Существующие в мире системы хранения энергии делятся на пять основных категорий.

Когда дело доходит до хранения энергии, легко думать об аккумуляторах, но существующие аккумуляторные технологии трудно удовлетворить требованиям хранения энергии на уровне сети. Фактически, рынок хранения энергии огромен: по данным исследовательской компании PikeResearch, в период с 2011 по 2021 год на глобальные проекты по хранению энергии будет потрачено 122 миллиарда долларов. В крупномасштабной системе накопления энергии наиболее широко используемые накопители энергии с помощью насосов и сжатого воздуха, а также другие традиционные методы накопления энергии также претерпевают постоянное совершенствование и инновации. Сегодня caixinenergy рекомендует статью, в которой анализируются современные глобальные технологии хранения энергии и их влияние на энергосистему.

Существующие системы накопления энергии в основном делятся на пять категорий: накопление механической энергии, накопление электрической энергии, накопление электрохимической энергии, накопление тепловой энергии и накопление химической энергии. В настоящее время гидроаккумулирующие аккумуляторы составляют самую высокую долю в мире, их общая установленная мощность достигает 127 ГВт, что составляет 99% от общей емкости аккумуляторов энергии, за ними следуют аккумуляторы энергии на сжатом воздухе на 440 МВт и натриевые серные батареи на 316 МВт.

Существующие системы хранения энергии по всему миру

1. Механическое накопление энергии

Механическое накопление энергии в основном включает накопление с помощью насоса, накопление сжатого воздуха и накопление маховика.

Накачиваемое хранилище: (1) избыточная электрическая сеть при использовании электричества в качестве жидкой воды из энергетической среды нижнего резервуара для рисования ландшафта резервуара, возвышенности при пиковой нагрузке электросети в резервуаре воды обратно в резервуар под водохранилищем. приводные турбогенераторы, КПД обычно составляет около 75%, широко известный как 4 из 3, имеют способность ежедневного регулирования, используются для загрузки и откладывания.

Недостатки: сложный выбор участка и его зависимость от топографии; Большой инвестиционный цикл, высокие потери, включая потери при перекачке + потери в трубопроводе; На нынешнем этапе это также ограничивается ценовой политикой Китая на электроэнергию. В прошлом году более 80% аккумулируемой и перекачиваемой электроэнергии в Китае грелись на солнце. В августе прошлого года Национальная комиссия по развитию и реформе издала политику по хранению и перекачке электроэнергии.

(2) накопитель энергии сжатого воздуха (CAES): накопитель энергии сжатого воздуха - это использование нагрузки системы электроснабжения при низком уровне заряда батареи, двигатель приводит в действие воздушный компрессор, давление воздуха в герметичном большом подземном хранилище газа в каверне, когда система Отсутствует электричество, сжатый воздух через теплообменник смешивается с нефтью или природным газом для сжигания, импортировать выработку электроэнергии газовой турбиной. Зарубежные исследования - это больше, технология зрелая, наша страна начинает немного позже, кажется, что академик Лу Цян больше занимается в этом отношении исследованиями, что дает холодное электричество, и так далее.

Накопитель сжатого воздуха также имеет функцию регулирования пиковых значений, подходящую для крупных ветряных электростанций, поскольку механическая работа, создаваемая ветровой энергией, может напрямую управлять вращением компрессора, уменьшая промежуточное преобразование в электричество, тем самым повышая эффективность.

Минусы: один большой недостаток - низкая эффективность. Причина в том, что температура воздуха повышается при сжатии и понижается при расширении. В сжатом воздухе часть энергии теряется в виде тепла, и его необходимо повторно нагреть, прежде чем он сможет расшириться. Природный газ обычно используется в качестве источника тепла для нагрева воздуха, что приводит к снижению эффективности хранения энергии. Также возможно, что необходимы большие хранилища газа, определенные геологические условия и зависимость от сжигания ископаемого топлива.

(3) маховик накопителя энергии: он ИСПОЛЬЗУЕТ быстро вращающийся маховик для накопления энергии в виде кинетической энергии. Когда требуется энергия, маховик замедляется и высвобождает накопленную энергию. Технологии хранения энергии с маховиком в основном доступны в Китае (но разрыв с зарубежными странами составляет более 10 лет). Сложность заключается в разработке новых продуктов с разными функциями в зависимости от ИСПОЛЬЗОВАНИЯ. Таким образом, источник питания с накопителем энергии с маховиком является высокотехнологичным продуктом, но его оригинальной инновации недостаточно, что затрудняет получение поддержки из национальных фондов научных исследований.

Недостатки: низкая плотность энергии, высокая скорость саморазряда, например, прекращение зарядки, энергия будет исчерпана в течение нескольких или десятков часов. Подходит только для некоторых сегментов рынка, например, для качественных источников бесперебойного питания.

2. Хранение электроэнергии

(1) суперконденсатор для накопления энергии: двухслойная структура, состоящая из пористых электродов с активированным углем и электролитов, используется для получения чрезвычайно большой электрической емкости. В отличие от батарей, в которых используются химические реакции, процесс зарядки и разрядки суперконденсаторов всегда является физическим процессом. Короткое время зарядки, длительный срок службы, хорошие температурные характеристики, энергосбережение и защита окружающей среды. В суперконденсаторах нет ничего слишком сложного, то есть заряда конденсаторов, а остальное - проблема материалов. В настоящее время направление исследований заключается в том, мала ли площадь, а емкость больше. Разработка суперконденсаторов все еще идет очень быстро. В настоящее время большой популярностью пользуются суперконденсаторы нового типа на основе графеновых материалов.

Илон Маск, исполнительный директор Tesla, еще в 2011 году заявил, что батареи в обычных электромобилях устарели и что в будущем их заменят новые автомобили, работающие на суперконденсаторах.

Минусы: по сравнению с батареями, его плотность энергии приводит к относительно низкому хранению энергии при одинаковом весе, что напрямую приводит к снижению срока службы батареи и зависит от создания новых материалов, таких как графен.

(2) сверхпроводящие накопители энергии (SMES): устройства, которые накапливают электрическую энергию, используя свойство нулевого сопротивления сверхпроводников. Система накопления сверхпроводящей энергии обычно включает сверхпроводящую катушку, криогенную систему, систему регулирования мощности и систему мониторинга. Развитие технологии сверхпроводящих материалов является приоритетом среди приоритетов технологии накопления сверхпроводящей энергии. Сверхпроводящие материалы можно грубо разделить на низкотемпературные сверхпроводящие материалы, высокотемпературные сверхпроводящие материалы и сверхпроводящие материалы при комнатной температуре.

Минусы: высокая стоимость сверхпроводящего накопителя энергии (материалы и криогенные холодильные системы) ограничивает его использование. Ограниченная надежностью и экономичностью, до коммерческого применения еще далеко.

3. Электрохимический накопитель энергии.

(1) свинцово-кислотная батарея: это батарея, электрод которой в основном состоит из свинца и его оксидов, а электролитом является раствор серной кислоты. В настоящее время он широко используется в мире, имея срок службы около 1000 раз, КПД 80-90% и высокую стоимость. Он часто используется в аварийном или резервном источнике питания энергосистемы.

Недостатки: если глубина, быстрая разрядка мощности, доступная емкость снизится. Он отличается низкой плотностью энергии и коротким сроком службы. Свинцово-кислотные батареи в этом году увеличили срок службы за счет добавления сверхактивных углеродных материалов в их отрицательные пластины.

(2) литий-ионный аккумулятор: это своего рода аккумулятор с металлическим литием или литиевым сплавом в качестве материала отрицательного электрода и неводным раствором электролита. В основном используется в портативных мобильных устройствах, его эффективность может достигать более 95%, время разряда может достигать нескольких часов, количество циклов может достигать 5000 или более, реакция быстрая, это батарея практичной батареи с самой высокой энергоемкостью, в настоящее время самый используемый. В последние годы технология обновляется, и анодные и катодные материалы находят множество применений.

На рынке представлены три основных типа силовых литиевых батарей: литиево-кобальтовые кислотные батареи, литиево-марганцевые кислотные батареи и литиево-железо-фосфатные батареи. Первый имеет высокую плотность энергии, но менее безопасен. Напротив, в отечественных электромобилях, таких как BYD, в настоящее время в основном используются литий-железо-фосфатные батареи. Но похоже, что иностранцы разыгрывают три литиевые батареи и железо-фосфатные литиевые батареи?

Литий-серная батарея также очень популярна, это элемент серы в качестве положительного полюса, металлический литий в качестве отрицательного полюса батареи, его теоретическая плотность энергии может достигать 2600 Втч / кг, фактическая плотность энергии может достигать 450 Втч / кг. Но как увеличить срок службы и безопасность аккумулятора - тоже большая проблема.

Недостатки: высокая цена (4 юаня / ч), завышенная цена, приводящая к нагреву, возгоранию и другим проблемам безопасности, для защиты необходимо взимать плату.

(3) натриево-серная батарея: это вторичная батарея с металлическим натрием в качестве отрицательного электрода, серой в качестве положительного электрода и керамической трубкой в качестве электролитической мембраны. Цикл может достигать 4500 раз, время разряда 6-7 часов, эффективность цикла туда и обратно 75%, высокая плотность энергии, быстрое время отклика. В настоящее время существует более 200 таких электростанций, аккумулирующих энергию, в Японии, Германии, Франции и США, которые в основном используются для выравнивания нагрузки, смещения пиковых значений и улучшения качества электроэнергии.

Минусы: легко гореть при высоких температурах из-за жидкого натрия. А в случае, если в сети закончится электричество, потребуются дизельные генераторы для поддержания высоких температур или для охлаждения аккумуляторов.

(4) жидкостная батарея: разновидность высокопроизводительной батареи, в которой ИСПОЛЬЗУЕТСЯ положительный и отрицательный электролиты для разделения и раздельной циркуляции. Мощность аккумулятора не связана с энергией. Запасенная энергия зависит от размера резервуара для хранения, поэтому его можно хранить в течение нескольких часов или дней с мощностью до МВт. Эта батарея имеет много систем, таких как система хрома железа, система брома цинка, система полисульфида натрия и брома и вся система ванадия, ванадиевая батарея является самой популярной.

Недостатки: слишком большой аккумулятор; Аккумулятор требует слишком высокой температуры окружающей среды; Высокие цены (вероятно, краткосрочное явление); Системы сложны (насосы и трубопроводы не так просты, как неликвидные батареи, такие как литиевые).

Аккумуляторная батарея имеет более или менее экологические проблемы.

4. Накопление тепла

Накопление тепловой энергии: в системе аккумулирования тепловой энергии тепловая энергия хранится в среде в изолированном сосуде и преобразуется обратно в электрическую энергию, когда это необходимо, или может использоваться напрямую без преобразования обратно в электрическую энергию. Накопление тепла можно разделить на аккумулирование явного тепла и аккумулирование скрытого тепла. Накопители тепла могут хранить много тепла, поэтому их можно использовать для выработки электроэнергии из возобновляемых источников.

Недостатки: хранение тепловой энергии в различных высокотемпературных химических термических рабочих средах, более ограниченные возможности использования.

5. Хранение химической энергии

Хранение энергии химического класса: использование водорода или синтез-газа в качестве вторичного энергоносителя, использование избыточного производства водорода, может быть непосредственное использование водорода в качестве энергоносителя, также может быть его реакция с диоксидом углерода на синтез-газ (метан), водород и Синтез-газ, кроме того, можно использовать для выработки электроэнергии, использовать другие способы, такие как транспорт и так далее. Германия заинтересована в продвижении этой технологии и уже реализует демонстрационные проекты.

Недостатки: низкий КПД полного цикла, КПД производства водорода всего 40%, КПД синтетического природного газа менее 35%.

Цитата из предыдущего резюме:

ПХС- гидроаккумулятор; CAES- сжатый воздух; Свинцово-кислотная батарея; NiCd: NiCd аккумулятор; NaS: натриево-серные батареи; ZEBRA: батареи хлористого никеля; Li-ion: литиевые батареи; Топливный элемент: топливный элемент; Металл-воздух: Металлическая воздушная батарея; VRB: жидкостная батарея; ZnbBr: жидкостная батарея; PSB: жидкостная батарея; SolarFuel: топливный элемент солнечной энергии; SMES: сверхпроводящий накопитель энергии; Маховик: Маховик; Конденсатор / Суперконденсатор: Конденсатор / суперконденсатор; Al-tes: система хранения тепла / холода вода / лед; CES: низкотемпературная система хранения энергии; Ht-tes: система аккумулирования тепла.

В целом текущие исследования и разработки в основном сосредоточены на ультраконденсаторах и батареях (литиевые батареи, жидкостные батареи). Ключевым моментом является прорыв в материалах.

Как будет выглядеть надежная сеть хранения энергии?

1. Поддержка реализации энергии Интернета и интеллектуальной электросети.

Хранение энергии является важным оборудованием для реализации двунаправленного энергетического взаимодействия в интеллектуальной сети. Без накопителя энергии о полноценной интеллектуальной сети не может быть и речи.

2. Используйте технологию накопления энергии, чтобы пройти испытание новой энергией.

Основная цель - стабилизировать и стабилизировать выходную мощность периодической генерации возобновляемой энергии, такой как энергия ветра и солнечная энергия, и улучшить способность сети принимать прерывистую возобновляемую энергию.

3. Уменьшение разницы между пиками и спадами и улучшение использования оборудования.

Электросетевые предприятия могут получить больше преимуществ при пиковой нагрузке, в то время как регулирование пиковой нагрузки и давление питания снижаются.

4. Повышение безопасности и надежности электросети и качества электроэнергии.

Обеспечить аварийное электроснабжение; Уменьшите потери, вызванные различными переходными проблемами качества электроэнергии.

Страница содержит содержимое машинного перевода.