Коммерциялык энергияны сактоого сереп салуу

Кайра жаралуучу энергия көмүртектүү нейтралдуулуктун узак мөөнөттүү планынын маанилүү бөлүгү болуп саналат. Башкарылуучу өзөктүк синтезге, космостук кендерди казып алууга жана кыска мөөнөттө коммерциялык жолу жок гидроэнергетикалык ресурстарды масштабдуу жетилген өздөштүрүүсүнө карабастан, шамал энергиясы жана күн энергиясы азыркы учурда энергиянын эң перспективдүү кайра жаралуучу булактары болуп саналат. Ошентсе да, алар шамал жана жарык ресурстары менен чектелген. Энергияны сактоо келечектеги энергияны пайдалануунун маанилүү бөлүгү болуп калат. Бул макалада жана андан кийинки макалаларда ири масштабдуу коммерциялык энергияны сактоо технологиялары камтылат, негизинен ишке ашыруу учурларына көңүл бурулат.

Акыркы жылдарда энергияны сактоо тутумдарынын тез курулушу мурунку кээ бир маалыматтарды пайдалуу болбой калды, мисалы, "кысылган абадагы энергияны сактоочу 440 МВт жалпы орнотулган кубаттуулугу менен экинчи орунду, ал эми натрий-күкүрттүү батареялар жалпы кубаттуулук масштабы менен үчүнчү орунду ээледи. 440 МВт. 316 МВт" ж.б. Мындан тышкары, Huawei 1300 МВт саат менен дүйнөдөгү "эң ири" энергия сактоо долбооруна кол койгону тууралуу кабар абдан таң калыштуу. Бирок, учурдагы маалыматтарга ылайык, 1300 МВт саат дүйнөдөгү эң маанилүү энергияны сактоо долбоору эмес. Энергияны сактоо боюнча борбордук ири долбоор насостук кампага таандык. Туз энергиясын сактоо сыяктуу физикалык энергияны сактоо технологиялары үчүн, электрохимиялык энергияны сактоодо 1300 МВт саат эң маанилүү долбоор эмес (бул статистикалык калибрдеги маселе да болушу мүмкүн). Moss Landing энергияны сактоо борборунун учурдагы кубаттуулугу 1600 МВт саатка жетти (анын ичинде экинчи фазада 1200 МВт саат, экинчи фазада 400 МВт саат). Ошентсе да, Huaweiнин кириши сахнада энергияны сактоо тармагына көңүл бурду.

Азыркы учурда коммерциялык жана потенциалдуу энергияны сактоо технологияларын механикалык энергияны сактоо, жылуулук энергиясын сактоо, электр энергиясын сактоо, химиялык энергияны сактоо жана электрохимиялык энергияны сактоо деп классификациялоого болот. Физика менен химия түпкүлүгүндө окшош, ошондуктан аларды азырынча биздин мурункулардын ой жүгүртүүсүнө карап классификация кылалы.

1. Механикалык энергия сактоо / жылуулук сактоо жана муздак сактоо

Насостук сактагыч:

Жогорку жана төмөнкү эки резервуар бар, энергияны сактоодо жогорку суу сактагычка суу куюлат жана электр энергиясын өндүрүүдө төмөнкү суу сактагычка суу агызып турат. Техника жетилген. 2020-жылдын акырына карата насостук кубаттуулуктун дүйнөлүк орнотулган кубаттуулугу 159 миллион киловатт болду, бул жалпы энергия сактоочу кубаттуулуктун 94%ын түзөт. Азыркы кезде менин елкемде жалпы кубаттуулугу 32.49 миллион киловатт келген насостук электр станциялары ишке киргизилди; курулуп жаткан насостук электр станцияларынын толук масштабы 55.13 миллион киловатт. Курулгандардын жана курулуп жаткандардын масштабдары боюнча дуйнеде биринчи орунда турат. Энергияны сактоочу электр станциясынын орнотулган кубаттуулугу миңдеген МВтка жетиши мүмкүн, жылдык электр энергиясын өндүрүү бир нече миллиард кВт саатка жетиши мүмкүн жана кара ишке киргизүү ылдамдыгы бир нече мүнөттө болушу мүмкүн. Азыркы учурда Кытайда иштеп жаткан эң ири энергия сактоочу электр станциясы, Хэбэй Фэннинг насостук сактоочу электр станциясынын орнотулган кубаттуулугу 3.6 миллион киловатт жана жылдык кубаттуулугу 6.6 миллиард кВт/саат (ал 8.8 миллиард кВт/саат ашыкча энергияны өзүнө ала алат). болжол менен 75% натыйжалуулугу менен. Кара баштоо убактысы 3-5 мүнөт. Насостук сактагыч жалпысынан чектелген жерди тандоонун, узак инвестициялык циклдин жана олуттуу инвестициянын кемчиликтери катары каралса да, ал дагы эле эң жетилген технология, эң коопсуз операция жана эң арзан энергия сактоочу каражат болуп саналат. Улуттук энергетикалык администрация насостук сактоону (2021-2035) орто жана узак мөөнөттүү өнүктүрүү планын чыгарды.

2025-жылга чейин насостук кампалардын жалпы өндүрүштүк масштабы 62 миллион киловатттан ашат; 2030-жылга чейин өндүрүштүн толук көлөмү болжол менен 120 миллион киловатт болот; 2035-жылга карата жаңы энергияны пропорциялуу жана масштабдуу өнүктүрүү муктаждыктарын канааттандырган заманбап насостук сактоочу өнөр жай түзүлөт.

Хэбэй Фэннинг насостук электр станциясы - Төмөнкү суу сактагыч

Кысылган аба энергиясын сактоо:

Электрдик жүк аз болгондо аба кысылып, электр энергиясы менен сакталат (көбүнчө жер астындагы туздуу үңкүрлөр, табигый үңкүрлөр ж. б. кармалат). Электр энергиясын керектөө туу чокусуна жеткенде, жогорку басымдагы аба генераторду электр энергиясын өндүрүү үчүн айдап чыгат.

кысылган аба энергиясын сактоо

Кысылган аба энергиясын сактоо жалпысынан насостук сактоодон кийин GW масштабдуу масштабдуу энергияны сактоо үчүн эң ылайыктуу экинчи технология болуп эсептелет. Ошентсе да, ал насостук сактоого караганда, анын кыйла катаал жерди тандоо шарттары, жогорку инвестициялык наркы жана энергияны сактоонун натыйжалуулугу менен чектелген. Төмөн, кысылган аба энергиясын сактоонун коммерциялык прогресси жай. Ушул жылдын сентябрына чейин (2021) менин өлкөмдүн биринчи масштабдуу кысылган аба энергиясын сактоо долбоору - Цзянсу Цзинтан туз үңкүрү кысылган аба энергиясын сактоо боюнча улуттук тесттин демонстрация долбоору жаңы эле тармакка туташтырылды. Долбоордун биринчи фазасынын орнотулган кубаттуулугу 60 МВт, ал эми электр энергиясын кайра иштетүүнүн эффективдүүлүгү 60%га жакынды түзөт; долбоордун узак мөөнөттүү курулуш масштабы 1000 МВтка жетет. 2021-жылдын октябрында, менин өлкөм тарабынан өз алдынча иштелип чыккан биринчи 10 МВт өнүккөн кысылган аба энергиясын сактоо тутуму Гуйчжоу штатынын Бижие шаарында электр тармагына туташтырылган. Бул компакт аба энергиясын сактоонун коммерциялык жолу жаңыдан башталды деп айтууга болот, бирок келечек келечектүү.

Jintan кысылган аба энергиясын сактоо долбоору.

Эриген туз энергияны сактоо:

Эриген туз энергиясын сактоо, көбүнчө күн жылуулук энергиясын өндүрүү менен айкалышып, күн нурун топтойт жана жылуулукту эриген тузда сактайт. Электр энергиясын иштеп чыгууда эриген туз жылуулук электр энергиясын иштеп чыгуу үчүн колдонулат жана алардын көбү турбиналык генераторду иштетүү үчүн буу жаратат.

эриген туз жылуулук сактоо

Алар Кытайдын эң ири күн жылуулук электр станциясында Hi-Tech Dunhuang 100MW эриген туз мунарасы күн жылуулук электр станциясын кыйкырышты. Чоңураак орнотулган кубаттуулугу менен Делингха 135 МВт CSP долбоору курулушун баштады. Анын энергия сактоо убактысы 11 саатка жетиши мүмкүн. Долбоордун жалпы инвестициясы 3.126 миллиард юанды түзөт. Аны 30-жылдын 2022-сентябрына чейин расмий түрдө электр тармагына туташтыруу пландаштырылууда жана ал жыл сайын болжол менен 435 миллион кВт/саат электр энергиясын иштеп чыга алат.

Дунхуан CSP станциясы

Физикалык энергияны сактоо технологияларына маховик энергиясын сактоо, муздак сактоочу энергияны сактоо ж.б.

2. Электр энергиясын сактоо:

Суперконденсатор: Энергиянын төмөн тыгыздыгы (төмөндө караңыз) жана катуу өзүн-өзү разряды менен чектелген, учурда ал унаанын энергиясын калыбына келтирүүдө, эң жогорку кыруу жана өрөөндү толтуруунун чакан диапазонунда гана колдонулат. Типтүү колдонмолор 23 кран электр тармагына олуттуу таасирин тийгизген Шанхай Янгшан терең суу порту болуп саналат. Крандардын электр тармагына тийгизген таасирин азайтуу үчүн резервдик булак катары 3MW/17.2KWh суперконденсатордук энергияны сактоо системасы орнотулган, ал үзгүлтүксүз 20с электр менен камсыз кыла алат.

Өтө өткөргүч энергияны сактоо: калтырылган

3. Электрохимиялык энергияны сактоо:

Бул макалада коммерциялык электрохимиялык энергияны сактоо төмөнкү категорияларга бөлүнөт:

Коргошун-кислота, коргошун-көмүртек батареялары

агым батареясы

Металл-иондук батареялар, анын ичинде литий-иондук батарейкалар, натрий-иондук батареялар ж.б.

Кайра заряддалуучу металл-күкүрт/кычкылтек/аба батареялары

башка

Коргошун-кислота жана коргошун-көмүртек батарейкалар: жетилген энергияны сактоо технологиясы катары коргошун-кислота батарейкалары көп унаа стартаптарда колдонулат, байланыш базалык станциясынын электр станциялары үчүн резервдик энергия менен камсыз кылуу ж.б. коргошун-кислота батареясынын Pb терс электродунан кийин көмүртек материалдары менен кошулган болсо, коргошун-көмүртек батареясы ашыкча разряд маселесин натыйжалуу жакшыртат. Tianneng 2020 жылдык отчетуна ылайык, мамлекеттик Grid Zhicheng (Цзинлинг көмөк чордону) 12MW/48MWh коргошун-көмүртек энергияны сактоо долбоору компания тарабынан аяктаган Чжэцзян провинциясындагы биринчи супер-чоң коргошун-көмүртек энергиясын сактоочу электр станциясы, ал тургай бүткүл өлкө.

Агым батареясы: Агым батареясы, адатта, электроддор аркылуу агып жаткан идиште сакталган суюктуктан турат. Заряддоо жана разряд ион алмашуу мембранасы аркылуу аяктайт; Төмөндөгү сүрөттө билдирет.

Батареянын агымынын схемасы

Даляндык химиялык физика институту жана Далянь Ронгке энергияны сактоо институту тарабынан аяктаган Гуодиан Лонгюань, 5МВт/10МВт/саат долбоору толугу менен ванадий агымынын аккумулятору боюнча эң кеңири жананадий агымынын батарейкасынын энергия сактоо тутуму болгон. Ошол убактагы дүйнө, азыр курулуп жаткан чоң масштабдагы ванадий-калыбына келтирүү агымы батареянын энергия сактоо системасы 200MW/800MWh жетет.

Металл-иондук батарейка: эң тез өнүгүп жаткан жана эң кеңири колдонулган электрохимиялык энергияны сактоо технологиясы. Алардын арасында литий-иондук батарейкалар көбүнчө керектөөчү электроникада, электр батарейкаларында жана башка тармактарда колдонулат жана алардын энергияны сактоодо колдонулушу да көбөйүүдө. Литий-иондук батарейканын энергиясын сактоочу курулуп жаткан Huawei долбоорлорун кошкондо, буга чейин курулган эң ири литий-иондук батареянын энергия сактоочу долбоору I фазадан 300 МВт/1200 МВт жана II фазадан 100 МВт/400 МВт сааттан турган Moss Landing энергия сактоо станциясы. жалпысынан 400 МВт/1600 МВт саат.

Литий-ион батарейкасы

Литий өндүрүшүнүн кубаттуулугунун жана наркынын чектелишинен улам, натрий иондорун энергиянын салыштырмалуу аздыгы менен алмаштыруу, бирок бааны төмөндөтүү үчүн мол запастар литий-иондук батарейкаларды өнүктүрүү жолу болуп калды. Анын принциби жана негизги материалдары литий-иондук батарейкаларга окшош, бирок ал али кеңири масштабда өнөр жайлаштырылган эмес. , Натрий-иондук батареянын энергия сактоо системасы иштеп жаткан отчеттордо гана 1MWh масштабын көргөн.

Алюминий-иондук батареялар жогорку теориялык кубаттуулугу жана мол запастары менен мүнөздөлөт. Ошондой эле литий-иондук батарейкаларды алмаштыруу боюнча изилдөө багыты болуп саналат, бирок коммерциялаштыруунун так жолу жок. Жакында популярдуу болгон индиялык компания келерки жылы алюминий-иондук батарейкаларды өндүрүүнү коммерциялаштыра турганын жана 10 МВт кубаттуулуктагы энергия сактоочу блок кура турганын жарыялады. Келгиле, күтө жана көрөлү.

, көрө жатарбыз

Кайра заряддалуучу металл-күкүрт/кычкылтек/аба батареялары: анын ичинде литий-күкүрт, литий-кычкылтек/аба, натрий-күкүрт, кайра заряддалуучу алюминий-аба батареялары ж.б., энергиянын тыгыздыгы иондук батареяларга караганда жогору. Коммерциялаштыруунун азыркы өкүлү натрий-күкүрттүү батареялар. NGK азыркы учурда натрий-күкүрттүү аккумулятордук системалардын алдыңкы жеткирүүчүсү болуп саналат. Ишке киргизилген эбегейсиз масштабда Бириккен Араб Эмираттарында 108MW/648MWh натрий-күкүрттүү батареянын энергия сактоо системасы саналат.

4. Химиялык энергияны сактоо: Ондогон жылдар мурун Шредингер жашоо терс энтропияга ээ болуудан көз каранды деп жазган. Бирок тышкы энергияга таянбасаңыз, энтропия күчөйт, андыктан жашоо күчкө ээ болушу керек. Жашоо өз жолун таап, энергияны сактоо үчүн өсүмдүктөр фотосинтез аркылуу күн энергиясын органикалык заттардагы химиялык энергияга айландырышат. Химиялык энергияны сактоо эң башынан эле табигый тандоо болгон. Химиялык энергияны сактоо вольтторду электр стектерине айландыргандан бери адамдар үчүн энергияны сактоонун күчтүү ыкмасы болуп калды. Анткен менен ири көлөмдөгү энергияны коммерциялык пайдалануу жаңыдан башталды.

Суутек сактоо, метанол, ж.б.: Суутек энергиясы жогорку энергия тыгыздыгы, тазалык жана айлана-чөйрөнү коргоо боюнча эң сонун артыкчылыктарга ээ жана келечекте идеалдуу энергия булагы катары кеңири каралат. Суутек өндүрүү → суутек сактоо → отун клеткасы жолго чыкты. Азыркы учурда менин елкемде 100ден ашык водородду куюучу станциялар курулду, алар дуйнедегу эц алдыцкылардын катарына кирет, анын ичинде Пекиндеги эц ири водород станциясы. Бирок, суутек сактоо технологиясын чектөөлөрдөн жана суутек жарылуу коркунучунан улам, метанол менен көрсөтүлгөн кыйыр суутек сактоо дагы Далян институтундагы Ли Кандын командасынын "суюк күн нуру" технологиясы сыяктуу келечектеги энергия үчүн маанилүү жол болушу мүмкүн. Кытай илимдер академиясынын химия илимдеринин доктору.

Металл-аба баштапкы батарейкалары: жогорку теориялык энергия тыгыздыгы менен алюминий-аба батареялары менен көрсөтүлгөн, бирок коммерциялаштырууда аз жылыш бар. Көптөгөн отчеттордо айтылган Phinergy өкүлчүлүгү, унаалары үчүн алюминий-аба батареяларын колдонгон. Миң миль, энергияны сактоодо алдыңкы чечим болуп кайра заряддалуучу цинк-аба батареялары саналат.