Առևտրային էներգիայի պահպանման ակնարկ

Վերականգնվող էներգիան ածխածնի չեզոքության երկարաժամկետ պլանի էական մասն է: Անկախ կառավարելի միջուկային միաձուլումից, տիեզերական արդյունահանումից և հիդրոէներգետիկ ռեսուրսների լայնածավալ զարգացումից, որոնք կարճաժամկետ հեռանկարում առևտրային ուղի չունեն, քամու էներգիան և արևային էներգիան ներկայումս վերականգնվող էներգիայի ամենահեռանկարային աղբյուրներն են: Այնուամենայնիվ, դրանք սահմանափակված են քամու և լույսի ռեսուրսներով: Էներգիայի պահեստավորումը ապագա էներգիայի օգտագործման էական մասն է լինելու: Այս հոդվածը և հետագա հոդվածները կներառեն լայնածավալ առևտրային էներգիայի պահպանման տեխնոլոգիաներ՝ հիմնականում կենտրոնանալով իրականացման դեպքերի վրա:

Վերջին տարիներին էներգիայի կուտակման համակարգերի արագ կառուցումն այլևս օգուտ չի տվել անցյալի որոշ տվյալների, օրինակ՝ «սեղմված օդի էներգիայի պահեստավորումը երկրորդ տեղում է 440 ՄՎտ ընդհանուր տեղադրված հզորությամբ, իսկ նատրիում-ծծմբային մարտկոցները՝ ընդհանուր հզորության սանդղակով երրորդ տեղում։ 440 ՄՎտ. 316 ՄՎտ» և այլն: Բացի այդ, լուրերն այն մասին, որ Huawei-ը ստորագրել է աշխարհի «ամենամեծ» էներգիայի պահպանման նախագիծը՝ 1300 ՄՎտ/ժ հզորությամբ, ճնշող է: Սակայն, ըստ առկա տվյալների, 1300 ՄՎտ/ժ-ը էներգիայի պահպանման ամենանշանակալի նախագիծը չէ աշխարհում։ Կենտրոնական ամենամեծ էներգիայի պահպանման նախագիծը պատկանում է պոմպային պահեստին: Ֆիզիկական էներգիայի պահպանման տեխնոլոգիաների համար, ինչպիսիք են աղի էներգիայի կուտակումը, էլեկտրաքիմիական էներգիայի պահպանման դեպքում, 1300 ՄՎտժ-ը ամենակարևոր նախագիծը չէ (դա կարող է նաև լինել վիճակագրական տրամաչափի խնդիր): Moss Landing Energy Storage Center-ի ներկայիս հզորությունը հասել է 1600 ՄՎտժ-ի (ներառյալ երկրորդ փուլում՝ 1200 ՄՎտժ, երկրորդ փուլում՝ 400 ՄՎտժ): Այնուամենայնիվ, Huawei-ի մուտքը բեմում ուշադրություն դարձրեց էներգիայի պահպանման արդյունաբերությանը:

Ներկայումս առևտրայնացված և պոտենցիալ էներգիայի պահպանման տեխնոլոգիաները կարող են դասակարգվել մեխանիկական էներգիայի պահպանման, ջերմային էներգիայի պահպանման, էլեկտրական էներգիայի պահպանման, քիմիական էներգիայի պահպանման և էլեկտրաքիմիական էներգիայի պահպանման: Ֆիզիկան և քիմիան ըստ էության նույնն են, ուստի եկեք դրանք առայժմ դասակարգենք ըստ մեր նախորդների մտածողության։

1. Մեխանիկական էներգիայի պահեստավորում / ջերմային պահեստավորում և սառը պահեստավորում

Պոմպային պահեստավորում.

Կան երկու վերին և ստորին ջրամբարներ, որոնք էներգիայի պահպանման ժամանակ ջուրը մղում են վերին ջրամբար, իսկ էներգիայի արտադրության ժամանակ ջուրը արտահոսում դեպի ստորին ջրամբար: Տեխնոլոգիան հասունացել է. 2020 թվականի վերջի դրությամբ պոմպային պահեստային հզորության համաշխարհային դրված հզորությունը կազմել է 159 միլիոն կՎտ, ինչը կազմում է էներգիայի պահպանման ընդհանուր հզորության 94%-ը։ Ներկայումս իմ երկիրը շահագործման է հանձնել ընդհանուր առմամբ 32.49 մլն կՎտ պոմպային պահեստային էլեկտրակայաններ. Կառուցվող պոմպային պահեստային էլեկտրակայանների ամբողջական մասշտաբը կազմում է 55.13 մլն կիլովատ։ Ե՛վ կառուցված, և՛ կառուցվող սանդղակը աշխարհում առաջին տեղն է զբաղեցնում։ Էներգապահովման էլեկտրակայանի դրված հզորությունը կարող է հասնել հազարավոր ՄՎտ-ի, էներգիայի տարեկան արտադրությունը կարող է հասնել մի քանի միլիարդ կՎտժ-ի, իսկ սև գործարկման արագությունը կարող է լինել մի քանի րոպեի կարգի: Ներկայումս Չինաստանում գործող ամենամեծ էներգիայի պահեստավորման էլեկտրակայանը՝ Hebei Fengning Pumped Storage Power Station-ը, ունի 3.6 միլիոն կՎտ դրվածքային հզորություն և 6.6 միլիարդ կՎտ/ժ տարեկան էներգիայի արտադրության հզորություն (որը կարող է կլանել 8.8 միլիարդ կՎտ/ժ ավելորդ էներգիա, մոտ 75 տոկոս արդյունավետությամբ։ Սև մեկնարկի ժամանակը 3-5 րոպե: Թեև ընդհանուր առմամբ համարվում է, որ պոմպային պահեստավորումն ունի սահմանափակ տեղամասի ընտրության, երկար ներդրումային ցիկլի և նշանակալի ներդրումների թերությունները, այն դեռ ամենահաս տեխնոլոգիան է, ամենաանվտանգ շահագործումը և էներգիայի պահպանման ամենաէժան միջոցը: Էներգետիկայի ազգային վարչությունը հրապարակել է պոմպային պահեստավորման միջնաժամկետ և երկարաժամկետ զարգացման պլանը (2021-2035 թթ.):

Մինչև 2025 թվականը պոմպային պահեստների ընդհանուր արտադրական մասշտաբը կկազմի ավելի քան 62 միլիոն կիլովատ; մինչև 2030 թվականը արտադրության ամբողջական մասշտաբը կկազմի մոտ 120 միլիոն կիլովատ; մինչև 2035 թվականը կձևավորվի ժամանակակից պոմպային պահեստավորման արդյունաբերություն, որը բավարարում է նոր էներգիայի բարձր համամասնությամբ և լայնածավալ զարգացման կարիքները:

Hebei Fengning Pumped Storage Power Station - Ստորին ջրամբար

Սեղմված օդի էներգիայի պահպանում.

Երբ էլեկտրաէներգիայի ծանրաբեռնվածությունը ցածր է, օդը սեղմվում և պահվում է էլեկտրականությամբ (սովորաբար պահվում է ստորգետնյա աղի քարանձավներում, բնական քարանձավներում և այլն): Երբ էլեկտրաէներգիայի սպառումը հասնում է գագաթնակետին, բարձր ճնշման օդը թողարկվում է գեներատորին էլեկտրաէներգիա արտադրելու համար:

սեղմված օդի էներգիայի պահպանում

Սեղմված օդի էներգիայի պահեստավորումն ընդհանուր առմամբ համարվում է երկրորդ ամենահարմար տեխնոլոգիան GW-ի մասշտաբով մեծածավալ էներգիայի պահպանման համար՝ պոմպային պահեստավորումից հետո: Այնուամենայնիվ, այն սահմանափակված է տեղանքի ընտրության ավելի խիստ պայմաններով, ներդրումային բարձր գնով և էներգիայի պահպանման արդյունավետությամբ, քան պոմպային պահեստավորումը: Ցածր, սեղմված օդի էներգիայի պահպանման կոմերցիոն առաջընթացը դանդաղ է: Մինչև այս տարվա սեպտեմբերը (2021 թ.) իմ երկրի առաջին լայնածավալ սեղմված օդի էներգիայի պահպանման նախագիծը՝ Jiangsu Jintan Salt Cave Compressed Air Energy Storage National Test Demonstration Project-ը, հենց նոր միացվեց ցանցին: Ծրագրի առաջին փուլի դրվածքային հզորությունը 60 ՄՎտ է, իսկ էներգիայի փոխակերպման արդյունավետությունը՝ մոտ 60%; Ծրագրի երկարաժամկետ շինարարության մասշտաբը կհասնի 1000 ՄՎտ-ի։ 2021 թվականի հոկտեմբերին իմ երկրի կողմից անկախ մշակված 10 ՄՎտ հզորությամբ սեղմված օդի էներգիայի պահպանման առաջադեմ համակարգը միացվեց Գույչժոու նահանգի Բիջիե քաղաքում գտնվող ցանցին: Կարելի է ասել, որ կոմպակտ օդային էներգիայի պահպանման կոմերցիոն ճանապարհը նոր է սկսվել, բայց ապագան խոստումնալից է։

Ջինտան սեղմված օդի էներգիայի պահպանման նախագիծ.

Հալած աղի էներգիայի պահպանում.

Հալած աղի էներգիայի կուտակումը, ընդհանուր առմամբ, արևային ջերմային էներգիայի արտադրության հետ համատեղ, կենտրոնացնում է արևի լույսը և պահպանում ջերմությունը հալած աղի մեջ: Էլեկտրաէներգիա արտադրելիս հալած աղի ջերմությունն օգտագործվում է էլեկտրաէներգիա արտադրելու համար, և դրանցից շատերը գոլորշի են առաջացնում տուրբինային գեներատորը վարելու համար։

հալված աղի ջերմային պահեստավորում

Նրանք բղավում էին Hi-Tech Dunhuang 100MW հալված աղի աշտարակի արևային ջերմաէլեկտրակայանի Չինաստանի ամենամեծ արևային ջերմաէլեկտրակայանում: Ավելի մեծ դրվածքային հզորությամբ Delingha 135 ՄՎտ CSP նախագիծը սկսել է շինարարությունը: Դրա էներգիայի պահպանման ժամանակը կարող է հասնել 11 ժամի։ Նախագծի ընդհանուր ներդրումը կազմում է 3.126 մլրդ յուան։ Նախատեսվում է, որ այն պաշտոնապես միացվի ցանցին մինչև 30 թվականի սեպտեմբերի 2022-ը և ամեն տարի կարող է արտադրել մոտ 435 մլն կՎտ/ժ էլեկտրաէներգիա։

Dunhuang CSP կայան

Ֆիզիկական էներգիայի պահպանման տեխնոլոգիաները ներառում են թռչող անիվի էներգիայի պահեստավորում, սառը պահեստավորման էներգիայի պահեստավորում և այլն:

2. Էլեկտրական էներգիայի պահեստավորում.

Սուպերկոնդենսատոր. Սահմանափակված է էներգիայի ցածր խտությամբ (տես ստորև) և ծանր ինքնալիցքաթափումով, այն ներկայումս օգտագործվում է միայն մեքենայի էներգիայի վերականգնման փոքր տիրույթում, գագաթնակետի ակնթարթային սափրման և հովիտների լցման համար: Տիպիկ կիրառություններն են Շանհայի Յանգշանի խորը ջրային նավահանգիստը, որտեղ 23 ամբարձիչներ զգալիորեն ազդում են էլեկտրացանցերի վրա: Էլեկտրական ցանցի վրա ամբարձիչների ազդեցությունը նվազեցնելու համար որպես պահեստային աղբյուր տեղադրվել է 3 ՄՎտ/17.2 ԿՎտժ հզորությամբ գերկոնդենսատորային էներգիայի պահպանման համակարգ, որը կարող է շարունակաբար ապահովել 20-ական թվականների էլեկտրաէներգիայի մատակարարում:

Գերհաղորդչային էներգիայի պահեստավորում՝ բաց թողնված

3. Էլեկտրաքիմիական էներգիայի պահպանում.

Այս հոդվածը դասակարգում է առևտրային էլեկտրաքիմիական էներգիայի պահեստավորումը հետևյալ կատեգորիաների.

Կապար-թթու, կապարածխածնային մարտկոցներ

հոսքի մարտկոց

Մետաղ-իոնային մարտկոցներ, ներառյալ լիթիում-իոնային մարտկոցներ, նատրիում-իոն մարտկոցներ և այլն:

Վերալիցքավորվող մետաղական-ծծմբային/թթվածնային/օդային մարտկոցներ

այլ

Կապար-թթվային և կապարածխածնային մարտկոցներ. Որպես էներգիայի պահպանման հասուն տեխնոլոգիա, կապարաթթվային մարտկոցները լայնորեն օգտագործվում են մեքենաների մեկնարկներում, կապի բազային կայանների էլեկտրակայանների պահեստային էներգիայի մատակարարում և այլն: Կապարաթթու մարտկոցի Pb բացասական էլեկտրոդից հետո: պատված է ածխածնային նյութերով, կապարի ածխածնային մարտկոցը կարող է արդյունավետորեն բարելավել ավելորդ լիցքաթափման խնդիրը: Համաձայն Tianneng-ի 2020 թվականի տարեկան հաշվետվության՝ ընկերության կողմից ավարտված կապարի ածխածնային էներգիայի պահպանման 12 ՄՎտ/48 ՄՎտժ հզորությամբ պետական ​​Grid Zhicheng (Ջինլինի ենթակայան) նախագիծը Չժեցզյան նահանգում և նույնիսկ ամբողջ երկրում կապարի ածխածնային էներգիայի պահպանման գերխոշոր էլեկտրակայանն է:

Հոսքային մարտկոց. Հոսքային մարտկոցը սովորաբար բաղկացած է հեղուկից, որը պահվում է էլեկտրոդների միջով հոսող տարայի մեջ: Լիցքավորումը և լիցքաթափումն ավարտվում են իոնափոխանակման մեմբրանի միջոցով. տես ստորև նկարը:

Հոսքի մարտկոցի սխեման

Ավելի ներկայացուցչական ամբողջությամբ վանադիումային հոսքի մարտկոցի ուղղությամբ՝ Guodian Longyuan, 5MW/10MWh նախագիծը, որն ավարտվել է Դալիանի քիմիական ֆիզիկայի ինստիտուտի և Dalian Rongke Energy Storage-ի կողմից, եղել է ամբողջ վանադիումային հոսքով մարտկոցների էներգիայի պահպանման ամենաընդարձակ համակարգը։ այն ժամանակվա աշխարհը, որը ներկայումս կառուցման փուլում է: Ավելի լայնածավալ ամբողջությամբ վանադիումային ռեդոքս հոսքի մարտկոցների էներգիայի պահպանման համակարգը հասնում է 200 ՄՎտ/800 ՄՎտժ հզորության:

Մետաղ-իոնային մարտկոց. ամենաարագ աճող և ամենաշատ օգտագործվող էլեկտրաքիմիական էներգիայի պահպանման տեխնոլոգիան: Դրանցից լիթիում-իոնային մարտկոցները սովորաբար օգտագործվում են սպառողական էլեկտրոնիկայի, էլեկտրաէներգիայի մարտկոցների և այլ ոլորտներում, ինչպես նաև ավելանում են դրանց կիրառությունները էներգիայի պահպանման մեջ: Ներառելով Huawei-ի կառուցվող նախորդ նախագծերը, որոնք օգտագործում են լիթիում-իոնային մարտկոցի էներգիայի պահեստավորում, մինչ այժմ կառուցված լիթիում-իոն մարտկոցի էներգիայի պահպանման ամենամեծ նախագիծը Moss Landing էներգիայի պահպանման կայանն է, որը բաղկացած է I Phase 300MW/1200MWh և Phase II 100MW/400MWh, a. ընդհանուր 400 ՄՎտ/1600 ՄՎտժ.

Lithium-Ion մարտկոց

Լիթիումի արտադրության հզորության և արժեքի սահմանափակման պատճառով նատրիումի իոնների փոխարինումը էներգիայի համեմատաբար ցածր խտությամբ, բայց առատ պաշարներով, ակնկալվում է, որ կնվազեցնի գինը, դարձել է լիթիում-իոնային մարտկոցների զարգացման ճանապարհ: Դրա սկզբունքը և առաջնային նյութերը նման են լիթիում-իոնային մարտկոցներին, սակայն այն դեռևս լայնածավալ արդյունաբերականացված չէ: Նատրիում-իոնային մարտկոցների էներգիայի պահպանման համակարգը, որը գործարկվել է գոյություն ունեցող հաշվետվություններում, տեսել է ընդամենը 1 ՄՎտժ մասշտաբ:

Ալյումին-իոնային մարտկոցներն ունեն բարձր տեսական հզորության և առատ պաշարների բնութագրեր։ Սա նաև հետազոտական ​​ուղղություն է՝ փոխարինելու լիթիում-իոնային մարտկոցները, սակայն առևտրայնացման հստակ ուղի չկա: Հնդկական մի ընկերություն, որը վերջերս հայտնի դարձավ, հայտարարեց, որ հաջորդ տարի առևտրայնացնելու է ալյումին-իոնային մարտկոցների արտադրությունը և կկառուցի 10 ՄՎտ էներգիայի պահեստավորման միավոր: Եկեք սպասենք և տեսնենք:

սպասիր եւ տես

Վերալիցքավորվող մետաղ-ծծմբի/թթվածնի/օդային մարտկոցներ. ներառյալ լիթիում-ծծմբ, լիթիում-թթվածին/օդ, նատրիում-ծծումբ, վերալիցքավորվող ալյումինե-օդային մարտկոցներ և այլն, ավելի բարձր էներգիայի խտությամբ, քան իոնային մարտկոցները: Առևտրայնացման ներկայիս ներկայացուցիչը նատրիում-ծծմբային մարտկոցներն են: Ներկայումս NGK-ն նատրիում-ծծմբային մարտկոցների համակարգերի առաջատար մատակարարն է: Հսկայական մասշտաբը, որը շահագործման է հանձնվել, 108 ՄՎտ/648 ՄՎտժ նատրիում-ծծմբային մարտկոցների էներգիայի պահպանման համակարգն է Արաբական Միացյալ Էմիրություններում։

4. Քիմիական էներգիայի կուտակում. Տասնամյակներ առաջ Շրյոդինգերը գրել է, որ կյանքը կախված է բացասական էնտրոպիայի ձեռքբերումից: Բայց եթե դուք հույս չունեք արտաքին էներգիայի վրա, էնտրոպիան կաճի, ուստի կյանքը պետք է իր վրա վերցնի իշխանությունը: Կյանքը գտնում է իր ճանապարհը, և էներգիան կուտակելու համար բույսերը ֆոտոսինթեզի միջոցով արեգակնային էներգիան վերածում են օրգանական նյութերի քիմիական էներգիայի: Քիմիական էներգիայի պահպանումն ի սկզբանե եղել է բնական ընտրություն: Քիմիական էներգիայի կուտակումը մարդկանց համար էներգիայի պահպանման հզոր մեթոդ է եղել, քանի որ այն վոլտերը վերածել է էլեկտրական կույտերի: Այնուամենայնիվ, լայնածավալ էներգիայի պահեստավորման կոմերցիոն օգտագործումը նոր է սկսվել:

Ջրածնի պահեստավորում, մեթանոլ և այլն: Ջրածնի էներգիան ունի էներգիայի բարձր խտության, մաքրության և շրջակա միջավայրի պաշտպանության ակնառու առավելություններ և լայնորեն համարվում է որպես էներգիայի իդեալական աղբյուր ապագայում: Ջրածնի արտադրության→ջրածնի պահեստավորման→վառելիքային մարտկոցի երթուղին արդեն ճանապարհին է։ Ներկայում իմ երկրում կառուցվել է ավելի քան 100 ջրածնային լիցքավորման կայան՝ դասվելով աշխարհի լավագույնների շարքին, այդ թվում՝ Պեկինում գտնվող ջրածնի լիցքավորման աշխարհի ամենամեծ կայանը: Այնուամենայնիվ, ջրածնի պահպանման տեխնոլոգիայի սահմանափակումների և ջրածնի պայթյունի վտանգի պատճառով, ջրածնի անուղղակի պահեստավորումը, որը ներկայացված է մեթանոլով, կարող է նաև լինել ապագա էներգիայի կարևոր ուղի, ինչպիսին է Դալիանի ինստիտուտի Լի Կանի թիմի «արևի հեղուկ լույս» տեխնոլոգիան: քիմիայի, Չինաստանի գիտությունների ակադեմիայի.

Մետաղ-օդ առաջնային մարտկոցներ. ներկայացված են էներգիայի բարձր տեսական խտությամբ ալյումին-օդ մարտկոցներով, սակայն առևտրայնացման հարցում քիչ առաջընթաց կա: Phinergy ներկայացուցչական ընկերությունը, որը հիշատակվում է բազմաթիվ զեկույցներում, իր մեքենաների համար օգտագործել է ալյումինե-օդային մարտկոցներ: Հազար մղոն էներգիայի պահպանման առաջատար լուծումը վերալիցքավորվող ցինկ-օդային մարտկոցներն են: