.). Wanneer die elektrisiteitsverbruik 'n hoogtepunt bereik, word die hoëdruklug vrygestel om die kragopwekker aan te dryf om elektrisiteit op te wek.

saamgeperste lug energie berging

Die berging van saamgeperste lugenergie word oor die algemeen beskou as die tweede mees geskikte tegnologie vir grootskaalse energieberging op GW-skaal na gepompte berging. Tog word dit beperk deur sy strenger terreinkeusevoorwaardes, hoë beleggingskoste en energiebergingsdoeltreffendheid as gepompte berging. Laag, die kommersiële vordering van saamgeperste lug energie berging is stadig. Tot September vanjaar (2021) is my land se eerste grootskaalse saamgeperste lug-energiebergingsprojek - Jiangsu Jintan Salt Cave Compressed Air Energy Storage National Test Demonstration Project, pas aan die netwerk gekoppel. Die geïnstalleerde kapasiteit van die eerste fase van die projek is 60MW, en die kragomskakelingsdoeltreffendheid is ongeveer 60%; die langtermyn konstruksie skaal van die projek sal 1000MW bereik. In Oktober 2021 is die eerste 10 MW gevorderde saamgeperste lug-energiebergingstelsel wat onafhanklik deur my land ontwikkel is, aan die netwerk in Bijie, Guizhou, gekoppel. Dit kan sê dat die kommersiële pad van kompakte lugenergieberging pas begin het, maar die toekoms is belowend.

Jintan saamgeperste lug energie berging projek.

Gesmelte sout energie berging:

Gesmelte soutenergieberging, oor die algemeen gekombineer met termiese sonkragopwekking, konsentreer sonlig en stoor hitte in gesmelte sout. Wanneer elektrisiteit opgewek word, word gesmelte southitte gebruik om elektrisiteit op te wek, en die meeste van hulle genereer stoom om 'n turbinegenerator aan te dryf.

gesmelte sout hitte berging

Hulle het geskreeu Hi-Tech Dunhuang 100MW gesmelte sout toring sonkrag-termiese kragstasie in China se grootste sonkrag-termiese kragstasie. Die Delingha 135 MW CSP-projek met 'n groter geïnstalleerde kapasiteit het begin bou. Sy energiebergingstyd kan 11 uur bereik. Die totale belegging van die projek is 3.126 miljard yuan. Daar word beplan om voor 30 September 2022 amptelik aan die netwerk gekoppel te word, en dit kan jaarliks ​​sowat 435 miljoen kWh elektrisiteit opwek.

Dunhuang CSP-stasie

Fisiese energiebergingstegnologie sluit in vliegwielenergieberging, kouebergingenergieberging, ens.

2. Elektriese energie berging:

Superkapasitor: Beperk deur sy lae energiedigtheid (verwys hieronder) en erge selfontlading, word dit tans slegs gebruik in 'n klein reeks voertuigenergieherwinning, oombliklike piekskeer en valleivul. Tipiese toepassings is Sjanghai Yangshan Deepwater Port, waar 23 hyskrane die kragnetwerk aansienlik beïnvloed. Om die impak van hyskrane op die kragnetwerk te verminder, word 'n 3MW/17.2KWh-superkapasitor energiebergingstelsel geïnstalleer as 'n rugsteunbron, wat deurlopend 'n 20s elektrisiteitstoevoer kan verskaf.

Supergeleidende energieberging: weggelaat

3. Elektrochemiese energieberging:

Hierdie artikel klassifiseer kommersiële elektrochemiese energieberging in die volgende kategorieë:

Lood-suur, lood-koolstof batterye

vloei battery

Metaal-ioon batterye, insluitend litium-ioon batterye, natrium-ioon batterye, ens.

Herlaaibare metaal-swael/suurstof/lugbatterye

ander

Lood-suur- en lood-koolstofbatterye: As 'n volwasse energiebergingstegnologie word loodsuurbatterye wyd gebruik in motoropstart, rugsteunkragtoevoer vir kommunikasiebasisstasiekragsentrales, ens. Na die Pb negatiewe elektrode van die loodsuurbattery is gedoteer met koolstofmateriaal, kan die lood-koolstofbattery die oorontladingsprobleem effektief verbeter. Volgens Tianneng se 2020-jaarverslag is die State Grid Zhicheng (Jinling Substasie) 12MW/48MWh lood-koolstof-energiebergingsprojek wat deur die maatskappy voltooi is, die eerste supergroot lood-koolstof-energiebergingskragstasie in die Zhejiang-provinsie en selfs die hele land.

Vloeibattery: Die vloeibattery bestaan ​​gewoonlik uit vloeistof wat in 'n houer gestoor word wat deur die elektrodes vloei. Die lading en ontlading word deur die ioonuitruilmembraan voltooi; verwys na die figuur hieronder.

Vloei battery skematiese

In die rigting van die meer verteenwoordigende volvanadiumvloeibattery, was die Guodian Longyuan, 5MW/10MWh-projek, voltooi deur die Dalian Instituut vir Chemiese Fisika en Dalian Rongke Energieberging, die mees uitgebreide volvanadiumvloeibattery-energiebergingstelsel in die wêreld op daardie tydstip, wat tans in aanbou is Die groterskaalse vanadium redoksvloeibattery-energiebergingstelsel bereik 200MW/800MWh.

Metaal-ioonbattery: die vinnigste groeiende en mees gebruikte elektrochemiese energiebergingstegnologie. Onder hulle word litiumioonbatterye algemeen gebruik in verbruikerselektronika, kragbatterye en ander velde, en hul toepassings in energieberging neem ook toe. Insluitend die vorige Huawei-projekte onder konstruksie wat litium-ioon-battery-energieberging gebruik, is die grootste litium-ioon-battery-energiebergingsprojek wat tot dusver gebou is, die Moss Landing-energiebergingstasie wat bestaan ​​uit Fase I 300MW/1200MWh en Fase II 100MW/400MWh, 'n totaal van 400MW/1600MWh.

Litium-ion battery

As gevolg van die beperking van litiumproduksievermoë en -koste, het die vervanging van natriumione met relatief lae energiedigtheid, maar oorvloedige reserwes na verwagting die prys verlaag, 'n ontwikkelingspad vir litium-ioonbatterye geword. Die beginsel en primêre materiale is soortgelyk aan litium-ioon-batterye, maar dit is nog nie op groot skaal geïndustrialiseer nie. , die natrium-ioon-battery-energiebergingstelsel wat in bestaande verslae in werking gestel is, het slegs 'n skaal van 1MWh gesien.

Aluminium-ioonbatterye het die kenmerke van hoë teoretiese kapasiteit en oorvloedige reserwes. Dit is ook 'n navorsingsrigting om litiumioonbatterye te vervang, maar daar is geen duidelike kommersialiseringsroete nie. ’n Indiese maatskappy wat onlangs gewild geword het, het aangekondig dat hy volgende jaar die vervaardiging van aluminium-ioonbatterye gaan kommersialiseer en ’n 10MW-energiebergingseenheid sal bou. Laat ons wag en sien.

wag en sien

Herlaaibare metaal-swael/suurstof/lug-batterye: insluitend litium-swael, litium-suurstof/lug, natrium-swael, herlaaibare aluminium-lugbatterye, ens., met hoër energiedigtheid as ioonbatterye. Die huidige verteenwoordiger van kommersialisering is natrium-swael batterye. NGK is tans die voorste verskaffer van natrium-swael batterystelsels. Die enorme skaal wat in werking gestel is, is 'n 108MW/648MWh natrium-swael-battery-energiebergingstelsel in die Verenigde Arabiese Emirate.

4. Berging van chemiese energie: Dekades gelede het Schrödinger geskryf dat lewe afhanklik is van die verkryging van negatiewe entropie. Maar as jy nie op eksterne energie staatmaak nie, sal entropie toeneem, so lewe moet krag inneem. Lewe vind sy weg, en om energie te stoor, sit plante sonenergie om in chemiese energie in organiese materiaal deur fotosintese. Berging van chemiese energie was van die begin af 'n natuurlike keuse. Chemiese energieberging is 'n robuuste energiebergingsmetode vir mense sedert dit volts in elektriese stapels gemaak het. Tog het die kommersiële benutting van grootskaalse energieberging pas begin.

Waterstofberging, metanol, ens.: Waterstofenergie het die uitstaande voordele van hoë energiedigtheid, netheid en omgewingsbeskerming en word wyd beskou as 'n ideale energiebron in die toekoms. Die roete van waterstofproduksie→waterstofberging→brandstofsel is reeds op pad. Tans is meer as 100 waterstofvulstasies in my land gebou, wat onder die tops ter wêreld is, insluitend die wêreld se grootste waterstofvulstasie in Beijing. As gevolg van die beperkings van waterstofbergingstegnologie en die risiko van 'n waterstofontploffing, kan indirekte waterstofberging wat deur metanol verteenwoordig word ook 'n noodsaaklike pad vir toekomstige energie wees, soos die "vloeibare sonlig"-tegnologie van Li Can se span by die Dalian Instituut van Chemie, Chinese Akademie vir Wetenskappe.

Metaal-lug primêre batterye: verteenwoordig deur aluminium-lug batterye met hoë teoretiese energiedigtheid, maar daar is min vordering in kommersialisering. Phinergy, 'n verteenwoordigende maatskappy wat in baie verslae genoem word, het aluminium-lugbatterye vir sy voertuie gebruik. Eenduisend myl, die toonaangewende oplossing in energieberging is herlaaibare sink-lugbatterye.