Что такое новые системы хранения энергии? Как их разработать?

Что такое новые системы хранения энергии? Как их разработать?

При низком энергопотреблении использовать электроэнергию для сжатия воздуха в соляной пещере;

Когда потребление электроэнергии достигает пика, воздух выпускается для приведения в действие воздушной турбины для выработки электроэнергии.

В проекте по хранению энергии сжатым воздухом в соляной пещере в Цзиньтане (провинция Цзянсу) тысячеметровая подземная соляная пещера превращается в гигантский «энергетический банк». За один цикл хранения энергии можно накопить 300 000 кВт·ч электроэнергии, что эквивалентно ежедневному потреблению электроэнергии 60 000 жителей.

Этот накопитель энергии на основе сжатого воздуха относится к новому семейству накопителей энергии. Недавно в моей стране был опубликован «14-й пятилетний» План развития новых накопителей энергии, в котором предполагалось, что к 2025 году новые накопители энергии выйдут на стадию крупномасштабного развития, начиная с начальной стадии коммерциализации, и будут соответствовать условиям для широкомасштабного коммерческого применения.

Итак, что же такое новые накопители энергии и как их развивать в период «четырнадцатой пятилетки»?

В общем случае, под новыми системами хранения энергии подразумеваются новые технологии хранения энергии, отличные от систем гидроаккумулирования, включая новые литий-ионные аккумуляторы, проточные аккумуляторы, маховики, сжатый воздух, системы хранения энергии на водороде (аммиаке), тепловые (холодные) системы хранения энергии и т. д.

Конечно, традиционная гидроаккумулирующая система — это не «вчерашний век». Гидроаккумулирующая система по-прежнему остаётся самой зрелой и экономичной технологией накопления энергии на сегодняшний день. Она имеет чёткую бизнес-модель и подходит для крупномасштабного развития и строительства.

Вы должны знать, что ветроэнергетика и фотоэлектричество «питаются с неба», а их производство энергии нестабильно и прерывисто, «чрезвычайно жарко и безветренно» и «чрезвычайно холодно и скучно». С широкомасштабным и высокодоходным применением в будущем, в сочетании с трансформацией угольной энергетики и замедлением ввода новых установленных мощностей, если не будет ветра, света, холода и экстремальных морозов, выработка ветро- и фотоэлектрической энергии значительно сократится, и кто будет поставлять электроэнергию для защиты?

Роль накопителей энергии можно обычно понимать как «энергетический банк», заряжающийся в периоды бурного развития ветро- и фотоэлектрической энергетики или низкого энергопотребления, и разряжающийся при низкой выработке энергии ветром или пиковом потреблении. Они могут не только сглаживать нестабильную генерацию фотоэлектрической и ветровой энергии, увеличивать долю возобновляемых источников энергии, но и взаимодействовать с традиционными тепловыми, атомными и другими источниками энергии для предоставления вспомогательных услуг, таких как регулирование пиковой нагрузки и частоты, для работы энергосистемы, а также повышать её гибкость.

Цикл строительства новых накопителей энергии короткий, выбор площадки прост и гибок, возможности адаптации широки, а соответствие потребностям развития и потребления новых источников энергии лучше. Преимущества постепенно раскрываются. Крайне важно ускорить широкомасштабное внедрение передовых технологий накопления энергии.

Например, период строительства: период строительства гидроаккумулирующей электростанции обычно составляет от 6 до 8 лет, период строительства проекта электрохимического накопления энергии в новом хранилище энергии составляет от 3 до 6 месяцев, а период строительства нового проекта накопления энергии сжатым воздухом обычно составляет от 1,5 до 2 лет.

Другим примером является выбор площадки и варианты применения: выбор площадки для гидроаккумулирующих электростанций часто требует места со значительным перепадом рельефа, но при этом с существенными преимуществами в плане мощности и большим масштабом отдельной станции он подходит для крупномасштабных и системных применений со стороны сети; новый корпус отдельной станции для хранения энергии Объем может быть большим или малым, с высокой степенью адаптации к окружающей среде и может гибко развертываться в различных сценариях применения, таких как электроснабжение, электросеть и сторона пользователя, и может использоваться в качестве дополнительного дополнения к гидроаккумулирующим электростанциям.

Если говорить о возможности регулировки, то скорость реагирования нового электрохимического накопителя энергии очень высокая и может составлять от миллисекунд до нескольких секунд.

В настоящее время новые технологии накопления энергии в моей стране перешли от стадии исследований и разработок к начальной стадии коммерциализации и достигли существенного прогресса. Литий-ионные аккумуляторы, системы накопления энергии на сжатом воздухе и другие технологии достигли передового мирового уровня.

КАТЛ

Например, в области электрохимической технологии хранения энергии за последние пять лет плотность энергии литиевых аккумуляторов, представленных CATL, выросла более чем вдвое, срок службы увеличился в 2–3 раза, а стоимость применения снизилась более чем на 60%.

Ранее новые накопители энергии использовались преимущественно в качестве вспомогательного оборудования тепловых электростанций для участия в регулировании частоты. После уточнения независимой рыночной позиции, а также внедрения политики ценообразования на электроэнергию в будущем, новые накопители энергии смогут самостоятельно участвовать в диспетчеризации, связанной с сетью, урегулировании сделок и т. д., что способствует ускорению развития новых накопителей энергии. Темпы маркетизации.

Тем не менее, существует явление, на которое необходимо обратить внимание: более 80% новых проектов по хранению энергии, которые в настоящее время строятся, являются литий-ионными аккумуляторами, что составляет самую большую долю. В 2021 году среди новых проектов по хранению энергии, недавно введенных в эксплуатацию в Китае, десять крупнейших поставщиков технологий хранения энергии по установленной мощности: Ningde Times, China National Energy Storage, EVE Power, Penghui Energy, Narada Power, Haiji Xin Energy, Lishen, Envision Power, China Innovation Aviation и Zhongtian Technology. В 2021 году среди новых проектов по хранению энергии, недавно введенных в эксплуатацию в Китае, десять крупнейших поставщиков PCS-систем хранения энергии по установленной мощности: Shangneng Electric, Kehua Shuneng, Soying Electric, NARI Jibao, Sunshine Power, Shenghong shares, Huazi Technology, Zhiguang Energy Storage, Inovance Technology и XJ.

Другие типы, такие как проточные аккумуляторы, свинцово-кислотные аккумуляторы, системы накопления тепла и холода, составляют относительно небольшую долю. Литиевые аккумуляторы обладают высокой общей эффективностью, но вопросы безопасности и восстановления ресурсов ещё требуют дальнейшего решения. Жидкостные проточные аккумуляторы безопасны и легко поддаются переработке и регенерации, но стоимость системы относительно высока.

Upstart-накопитель энергии: полностью ванадиевая проточная окислительно-восстановительная батарея

В отличие от ресурсов лития, Китай является крупной страной по запасам ванадия, его запасы занимают первое место в мире, и возможность ценообразования также находится в наших собственных руках, что делает его более проактивным.

Проточный аккумулятор, полностью состоящий из ванадия, представляет собой разновидность проточного аккумулятора, в котором для накопления и выработки электроэнергии используется изменение валентного состояния ионов ванадия. Он работает при нормальной температуре и давлении. Электролит представляет собой водный раствор. Процесс реакции включает только изменение валентного состояния ионов ванадия. Электролит пригоден для вторичной переработки. По сравнению с литий-ионными аккумуляторами, проточные аккумуляторы, полностью состоящий из ванадия, безопаснее. Проточный аккумулятор, полностью состоящий из ванадия, имеет большое количество циклов перезарядки, достигающее более 15 000, а срок его службы может достигать 20 лет.

Согласно сообщениям, State Grid, State Power Investment Corporation, National Energy Group, Huadian Group, Datang Group, Shanghai Electric и др. все были вовлечены в проекты полностью ванадиевых проточных редокс-аккумуляторов. Система полностью ванадиевых проточных редокс-аккумуляторов, введенная в эксплуатацию ранее в Китае, является бывшим проектом хранения энергии ветряной электростанции Guodian Longyuan Woniushi и национальным демонстрационным проектом электростанции с жидким проточным аккумулятором для ограничения пиковой нагрузки в Далянь. В обоих проектах используется технология проточных аккумуляторов Даляньского института химической физики Китайской академии наук. Промежуточный отчет Shanghai Electric за 2021 год показывает, что электростанция хранения энергии с полностью ванадиевыми проточными редокс-аккумуляторами мощностью 1 МВт/1 МВт·ч, самостоятельно разработанная и изготовленная Shanghai Electric, успешно прошла приемочную проверку в промышленном парке ветроэнергетики в районе Хаоцзян города Шаньтоу провинции Гуандун.

Согласно сообщениям, лидеры верхнего, среднего и нижнего звена цепочки производства полностью ванадиевых проточных редокс-батарей, представленные компанией Vanadium Titanium Co., Ltd., лидером по производству ванадиевой продукции с рыночной стоимостью более 47 млрд юаней, и компанией Dalian Rongke Energy Storage, работают вместе с Паньчжихуа, столицей ванадия и титана, над созданием «Китайской столицы ванадиевой энергетики».

В октябре 2022 года компании Vanadium Titanium Co., Ltd. и Dalian Rongke подписали «Соглашение о совместном предприятии» о совместном инвестировании 31,61 млн юаней в создание компании Sichuan Vanadium Energy Storage Technology Co., Ltd., при этом доля Vanadium Titanium Co., Ltd. в уставном капитале составила 51%, а доля Dalian Rongke в уставном капитале — 49%.

В любом случае остановить развитие новых систем хранения энергии уже невозможно.

В то же время новые системы хранения энергии также являются важной поддержкой для достижения цели углеродной нейтральности на пике выбросов углекислого газа, а также важным каналом для участия в международной конкуренции.

В настоящее время формируется инновационная система технологий хранения зеленой энергии, в которой предприятия выступают в качестве основного субъекта, которая ориентирована на рынок и объединяет производство, образование, исследования и применение.

Новые системы хранения энергии, будущее уже можно предвидеть.