Home / Blog / Batterij kennis / Overzicht commerciële energieopslag

Overzicht commerciële energieopslag

08 Jan, 2022

By hoppt

energie opslag

Hernieuwbare energie is een essentieel onderdeel van het langetermijnplan voor koolstofneutraliteit. Ongeacht de beheersbare kernfusie, ruimtemijnbouw en grootschalige volwassen ontwikkeling van waterkrachtbronnen die op korte termijn geen commerciële route hebben, zijn windenergie en zonne-energie momenteel de meest veelbelovende hernieuwbare energiebronnen. Toch worden ze beperkt door wind- en lichtbronnen. Energieopslag wordt een essentieel onderdeel van het toekomstige energiegebruik. Dit artikel en volgende artikelen zullen grootschalige commerciële technologieën voor energieopslag bevatten, met name gericht op implementatiecases.

In de afgelopen jaren heeft de snelle constructie van energieopslagsystemen sommige gegevens uit het verleden niet langer nuttig gemaakt, zoals "energieopslag met perslucht op de tweede plaats met een totale geïnstalleerde capaciteit van 440 MW, en natrium-zwavelbatterijen op de derde plaats, met een totale capaciteitsschaal van 440 MW. 316MW" enz. Bovendien is het nieuws dat Huawei het "grootste" energieopslagproject ter wereld met 1300MWh heeft ondertekend overweldigend. Volgens de bestaande gegevens is 1300 MWh echter niet het belangrijkste energieopslagproject ter wereld. Het centraal grootste energieopslagproject behoort tot pompaccumulatie. Voor fysieke energieopslagtechnologieën zoals zoutenergieopslag, in het geval van elektrochemische energieopslag, is 1300MWh niet het belangrijkste project (het kan ook een kwestie van statistisch kaliber zijn). De huidige capaciteit van Moss Landing Energy Storage Center heeft 1600MWh bereikt (inclusief 1200MWh in de tweede fase, 400MWh in de tweede fase). Toch heeft de intrede van Huawei de energieopslagindustrie op het podium in de schijnwerpers gezet.

Momenteel kunnen gecommercialiseerde en potentiële technologieën voor energieopslag worden ingedeeld in mechanische energieopslag, thermische energieopslag, elektrische energieopslag, chemische energieopslag en elektrochemische energieopslag. Natuurkunde en scheikunde zijn in wezen hetzelfde, dus laten we ze voorlopig classificeren volgens het denken van onze voorgangers.

  1. Mechanische energieopslag / thermische opslag en koude opslag

Gepompte opslag:

Er zijn twee bovenste en onderste reservoirs, die water naar het bovenste reservoir pompen tijdens energieopslag en water afvoeren naar het onderste reservoir tijdens energieopwekking. De technologie is volwassen. Eind 2020 bedroeg de wereldwijd geïnstalleerde capaciteit aan gepompte opslagcapaciteit 159 miljoen kilowatt, goed voor 94% van de totale energieopslagcapaciteit. Op dit moment heeft mijn land in totaal 32.49 miljoen kilowatt aan pompaccumulatiecentrales in gebruik genomen; de volledige schaal van in aanbouw zijnde energiecentrales met pompaccumulatie is 55.13 miljoen kilowatt. De schaal van zowel gebouwd als in aanbouw staat op de eerste plaats in de wereld. Het geïnstalleerde vermogen van een energieopslagcentrale kan oplopen tot duizenden MW, de jaarlijkse stroomopwekking kan oplopen tot enkele miljarden kWh en de zwarte startsnelheid kan in de orde van enkele minuten liggen. Op dit moment heeft de grootste energieopslagcentrale in China, Hebei Fengning Pumped Storage Power Station, een geïnstalleerd vermogen van 3.6 miljoen kilowatt en een jaarlijkse stroomopwekkingscapaciteit van 6.6 miljard kWh (wat 8.8 miljard kWh overtollig vermogen kan absorberen, met een rendement van ongeveer 75%). Zwarte starttijd 3-5 minuten. Hoewel over het algemeen wordt aangenomen dat pompaccumulatie de nadelen heeft van een beperkte selectie van locaties, een lange investeringscyclus en aanzienlijke investeringen, is het nog steeds de meest volwassen technologie, de veiligste werking en de goedkoopste manier om energie op te slaan. De Nationale Energieadministratie heeft het ontwikkelingsplan voor de middellange en lange termijn voor pompaccumulatie (2021-2035) vrijgegeven.

In 2025 zal de totale productieomvang van pompaccumulatie meer dan 62 miljoen kilowatt bedragen; tegen 2030 zal de volledige productieschaal ongeveer 120 miljoen kilowatt bedragen; tegen 2035 zal een moderne pompaccumulatie-industrie worden gevormd die voldoet aan de behoeften van een grootschalige en grootschalige ontwikkeling van nieuwe energie.

Hebei Fengning Power Station met pompaccumulatie - Lager reservoir

Perslucht energieopslag:

Wanneer de elektriciteitsbelasting laag is, wordt de lucht gecomprimeerd en opgeslagen door elektriciteit (meestal in ondergrondse zoutgrotten, natuurlijke grotten, enz.). Wanneer het elektriciteitsverbruik piekt, wordt de lucht onder hoge druk vrijgegeven om de generator aan te drijven om elektriciteit op te wekken.

energieopslag met perslucht

Perslucht-energieopslag wordt algemeen beschouwd als de tweede meest geschikte technologie voor grootschalige energieopslag op GW-schaal na pompopslag. Toch wordt het beperkt door de strengere voorwaarden voor locatieselectie, hoge investeringskosten en energieopslagefficiëntie dan pompaccumulatie. Laag, de commerciële vooruitgang van energieopslag met perslucht gaat langzaam. Tot september van dit jaar (2021) is het eerste grootschalige energieopslagproject voor perslucht van mijn land - Jiangsu Jintan Salt Cave Compressed Air Energy Storage National Test Demonstration Project - zojuist op het net aangesloten. De geïnstalleerde capaciteit van de eerste fase van het project is 60 MW en de energieconversie-efficiëntie is ongeveer 60%; de bouwschaal van het project op lange termijn zal 1000 MW bereiken. In oktober 2021 werd het eerste geavanceerde energieopslagsysteem met perslucht van 10 MW, onafhankelijk ontwikkeld door mijn land, aangesloten op het elektriciteitsnet in Bijie, Guizhou. Het kan zeggen dat de commerciële weg van compacte luchtenergieopslag net is begonnen, maar de toekomst is veelbelovend.

Jintan-project voor energieopslag met perslucht.

Energieopslag van gesmolten zout:

Energieopslag van gesmolten zout, meestal gecombineerd met thermische energieopwekking door zonne-energie, concentreert zonlicht en slaat warmte op in gesmolten zout. Bij het opwekken van elektriciteit wordt gesmolten zoutwarmte gebruikt om elektriciteit op te wekken, en de meeste genereren stoom om een ​​turbinegenerator aan te drijven.

gesmolten zout warmteopslag

Ze riepen Hi-Tech Dunhuang 100MW gesmolten zout toren thermische zonne-energiecentrale in China's grootste thermische zonne-energiecentrale. De bouw van het Delingha 135 MW CSP-project met een groter geïnstalleerd vermogen is gestart. De energieopslagtijd kan oplopen tot 11 uur. De totale investering van het project is 3.126 miljard yuan. Het is de bedoeling dat het voor 30 september 2022 officieel op het net wordt aangesloten en elk jaar ongeveer 435 miljoen kWh elektriciteit kan opwekken.

Dunhuang CSP-station

Technologieën voor fysieke energieopslag omvatten energieopslag in het vliegwiel, energieopslag in koude opslag, enz.

  1. Opslag van elektrische energie:

Supercondensator: beperkt door zijn lage energiedichtheid (zie hieronder) en ernstige zelfontlading, wordt momenteel alleen gebruikt in een klein bereik van energieterugwinning van voertuigen, onmiddellijke piekafvlakking en dalvulling. Typische toepassingen zijn de diepwaterhaven van Shanghai Yangshan, waar 23 kranen het elektriciteitsnet aanzienlijk beïnvloeden. Om de impact van kranen op het elektriciteitsnet te verminderen, is een 3MW/17.2KWh supercondensator energieopslagsysteem geïnstalleerd als back-upbron, die continu een elektriciteitsvoorziening van 20 seconden kan leveren.

Supergeleidende energieopslag: weggelaten

  1. Elektrochemische energieopslag:

Dit artikel classificeert commerciële elektrochemische energieopslag in de volgende categorieën:

Lood-zuur, lood-koolstof batterijen

stroom batterij

Metaalionbatterijen, waaronder lithiumionbatterijen, natriumionbatterijen, enz.

Oplaadbare metaal-zwavel-/zuurstof-/luchtbatterijen

anders

Loodzuur- en loodkoolstofbatterijen: als volwassen energieopslagtechnologie worden loodzuurbatterijen veel gebruikt bij het opstarten van auto's, back-upvoeding voor energiecentrales voor communicatiebasisstations, enz. Na de Pb negatieve elektrode van de loodzuurbatterij is gedoteerd met koolstofmaterialen, kan de lood-koolstofbatterij het probleem van overmatige ontlading effectief verbeteren. Volgens het jaarverslag 2020 van Tianneng is het door het bedrijf voltooide State Grid Zhicheng (Jinling Substation) 12 MW/48 MWh lood-koolstof energieopslagproject de eerste supergrote lood-koolstof energieopslagcentrale in de provincie Zhejiang en zelfs het hele land.

Stroombatterij: De stroombatterij bestaat meestal uit vloeistof die is opgeslagen in een container die door de elektroden stroomt. De lading en ontlading worden voltooid door het ionenuitwisselingsmembraan; zie onderstaande figuur.

Stroom batterij schema

In de richting van de meer representatieve volledig vanadiumstroombatterij, was het Guodian Longyuan, 5MW / 10MWh-project, voltooid door het Dalian Institute of Chemical Physics en Dalian Rongke Energy Storage, het meest uitgebreide energieopslagsysteem voor volledig vanadiumstroombatterijen in de wereld op dat moment, dat momenteel in aanbouw is. Het grootschaliger volledig vanadium redoxstroombatterij-energieopslagsysteem bereikt 200 MW / 800 MWh.

Metaalionbatterij: de snelst groeiende en meest gebruikte elektrochemische energieopslagtechnologie. Onder hen worden lithium-ionbatterijen veel gebruikt in consumentenelektronica, stroombatterijen en andere gebieden, en hun toepassingen in energieopslag nemen ook toe. Met inbegrip van de eerdere Huawei-projecten in aanbouw die energieopslag van lithium-ionbatterijen gebruiken, is het grootste energieopslagproject voor lithium-ionbatterijen dat tot nu toe is gebouwd het Moss Landing-energieopslagstation, bestaande uit fase I 300 MW/1200 MWh en fase II 100 MW/400 MWh, een totaal van 400MW/1600MWh.

Lithium ion batterij

Vanwege de beperking van de productiecapaciteit en kosten van lithium, is het vervangen van natriumionen door een relatief lage energiedichtheid, maar naar verwachting zullen overvloedige reserves de prijs verlagen, een ontwikkelingspad geworden voor lithium-ionbatterijen. Het principe en de primaire materialen zijn vergelijkbaar met lithium-ionbatterijen, maar het is nog niet op grote schaal geïndustrialiseerd. , heeft het energieopslagsysteem met natriumionbatterijen dat in bestaande rapporten in gebruik is genomen, slechts een schaal van 1 MWh gezien.

Aluminium-ionbatterijen hebben de kenmerken van een hoge theoretische capaciteit en overvloedige reserves. Het is ook een onderzoeksrichting om lithium-ionbatterijen te vervangen, maar er is geen duidelijke commercialiseringsroute. Een Indiaas bedrijf dat populair is geworden, heeft onlangs aangekondigd dat het volgend jaar de productie van aluminium-ionbatterijen op de markt zal brengen en een energieopslageenheid van 10 MW zal bouwen. Laten we afwachten.

wacht en zie

Oplaadbare metaal-zwavel-/zuurstof-/luchtbatterijen: inclusief lithium-zwavel-, lithium-zuurstof-/lucht-, natrium-zwavel-, oplaadbare aluminium-luchtbatterijen enz., met een hogere energiedichtheid dan ionenbatterijen. De huidige vertegenwoordiger van commercialisering zijn natrium-zwavelbatterijen. NGK is momenteel de toonaangevende leverancier van natrium-zwavel batterijsystemen. De enorme schaal die in gebruik is genomen, is een 108 MW/648 MWh natrium-zwavel batterij-energieopslagsysteem in de Verenigde Arabische Emiraten.

  1. Opslag van chemische energie: Tientallen jaren geleden schreef Schrödinger dat het leven afhangt van het verkrijgen van negatieve entropie. Maar als je niet afhankelijk bent van externe energie, zal de entropie toenemen, dus moet het leven de macht overnemen. Het leven vindt zijn weg en om energie op te slaan, zetten planten zonne-energie om in chemische energie in organisch materiaal door middel van fotosynthese. Chemische energieopslag is vanaf het begin een natuurlijke keuze geweest. Chemische energieopslag is een robuuste energieopslagmethode voor mensen sinds het volt in elektrische stapels maakte. Toch is het commerciële gebruik van grootschalige energieopslag nog maar net begonnen.

Waterstofopslag, methanol, enz.: Waterstofenergie heeft de uitstekende voordelen van hoge energiedichtheid, zuiverheid en milieubescherming en wordt algemeen beschouwd als een ideale energiebron in de toekomst. De route van waterstofproductie→waterstofopslag→brandstofcel is al onderweg. Op dit moment zijn er in mijn land meer dan 100 waterstoftankstations gebouwd, die tot de wereldtop behoren, waaronder 's werelds grootste waterstoftankstation in Beijing. Vanwege de beperkingen van waterstofopslagtechnologie en het risico van een waterstofexplosie, kan indirecte waterstofopslag, vertegenwoordigd door methanol, echter ook een essentieel pad zijn voor toekomstige energie, zoals de "vloeibare zonlicht" -technologie van Li Can's team aan het Dalian Institute scheikunde, Chinese Academie van Wetenschappen.

Primaire metaal-luchtbatterijen: vertegenwoordigd door aluminium-luchtbatterijen met een hoge theoretische energiedichtheid, maar er is weinig vooruitgang in de commercialisering. Phinergy, een representatief bedrijf dat in veel rapporten wordt genoemd, gebruikte aluminium-luchtbatterijen voor zijn voertuigen. Duizend mijl, de toonaangevende oplossing voor energieopslag zijn oplaadbare zink-luchtbatterijen.

sluiten_wit
dichtbij

Schrijf hier een vraag:

antwoord binnen 6 uur, vragen zijn welkom!