Каковы технологии хранения энергии в интеллектуальной сети?

Технология накопления энергии во многих областях, включая энергосистему, имеет широкий спектр ИСПОЛЬЗОВАНИЯ, в рамках реструктуризации электроэнергетики в мире в последние годы для различных технологий накопления энергии открывает новые возможности для развития, использование этих технологий может лучше реализовать Управление энергопотреблением электроэнергетической системы, особенно в области возобновляемой энергии и распределенной генерации, этот эффект особенно очевиден, в традиционных сетях генерации, передачи и распределения новая технология также может быть использована. После краткого введения в основные принципы различных технологий накопления энергии и состояние их развития.

1 гидроаккумулятор

Насосная гидроаккумулирующая электростанция на верхнем и нижнем бьефах должна быть оборудована двумя резервуарами. При непиковой нагрузке насосное оборудование для накопления энергии, работающее в режиме двигателя, будет перекачивать воду в нижний резервуар выше по течению от резервуара. Во время пиковых нагрузок насосное оборудование для аккумулирования энергии в состоянии генератора использует накопленную воду в верхнем резервуаре для выработки электроэнергии. Некоторые гидроэлектростанции с высокой плотиной обладают емкостью для хранения воды, их можно использовать для диспетчеризации электроэнергии гидроаккумулирующей электростанцией. Использование шахты или другого пещерного подземного накопителя энергии с перекачкой технически осуществимо, иногда также можно использовать в качестве резервуара ниже по течению, океан. В 1999 году японцы построили первую гидроаккумулирующую электростанцию с морской водой.

Накачка накопителя энергии еще в 1890-х годах применялась в Италии и Швейцарии, в 1933 году реверсивные агрегаты (включая насос-турбину и электрогенератор), там скорость вращения можно регулировать с целью повышения эффективности энергоблока. Насосная гидроаккумулирующая электростанция может находиться в здании любой мощности, время высвобождения накопленной энергии может составлять от нескольких часов до нескольких дней, ее КПД составляет от 70% до 85%.

Накачивающее накопление энергии является наиболее широко используемым в электроэнергетической системе видом технологии накопления энергии, его основные области применения включают управление энергией, регулирование частоты и обеспечение резервной мощности системы. В настоящее время во всем мире в эксплуатации находится более 90 ГВт гидроаккумулирующих агрегатов, что составляет около 3% от общей установленной мощности в мире. Лимит гидроаккумулирующей электростанции используется более широко, важным ограничивающим фактором является длительный период строительства, большие инженерные инвестиции.

2 продвинутое хранение батареи Хранение энергии

По оценкам, мировой рыночный спрос на аккумуляторные батареи составляет около 15 миллиардов долларов в год с точки зрения промышленных батарей, таких как: используемые в ИБП, регулирование качества электроэнергии, запасные батареи и т. Д., Объем рынка до 5 миллиардов долларов. . В Соединенных Штатах, Европе и Азии предполагается создание предприятия по производству систем хранения энергии с высокоэффективными батареями. В течение последних 12-18 месяцев существующая производственная мощность линии по производству аккумуляторных батарей мощностью 300 МВт вводилась в эксплуатацию в год.

Свинцово-кислотные батареи - это самая старая и наиболее зрелая аккумуляторная технология. Это недорогая универсальная технология хранения энергии, которая может использоваться для регулирования качества электроэнергии, ИБП и т. Д. Однако, поскольку срок службы батареи невелик, что ограничивает ее применение в области управления энергопотреблением. Батарея ZnBr, разработанная в начале 1970-х годов компанией Exxon, после многих лет исследований и разработок, позволила создать большую емкость системы накопления энергии из ZnBr-батареи в один киловатт-час, а в ходе испытаний чистая эффективность составила 75%. В начале 1980-х годов в университете Нового Южного Уэльса, Австралия первыми установила батарею VRB, в настоящее время в Японии установлена батарея мощностью 500 кВт / 5 мВт? H VRB система хранения энергии, чистая эффективность достигает 85%.

В последние годы последовательно разрабатывались все виды батарей нового типа, которые применялись в энергосистемах. Британская компания REGENE sys Technologies использует батарею PSB для создания 15/120 мВт? Электростанция накопления энергии H, чистая эффективность около 75% .Батарея NaS имеет высокую эффективность накопления энергии (около 89%), в то же время также имеет способность выходной импульсной мощности, выходная импульсная мощность может достигать непрерывной номинальной мощности Значения за 30 с шесть раз, эта функция позволяет использовать аккумуляторы NaS одновременно для достижения пика регулирования качества электроэнергии и регулирования нагрузки в двух целях, чтобы повысить экономическую выгоду всего оборудования. В Японии принятие демонстрационных проектов аккумуляторов NaS аккумуляторов энергии имеет более 30, общая емкость аккумуляторов более 20 МВт, может использоваться для 8 часов ежедневного регулирования пиковой нагрузки долины.

По сравнению с другими батареями, литий-ионные батареи Основным преимуществом является высокая плотность хранения энергии.

(300 ~ 400 кВт · ч / м3, 130 кВт · ч / т), эффективность накопления энергии (почти 100%) и длительный срок службы (каждый разряд перезаряжается 3000 раз, что составляет менее 80% накопления энергии). преимущества литий-ионных батарей для быстрого развития. Но, несмотря на то, что через несколько лет литиевая батарея уже имеет небольшой мобильный источник питания 50% рынка, производство литий-ионных аккумуляторов большой емкости по-прежнему требует сложной работы, главное препятствие заключается в ее высокой стоимости, это главным образом потому, что он требует специальной упаковки и оснащен необходимой внутренней схемой защиты от перезарядки.

Из всех батарей и металлических элементов - это самая компактная конструкция, и ожидается, что она станет самой дешевой батареей, батарея в некотором роде безвредна для окружающей среды. Его главный недостаток - очень сложная зарядка аккумулятора и низкая эффективность.

3 накопитель энергии маховика

Большинство современных маховиковых систем накопления энергии передаются цилиндрической вращающейся массой и состоят из опорных подшипниковых опор магнитной подвески. Это устранение цели использования потери трения подшипника магнитной левитации, увеличения срока службы системы. Чтобы обеспечить достаточно высокую эффективность накопления энергии, система маховика должна работать в условиях высокого вакуума, чтобы уменьшить потери сопротивления ветру. Маховик соединен с двигателем или генератором через некоторые формы силовых электронных устройств для регулирования скорости вращения маховика, обмена энергией между накопителями энергии и электросетью.

Важным преимуществом маховикового накопителя энергии является почти отсутствие необходимости в обслуживании и длительный срок службы оборудования (20 лет или десятки тысяч раз глубинных зарядов), а также отсутствие вредного воздействия на окружающую среду. Рециркуляция маховика имеет хорошие характеристики отслеживания и нагрузки, его можно использовать для тех, кто с точки зрения времени и емкости между приложением краткосрочного хранения энергии и хранением в течение длительного времени.

Может использоваться в реализации маховиков для накопителей энергии, маховиков из цельной стали, также может использоваться композитный маховик, конкретный маховик, требующий экономического и технического сравнения, стоимость системы, вес, размер и показатели качества материала, такие как компромисс. Используя стальной материал высокой плотности, его линейная скорость по краю может достигать 200 ~ 200 м / с, и ИСПОЛЬЗУЕТ более легкий вес, более высокую прочность композитного материала, его линейная скорость по краю может достигать 600 ~ 1000 м / с. Фактическая выходная энергия маховика зависит от диапазона скоростей, он не может быть на очень низкой скорости ниже номинальной выходной мощности.

В настоящее время разработала мощную систему накопления энергии с маховиком и применяется в области авиации и ИБП. Beacon Power как ведущий исследовательский институт стремится к оптимальному дизайну маховикового накопителя энергии, чтобы использовать его для длительного процесса хранения энергии (до нескольких часов) и снизить стоимость. Есть 2 кВт / 6 кВт? H системы накопления энергии маховика, используемой в коммуникационном оборудовании, источник питания принимает маховик, может реализовать выходную мощность в мегаватт, длится несколько минут или несколько часов устройства хранения энергии.

4.Сверхпроводящий накопитель магнитной энергии

Хотя сверхпроводимость была открыта еще 1911 людьми, но до 1970-х годов просто кто-то впервые выдвинул сверхпроводящий магнитный накопитель энергии как технологию накопления энергии, применяемую в энергосистемах. Сверхпроводящий магнитный накопитель энергии из-за характеристик быстрого электромагнитного отклика и высокой эффективности накопителя энергии (эффективность заряда / разряда более 95%) вскоре привлек внимание энергетики и военных. SMES в применении к энергосистеме включают в себя: балансировку нагрузки, динамическую стабильность, переходную стабильность, стабильность напряжения, регулировку частоты и пропускную способность, а также улучшение качества электроэнергии и т. Д.

Блок SMES состоит из сверхпроводящей катушки в низкотемпературной среде, низкая температура обеспечивается содержащими жидкий азот или жидкий гелий контейнерами криогенного оборудования. Система изменения / регулировки мощности будет подключать SMES-блок к системе переменного тока и может в соответствии с потребностями энергосистемы заряжать и разряжать катушки накопления энергии. Обычно используются два типа катушек хранения системы преобразования энергии, подключенных к системе переменного тока, одним из типов является преобразователь источника тока; Другой тип - инвертор источника напряжения.

По сравнению с другими технологиями накопления энергии, SMES по-прежнему дороги, в дополнение к стоимости самого сверхпроводника, для поддержания низкой температуры также довольно значительны. Если, однако, катушка SMES с существующей комбинацией гибкого блока передачи переменного тока (ФАКТЫ) позволяет снизить стоимость преобразователя, эта часть стоимости составляет львиную долю стоимости СМЭС. Существующие результаты исследований показывают, что применение систем передачи и распределения, микро (<0,1 МВт? Ч) и средних (0,1 ~ 100 мВт? Ч) систем SMES может быть более экономичным. Использование высокотемпературных сверхпроводников может привести к падению системы накопления энергии для низких температур и условий охлаждения, что еще больше снизит стоимость SMES. Многие SMES по всему миру в настоящее время проектируют или находятся в стадии разработки.

5 суперконденсаторный накопитель энергии

Конденсатор - это устройство, широко используемое в энергосистеме. По сравнению с обычными конденсаторами суперконденсаторы имеют более высокую диэлектрическую проницаемость, большую площадь поверхности или более высокую компрессионную способность. Керамика, например, суперконденсатор, имеет довольно высокий уровень давления (около 1 кВ) и электрическую прочность, что делает их хорошими кандидатами для будущих приложений хранения энергии.

В настоящее время суперконденсаторы используются для пиковой мощности, малой емкости случая. Поскольку они могут нормально работать в состоянии плавающего заряда более десяти лет, суперконденсатор может иметь падение напряжения и повышать уровень электропитания во время переходных помех. Установка суперконденсатора проста, имеет небольшой объем и может работать в различных средах (горячая, холодная и влажная), теперь доступна для применения в бизнес-услугах с низким энергопотреблением.

6 накопитель энергии сжатого воздуха

Хранение энергии сжатым воздухом не так просто, как система накопления энергии аккумуляторной батареи, это своего рода пиковое сокращение с газотурбинными электростанциями, при той же выходной мощности оно потребляет на 40% меньше газа, чем обычная газовая турбина. Это связано с тем, что, когда обычная газотурбинная выработка электроэнергии составляет около двух третей расхода топлива, потребляемого для сжатия воздуха, в то время как доступная дешевая электрическая сеть CAES представляет собой низкую нагрузку на сжатый воздух заранее, а затем в соответствии с необходимостью высвободить накопленную энергию плюс немного газа для выработки электроэнергии. Сжатый воздух часто хранят в подходящем подземелье или под лавовой пещерой. На строительство такой пещеры через лаву понадобилось от полутора до двух лет.

Первая введена в промышленную эксплуатацию для CAES - это построенная в Германии в 1978 году установка Hundorf мощностью 290 МВт. В США в 1991 году в Алабаме Макинтош построил второй коммерческий CAES, блок мощностью 110 мВт, срок строительства 30 месяцев, стоимостью 65 миллионов долларов, который подключил блоки к межсетевому взаимодействию в течение 14 мин. Третье коммерческое предприятие CAES, в настоящее время крупнейшее в мире CAES, будет построено в штате Огайо в Нортоне, вся установленная мощность завода составляет 2700 МВт, всего 9 блоков, сжатый воздух хранится в существующем подземном известняке на глубине 2200 футов. мой.

Страница содержит содержимое машинного перевода.