Vështrim i përgjithshëm i ruajtjes së energjisë komerciale

Energjia e rinovueshme është një pjesë thelbësore e planit afatgjatë për neutralitetin e karbonit. Pavarësisht nga shkrirja bërthamore e kontrollueshme, minierat hapësinore dhe zhvillimi i pjekur në shkallë të gjerë i burimeve hidroenergjetike që nuk kanë një rrugë tregtare në afat të shkurtër, energjia e erës dhe energjia diellore janë aktualisht burimet më premtuese të energjisë së rinovueshme. Megjithatë, ato janë të kufizuara nga burimet e erës dhe dritës. Ruajtja e energjisë do të jetë një pjesë thelbësore e shfrytëzimit të energjisë në të ardhmen. Ky artikull dhe artikujt pasues do të përfshijnë teknologji të magazinimit komercial të energjisë në shkallë të gjerë, duke u fokusuar kryesisht në rastet e zbatimit.

Vitet e fundit, ndërtimi i shpejtë i sistemeve të ruajtjes së energjisë ka bërë që disa të dhëna të kaluara të mos jenë më të dobishme, të tilla si "magazinimi i energjisë së ajrit të kompresuar renditet i dyti me një kapacitet total të instaluar prej 440 MW, dhe bateritë me squfur natriumi të renditura të tretat, me një shkallë të kapacitetit total. prej 440 MW. 316 MW" etj. Përveç kësaj, lajmi se Huawei ka nënshkruar projektin "më të madh" të ruajtjes së energjisë në botë me 1300 MWh është dërrmues. Megjithatë, sipas të dhënave ekzistuese, 1300 MWh nuk është projekti më i rëndësishëm i ruajtjes së energjisë në nivel global. Projekti qendror më i madh i ruajtjes së energjisë i përket depozitimit me pompë. Për teknologjitë e ruajtjes së energjisë fizike si ruajtja e energjisë së kripës, në rastin e ruajtjes së energjisë elektrokimike, 1300 MWh nuk është projekti më domethënës (mund të jetë gjithashtu një çështje e kalibrit statistikor). Kapaciteti aktual i Qendrës së Ruajtjes së Energjisë Moss Landing ka arritur në 1600 MWh (përfshirë 1200 MWh në fazën e dytë, 400 MWh në fazën e dytë). Megjithatë, hyrja e Huawei ka vënë në pah industrinë e ruajtjes së energjisë në skenë.

Aktualisht, teknologjitë e komercializuara dhe potenciale të ruajtjes së energjisë mund të klasifikohen në ruajtjen e energjisë mekanike, ruajtjen e energjisë termike, ruajtjen e energjisë elektrike, ruajtjen e energjisë kimike dhe ruajtjen e energjisë elektrokimike. Fizika dhe kimia janë në thelb të njëjta, prandaj le t'i klasifikojmë ato sipas mendimit të paraardhësve tanë për momentin.

1. Ruajtja e energjisë mekanike / ruajtja termike dhe ruajtja e ftohtë

Magazinimi i pompuar:

Ka dy rezervuarë të sipërm dhe të poshtëm, duke pompuar ujin në rezervuarin e sipërm gjatë ruajtjes së energjisë dhe duke kulluar ujin në rezervuarin e poshtëm gjatë prodhimit të energjisë. Teknologjia është e pjekur. Deri në fund të vitit 2020, kapaciteti i instaluar global i kapacitetit të depozitimit të pompuar ishte 159 milionë kilovat, që përbën 94% të kapacitetit total të ruajtjes së energjisë. Aktualisht, vendi im ka vënë në punë një total prej 32.49 milionë kilovatësh të stacioneve të akumulimit të pompimit; shkalla e plotë e termocentraleve të depozitimit të pompuar në ndërtim është 55.13 milion kilovat. Shkalla e ndërtuar dhe në ndërtim renditet e para në botë. Kapaciteti i instaluar i një termocentrali të ruajtjes së energjisë mund të arrijë mijëra MW, prodhimi vjetor i energjisë mund të arrijë disa miliardë kWh dhe shpejtësia e nisjes së zezë mund të jetë në rendin e disa minutave. Aktualisht, termocentrali më i madh i ruajtjes së energjisë në funksion në Kinë, Hebei Fengning Pumped Storage Power Station, ka një kapacitet të instaluar prej 3.6 milion kilovat dhe një kapacitet vjetor të prodhimit të energjisë prej 6.6 miliardë kWh (që mund të thithë 8.8 miliardë kWh energji të tepërt, me një efikasitet prej rreth 75%). Koha e nisjes së zezë 3-5 minuta. Megjithëse magazinimi me pompë përgjithësisht konsiderohet se ka disavantazhet e zgjedhjes së kufizuar të vendit, ciklit të gjatë të investimit dhe investimeve të konsiderueshme, ai është ende teknologjia më e pjekur, funksionimi më i sigurt dhe mjeti i ruajtjes së energjisë me kosto më të ulët. Administrata Kombëtare e Energjisë ka publikuar Planin Afatmesëm dhe Afatgjatë të Zhvillimit për Magazinimin me Pompa (2021-2035).

Deri në vitin 2025, shkalla totale e prodhimit të depozitave të pompuara do të jetë më shumë se 62 milion kilovat; deri në vitin 2030, shkalla e plotë e prodhimit do të jetë rreth 120 milionë kilovat; Deri në vitin 2035, do të formohet një industri moderne e magazinimit me pompa që plotëson nevojat e zhvillimit në proporcion të lartë dhe në shkallë të gjerë të energjisë së re.

Hebei Fengning Pumped Storage Power Station - Rezervuari i Poshtëm

Ruajtja e energjisë së ajrit të kompresuar:

Kur ngarkesa e energjisë elektrike është e ulët, ajri kompresohet dhe ruhet nga energjia elektrike (zakonisht mbahet në shpella kripe nëntokësore, shpella natyrore, etj.). Kur konsumi i energjisë elektrike arrin kulmin, ajri me presion të lartë lëshohet për të nxitur gjeneratorin për të prodhuar energji elektrike.

ruajtja e energjisë së ajrit të kompresuar

Ruajtja e energjisë së ajrit të kompresuar përgjithësisht konsiderohet si teknologjia e dytë më e përshtatshme për ruajtjen e energjisë në shkallë të gjerë në shkallë GW pas depozitimit me pompë. Megjithatë, ai është i kufizuar nga kushtet e tij më të rrepta të përzgjedhjes së vendit, kostoja e lartë e investimit dhe efikasiteti i ruajtjes së energjisë sesa depozitimi me pompë. I ulët, përparimi tregtar i ruajtjes së energjisë së ajrit të kompresuar është i ngadaltë. Deri në shtator të këtij viti (2021), projekti i parë në shkallë të gjerë i vendit tim për ruajtjen e energjisë së ajrit të kompresuar - Projekti i Demonstrimit Kombëtar të ruajtjes së energjisë së ajrit të kompresuar nga Jiangsu Jintan, sapo është lidhur me rrjetin. Kapaciteti i instaluar i fazës së parë të projektit është 60 MW, dhe efikasiteti i konvertimit të energjisë është rreth 60%; shkalla afatgjatë e ndërtimit të projektit do të arrijë në 1000 MW. Në tetor 2021, sistemi i parë i avancuar 10 MW i ruajtjes së energjisë së ajrit të kompresuar i zhvilluar në mënyrë të pavarur nga vendi im u lidh me rrjetin në Bijie, Guizhou. Mund të thuhet se rruga komerciale e ruajtjes kompakte të energjisë ajrore sapo ka filluar, por e ardhmja është premtuese.

Projekti i ruajtjes së energjisë së ajrit të kompresuar Jintan.

Ruajtja e energjisë së kripës së shkrirë:

Ruajtja e energjisë së kripës së shkrirë, përgjithësisht e kombinuar me prodhimin e energjisë termike diellore, përqendron rrezet e diellit dhe ruan nxehtësinë në kripën e shkrirë. Kur prodhohet energji elektrike, nxehtësia e kripës së shkrirë përdoret për të gjeneruar energji elektrike, dhe shumica e tyre prodhojnë avull për të drejtuar një gjenerator turbinash.

ruajtja e nxehtësisë së kripës së shkrirë

Ata bërtisnin Hi-Tech Dunhuang, 100 MW, kulla e kripës së shkrirë, në stacionin e energjisë termike diellore më të madhe të Kinës. Projekti Delingha 135 MW CSP me një kapacitet më të madh të instaluar ka filluar ndërtimin. Koha e ruajtjes së saj të energjisë mund të arrijë 11 orë. Investimi total i projektit është 3.126 miliardë juanë. Është planifikuar të lidhet zyrtarisht me rrjetin përpara datës 30 shtator 2022 dhe mund të prodhojë rreth 435 milionë kWh energji elektrike çdo vit.

Stacioni CSP i Dunhuang

Teknologjitë e ruajtjes së energjisë fizike përfshijnë ruajtjen e energjisë së volantit, ruajtjen e energjisë së ruajtjes së ftohtë, etj.

2. Ruajtja e energjisë elektrike:

Superkondensatori: I kufizuar nga dendësia e tij e ulët e energjisë (referojuni më poshtë) dhe vetë-shkarkimi i rëndë, aktualisht përdoret vetëm në një gamë të vogël të rikuperimit të energjisë së automjetit, rruajtjes së menjëhershme të pikut dhe mbushjes së luginës. Aplikacionet tipike janë porti i ujit të thellë të Shangait Yangshan, ku 23 vinça ndikojnë ndjeshëm në rrjetin e energjisë. Për të reduktuar ndikimin e vinçave në rrjetin elektrik, është instaluar një sistem ruajtjeje energjie me superkondensator 3MW/17.2 KWh si një burim rezervë, i cili mund të sigurojë vazhdimisht një furnizim me energji elektrike të viteve 20.

Ruajtja e energjisë superpërcjellëse: është hequr

3. Ruajtja e energjisë elektrokimike:

Ky artikull klasifikon ruajtjen komerciale të energjisë elektrokimike në kategoritë e mëposhtme:

Bateritë plumb-acid, plumb-karbon

bateri rrjedhëse

Bateritë e joneve metalike, duke përfshirë bateritë litium-jon, bateritë me jon natriumi, etj.

Bateri Metal-Squfur/Oksigjen/Ajr te rikarikueshme

tjetër

Bateritë e plumbit dhe të plumbit-karbonit: Si një teknologji e maturuar e ruajtjes së energjisë, bateritë e acidit të plumbit përdoren gjerësisht në fillimin e makinave, furnizimin me energji rezervë për termocentralet e stacioneve bazë të komunikimit, etj. Pas elektrodës negative Pb të baterisë së acidit të plumbit është e dopuar me materiale karboni, bateria me plumb-karbon mund të përmirësojë në mënyrë efektive problemin e mbi-shkarkimit. Sipas raportit vjetor të Tianneng për vitin 2020, projekti i ruajtjes së energjisë së karbonit me plumb 12MW/48MWh të Grid Zhicheng (Nënstacioni Jinling) i përfunduar nga kompania është stacioni i parë super i madh i energjisë për ruajtjen e energjisë me karbon me plumb në provincën Zhejiang dhe madje në të gjithë vendin.

Bateria rrjedhëse: Bateria rrjedhëse zakonisht përbëhet nga lëngu i ruajtur në një enë që rrjedh nëpër elektroda. Ngarkimi dhe shkarkimi plotësohen përmes membranës së shkëmbimit të joneve; referojuni figurës më poshtë.

Skema e baterisë së rrjedhës

Në drejtimin e baterisë më përfaqësuese të rrjedhës së të gjithë vanadiumit, projekti Guodian Longyuan, 5 MW/10 MWh, i përfunduar nga Instituti i Fizikës Kimike Dalian dhe Magazinimi i Energjisë Dalian Rongke, ishte sistemi më i gjerë i ruajtjes së energjisë së baterisë me rrjedhë të plotë vanadiumi në bota në atë kohë, e cila aktualisht është në ndërtim e sipër. Sistemi i ruajtjes së energjisë së baterisë me rrjedhë redoks të plotë të vanadiumit në shkallë më të madhe arrin 200 MW/800 MWh.

Bateria e joneve metalike: teknologjia e ruajtjes së energjisë elektrokimike me rritje më të shpejtë dhe më të përdorur. Midis tyre, bateritë litium-jon përdoren zakonisht në elektronikën e konsumit, bateritë e energjisë dhe fusha të tjera, dhe aplikimet e tyre në ruajtjen e energjisë janë gjithashtu në rritje. Duke përfshirë projektet e mëparshme të Huawei në ndërtim që përdorin ruajtjen e energjisë së baterisë litium-jon, projekti më i madh i ruajtjes së energjisë së baterisë litium-jon i ndërtuar deri më tani është stacioni i ruajtjes së energjisë Moss Landing i përbërë nga Faza I 300MW/1200MWh dhe Faza II 100MW/400MWh. gjithsej 400 MW/1600 MWh.

Bateria litium-jon

Për shkak të kufizimit të kapacitetit dhe kostos së prodhimit të litiumit, zëvendësimi i joneve të natriumit me densitet relativisht të ulët të energjisë, por rezervat e bollshme pritet të ulin çmimin, është bërë një rrugë zhvillimi për bateritë litium-jon. Parimi dhe materialet kryesore të tij janë të ngjashme me bateritë litium-jon, por ende nuk është industrializuar në një shkallë të gjerë. , sistemi i ruajtjes së energjisë së baterisë me jon natriumi i vënë në funksion në raportet ekzistuese ka parë vetëm një shkallë prej 1 MWh.

Bateritë e aluminit-jon kanë karakteristikat e kapacitetit të lartë teorik dhe rezervave të bollshme. Është gjithashtu një drejtim kërkimor për të zëvendësuar bateritë litium-jon, por nuk ka një rrugë të qartë komercializimi. Një kompani indiane që është bërë e njohur kohët e fundit njoftoi se do të komercializojë prodhimin e baterive me jon alumini vitin e ardhshëm dhe do të ndërtojë një njësi të ruajtjes së energjisë 10 MW. Le të presim dhe të shohim.

prit dhe shiko

Bateritë e ringarkueshme metal-squfur/oksigjen/ajër: duke përfshirë litium-squfur, litium-oksigjen/ajër, natrium-squfur, bateri të rikarikueshme alumini-ajër, etj., me densitet më të lartë energjie se bateritë jonike. Përfaqësuesi aktual i komercializimit janë bateritë me natrium-squfur. NGK është aktualisht furnizuesi kryesor i sistemeve të baterive me natrium-squfur. Shkalla e madhe që është vënë në punë është sistemi i ruajtjes së energjisë së baterisë me squfur natriumi 108 MW/648 MWh në Emiratet e Bashkuara Arabe.

4. Ruajtja e energjisë kimike: Dekada më parë, Schrödinger shkroi se jeta varet nga marrja e entropisë negative. Por nëse nuk mbështeteni në energjinë e jashtme, entropia do të rritet, kështu që jeta duhet të marrë fuqinë. Jeta gjen rrugën e saj dhe për të ruajtur energjinë, bimët e shndërrojnë energjinë diellore në energji kimike në lëndën organike përmes fotosintezës. Ruajtja e energjisë kimike ka qenë një zgjedhje e natyrshme që në fillim. Ruajtja e energjisë kimike ka qenë një metodë e fuqishme e ruajtjes së energjisë për qeniet njerëzore që kur i shndërroi voltet në pirgje elektrike. Megjithatë, përdorimi komercial i ruajtjes së energjisë në shkallë të gjerë sapo ka filluar.

Ruajtja e hidrogjenit, metanoli, etj.: Energjia e hidrogjenit ka avantazhet e jashtëzakonshme të densitetit të lartë të energjisë, pastërtisë dhe mbrojtjes së mjedisit dhe konsiderohet gjerësisht si një burim ideal energjie në të ardhmen. Rruga e prodhimit të hidrogjenit→magazinimi i hidrogjenit→qeliza e karburantit është tashmë në rrugë. Aktualisht, më shumë se 100 stacione karburanti me hidrogjen janë ndërtuar në vendin tim, duke u renditur ndër më të mirat në botë, duke përfshirë stacionin më të madh në botë të karburantit me hidrogjen në Pekin. Megjithatë, për shkak të kufizimeve të teknologjisë së ruajtjes së hidrogjenit dhe rrezikut të një shpërthimi hidrogjeni, ruajtja indirekte e hidrogjenit e përfaqësuar nga metanoli mund të jetë gjithashtu një rrugë thelbësore për energjinë e ardhshme, siç është teknologjia "drita e lëngshme e diellit" e ekipit të Li Can në Institutin Dalian. i Kimisë, Akademia Kineze e Shkencave.

Bateritë kryesore metal-ajër: përfaqësohen nga bateri alumini-ajër me densitet të lartë teorik të energjisë, por ka pak progres në komercializim. Phinergy, një kompani përfaqësuese e përmendur në shumë raporte, përdori bateri alumini-ajër për automjetet e saj. Një mijë milje, zgjidhja kryesore në ruajtjen e energjisë janë bateritë e ringarkueshme zink-ajër.