Tijorat energiyani saqlashga umumiy nuqtai

Qayta tiklanadigan energiya uglerod neytralligi bo'yicha uzoq muddatli rejaning muhim qismidir. Boshqariladigan yadroviy sintez, kosmik konlarni qazib olish va qisqa muddatda tijorat yo'liga ega bo'lmagan gidroenergetika resurslarini keng ko'lamli etuk rivojlantirishdan qat'i nazar, shamol energiyasi va quyosh energiyasi hozirgi vaqtda eng istiqbolli qayta tiklanadigan energiya manbalari hisoblanadi. Shunga qaramay, ular shamol va yorug'lik resurslari bilan cheklangan. Energiyani saqlash kelajakda energiyadan foydalanishning muhim qismi bo'ladi. Ushbu maqola va keyingi maqolalar, asosan, amalga oshirish holatlariga qaratilgan keng ko'lamli tijorat energiya saqlash texnologiyalarini o'z ichiga oladi.

So'nggi yillarda energiya saqlash tizimlarining jadal qurilishi ba'zi o'tmishdagi ma'lumotlarni endi foydali qilmadi, masalan, "siqilgan havo energiyasini saqlash jami o'rnatilgan quvvati 440 MVt bo'lgan ikkinchi o'rinni va natriy-oltingugurt batareyalari umumiy quvvat shkalasi bilan uchinchi o'rinni egalladi. 440 MVt. 316 MVt" va hokazo. Bundan tashqari, Huawei 1300 MVt quvvatga ega dunyodagi "eng yirik" energiya saqlash loyihasini imzolagani haqidagi xabar juda katta. Biroq, mavjud ma'lumotlarga ko'ra, 1300 MVt-soat dunyodagi eng muhim energiya saqlash loyihasi emas. Markaziy energiyani saqlash bo'yicha eng yirik loyiha nasosli omborga tegishli. Tuz energiyasini saqlash kabi jismoniy energiyani saqlash texnologiyalari uchun elektrokimyoviy energiyani saqlash holatida 1300 MVt soat eng muhim loyiha emas (bu statistik kalibr masalasi ham bo'lishi mumkin). Moss Landing energiya saqlash markazining joriy quvvati 1600 MVt/soatga yetdi (shu jumladan, ikkinchi bosqichda 1200 MVt/soat, ikkinchi bosqichda 400 MVt/soat). Shunga qaramay, Huawei-ning kirishi sahnada energiya saqlash sanoatiga e'tibor qaratdi.

Hozirgi vaqtda tijoratlashtirilgan va potentsial energiya saqlash texnologiyalari mexanik energiyani saqlash, issiqlik energiyasini saqlash, elektr energiyasini saqlash, kimyoviy energiyani saqlash va elektrokimyoviy energiyani saqlashga bo'linishi mumkin. Fizika va kimyo mohiyatan bir xil, shuning uchun ularni hozircha oʻtmishdoshlarimiz tafakkuriga koʻra tasniflaymiz.

1. Mexanik energiyani saqlash / issiqlik saqlash va sovuq saqlash

Pompalangan saqlash:

Ikkita yuqori va quyi suv omborlari mavjud bo'lib, energiyani saqlash vaqtida yuqori rezervuarga suv quyadi va elektr energiyasini ishlab chiqarishda suvni quyi suv omboriga to'kadi. Texnologiya etuk. 2020 yil oxiriga kelib, nasosli saqlash quvvatlarining global o'rnatilgan quvvati 159 million kilovattni tashkil etdi, bu umumiy energiya saqlash quvvatining 94 foizini tashkil qiladi. Hozirda mamlakatimizda jami 32.49 million kilovatt quvvatga ega nasosli elektr stansiyalari foydalanishga topshirildi; qurilayotgan nasosli elektr stansiyalarining to'liq hajmi 55.13 million kilovattni tashkil etadi. Qurilgan va qurilayotganlarning ko'lami bo'yicha dunyoda birinchi o'rinda turadi. Energiya saqlovchi elektr stantsiyasining o'rnatilgan quvvati minglab MVt ga yetishi mumkin, yillik energiya ishlab chiqarish bir necha milliard kVt ga yetishi mumkin va qora ishga tushirish tezligi bir necha daqiqada bo'lishi mumkin. Hozirgi vaqtda Xitoyda faoliyat ko'rsatayotgan eng yirik energiya saqlash elektr stantsiyasi - Xebey Fengning nasosli saqlash elektr stantsiyasining o'rnatilgan quvvati 3.6 million kilovatt va yiliga 6.6 milliard kVt / soat energiya ishlab chiqarish quvvatiga ega (u 8.8 milliard kVt / soat ortiqcha energiyani o'zlashtira oladi). samaradorligi taxminan 75% ni tashkil qiladi. Qora boshlanish vaqti 3-5 daqiqa. Nasosli saqlash odatda cheklangan joy tanlash, uzoq investitsiya aylanishi va muhim investitsiyalarning kamchiliklariga ega deb hisoblansa-da, u hali ham eng etuk texnologiya, eng xavfsiz operatsiya va eng arzon energiya saqlash vositasidir. Milliy energetika ma'muriyati nasosli omborlarni (2021-2035) o'rta va uzoq muddatli rivojlantirish rejasini e'lon qildi.

2025 yilga kelib, nasosli omborni ishlab chiqarishning umumiy hajmi 62 million kilovattdan oshadi; 2030 yilga kelib, to'liq ishlab chiqarish hajmi taxminan 120 million kilovattni tashkil qiladi; 2035 yilga kelib, yangi energiyani yuqori mutanosib va ​​keng ko'lamli rivojlantirish ehtiyojlarini qondiradigan zamonaviy nasosli saqlash sanoati shakllantiriladi.

Xebey Fengning nasosli saqlash elektr stantsiyasi - Quyi suv ombori

Siqilgan havo energiyasini saqlash:

Elektr yuki kam bo'lsa, havo siqiladi va elektr energiyasi bilan saqlanadi (odatda er osti tuzli g'orlarda, tabiiy g'orlarda va boshqalarda saqlanadi). Elektr iste'moli eng yuqori darajaga etganida, yuqori bosimli havo generatorni elektr energiyasini ishlab chiqarish uchun haydash uchun chiqariladi.

siqilgan havo energiyasini saqlash

Siqilgan havo energiyasini saqlash odatda nasosli saqlashdan keyin GW miqyosli keng miqyosli energiyani saqlash uchun ikkinchi eng mos texnologiya hisoblanadi. Shunga qaramay, u nasosli saqlashga qaraganda qattiqroq joy tanlash shartlari, yuqori investitsiya qiymati va energiyani saqlash samaradorligi bilan cheklangan. Kam, siqilgan havo energiyasini saqlashning tijorat taraqqiyoti sekin. Joriy yilning sentabr oyigacha (2021 yil) mening mamlakatimdagi birinchi keng ko'lamli siqilgan havo energiyasini saqlash loyihasi - Jiangsu Jintan tuz g'oridagi siqilgan havo energiyasini saqlash bo'yicha milliy sinovni namoyish etish loyihasi endigina tarmoqqa ulandi. Loyihaning birinchi bosqichining o'rnatilgan quvvati 60 MVtni tashkil etadi va quvvatni konvertatsiya qilish samaradorligi taxminan 60% ni tashkil qiladi; loyihaning uzoq muddatli qurilish ko'lami 1000 MVt ga etadi. 2021 yil oktyabr oyida mening mamlakatim tomonidan mustaqil ravishda ishlab chiqilgan birinchi 10 MVt quvvatli ilg'or siqilgan havo energiyasini saqlash tizimi Bijie, Guychjou shahridagi tarmoqqa ulandi. Aytish mumkinki, ixcham havo energiyasini saqlashning tijorat yo'li endigina boshlangan, ammo kelajak istiqbolli.

Jintan siqilgan havo energiyasini saqlash loyihasi.

Eritilgan tuz energiyasini saqlash:

Eritilgan tuz energiyasini saqlash, odatda quyosh issiqlik energiyasini ishlab chiqarish bilan birgalikda quyosh nurini to'playdi va issiqlikni erigan tuzda saqlaydi. Elektr energiyasini ishlab chiqarishda eritilgan tuz issiqlik elektr energiyasini ishlab chiqarish uchun ishlatiladi va ularning ko'pchiligi turbina generatorini haydash uchun bug' hosil qiladi.

erigan tuz issiqlik saqlash

Ular Xitoyning eng yirik quyosh issiqlik elektr stantsiyasida Hi-Tech Dunhuang 100 MVt erigan tuz minorasi quyosh issiqlik elektr stantsiyasini baqirishdi. Kattaroq o'rnatilgan quvvatga ega Delingha 135 MVt CSP loyihasi qurilishini boshladi. Uning energiya saqlash muddati 11 soatga yetishi mumkin. Loyihaning umumiy sarmoyasi 3.126 milliard yuanni tashkil etadi. 30-yil 2022-sentabrgacha tarmoqqa rasman ulanishi rejalashtirilgan va u har yili 435 million kVt/soatga yaqin elektr energiyasi ishlab chiqarishi mumkin.

Dunxuang CSP stantsiyasi

Jismoniy energiyani saqlash texnologiyalariga volan energiyasini saqlash, sovuq saqlash energiyasini saqlash va boshqalar kiradi.

2. Elektr energiyasini saqlash:

Superkondensator: past energiya zichligi (quyida ko'ring) va kuchli o'z-o'zidan zaryadsizlanishi bilan cheklangan, u hozirda faqat avtomobil energiyasini qayta tiklash, bir zumda eng yuqori tarash va vodiyni to'ldirishda kichik diapazonda qo'llaniladi. Odatiy ilovalar Shanxay Yangshan chuqur suv portidir, bu erda 23 kran elektr tarmog'iga sezilarli ta'sir ko'rsatadi. Kranlarning elektr tarmog'iga ta'sirini kamaytirish uchun zaxira manba sifatida 3MW / 17.2KWh superkondensatorli energiya saqlash tizimi o'rnatilgan bo'lib, u doimiy ravishda 20s elektr ta'minotini ta'minlay oladi.

Supero'tkazuvchi energiyani saqlash: o'tkazib yuborilgan

3. Elektrokimyoviy energiyani saqlash:

Ushbu maqola tijorat elektrokimyoviy energiyani quyidagi toifalarga ajratadi:

Qo'rg'oshin-kislota, qo'rg'oshin-uglerodli akkumulyatorlar

oqim batareyasi

Metall-ion batareyalar, shu jumladan litiy-ion batareyalar, natriy-ion batareyalar va boshqalar.

Zaryadlanuvchi metall-oltingugurt/kislorod/havo batareyalari

boshqa

Qo'rg'oshin-kislotali va qo'rg'oshin-uglerodli akkumulyatorlar: etuk energiya saqlash texnologiyasi sifatida qo'rg'oshin kislotali akkumulyatorlar avtomobilni ishga tushirishda keng qo'llaniladi, aloqa tayanch stansiyasi elektr stantsiyalari uchun zaxira quvvat manbai va hokazo. Qo'rg'oshin kislotali akkumulyatorning Pb salbiy elektrodidan keyin. uglerod materiallari bilan qoplangan bo'lsa, qo'rg'oshin-uglerod batareyasi ortiqcha zaryadsizlanish muammosini samarali ravishda yaxshilashi mumkin. Tiannengning 2020 yilgi yillik hisobotiga ko'ra, kompaniya tomonidan yakunlangan Davlat Grid Zhicheng (Jinling podstantsiyasi) 12MW/48MWh qo'rg'oshin-uglerod energiyasini saqlash loyihasi Zhejiang provintsiyasida va hatto butun mamlakatda birinchi super-katta qo'rg'oshin-uglerodli energiya saqlash elektr stantsiyasidir.

Oqim batareyasi: Oqim batareyasi odatda elektrodlar orqali oqadigan idishda saqlanadigan suyuqlikdan iborat. Zaryadlash va tushirish ion almashinuvi membranasi orqali yakunlanadi; quyidagi rasmga qarang.

Oqim batareyasining sxemasi

Dalian Kimyoviy Fizika Instituti va Dalian Rongke Energiya Saqlash Instituti tomonidan yakunlangan Guodian Longyuan, 5MVt / 10MWh loyihasi ko'proq vanadiyli oqim batareyasi yo'nalishi bo'yicha, dunyodagi eng keng vanadiyli oqim batareyasi energiya saqlash tizimi edi. o'sha paytdagi dunyo, hozirda qurilayotgan keng ko'lamli to'liq vanadiyli oksidlanish-qaytarilish batareyasi energiya saqlash tizimi 200 MVt/800 MVt ga etadi.

Metall-ion batareyasi: eng tez rivojlanayotgan va eng ko'p ishlatiladigan elektrokimyoviy energiyani saqlash texnologiyasi. Ular orasida lityum-ion batareyalar odatda maishiy elektronika, quvvat akkumulyatorlari va boshqa sohalarda qo'llaniladi va ularning energiya saqlashda qo'llanilishi ham ortib bormoqda. Qurilayotgan litiy-ionli akkumulyator batareyalaridan foydalanadigan avvalgi Huawei loyihalari bilan bir qatorda, hozirgacha qurilgan eng yirik litiy-ionli batareya quvvatini saqlash loyihasi I bosqich 300 MVt/1200 MVt va II faza 100 MVt/400 MVt dan iborat Moss Landing energiya saqlash stansiyasidir. jami 400 MVt/1600 MVt.

Lityum-ionli batareyalar

Lityum ishlab chiqarish quvvati va narxining cheklanganligi sababli, natriy ionlarini nisbatan past energiya zichligi bilan almashtirish, ammo mo'l-ko'l zaxiralar narxini pasaytirish lityum-ion batareyalar uchun rivojlanish yo'liga aylandi. Uning printsipi va asosiy materiallari lityum-ion batareyalarga o'xshaydi, ammo u hali keng miqyosda sanoatlashtirilmagan. , mavjud hisobotlarda ishga tushirilgan natriy-ion batareyasi energiya saqlash tizimi faqat 1MWh shkalasini ko'rdi.

Alyuminiy-ionli akkumulyatorlar yuqori nazariy quvvat va mo'l-ko'l zaxiralarning xususiyatlariga ega. Bu, shuningdek, lityum-ionli batareyalarni almashtirish bo'yicha tadqiqot yo'nalishidir, ammo aniq tijorat yo'li yo'q. Yaqinda mashhur bo'lgan hind kompaniyasi kelgusi yilda alyuminiy-ionli batareyalar ishlab chiqarishni tijoratlashtirishini va 10 MVt quvvatga ega energiya saqlash blokini qurishini e'lon qildi. Keling, kutamiz va ko'ramiz.

kuting va ko'ring

Zaryadlanuvchi metall-oltingugurt/kislorod/havo batareyalari: shu jumladan lityum-oltingugurt, litiy-kislorod/havo, natriy-oltingugurt, qayta zaryadlanuvchi alyuminiy-havo batareyalari va boshqalar, ionli batareyalarga qaraganda yuqori energiya zichligi. Tijoratlashtirishning hozirgi vakili natriy-oltingugurtli akkumulyatorlardir. NGK hozirda natriy-oltingugurtli akkumulyator tizimlarini yetkazib beruvchi yetakchi hisoblanadi. Birlashgan Arab Amirliklarida 108 MVt/648 MVt quvvatga ega natriy-oltingugurtli akkumulyatorli energiya saqlash tizimi ishga tushirilgan ulkan miqyosdir.

4. Kimyoviy energiyani saqlash: Bir necha o'n yillar oldin Shredinger hayot salbiy entropiyaga bog'liqligini yozgan. Ammo tashqi energiyaga tayanmasangiz, entropiya kuchayadi, shuning uchun hayot kuchga kirishi kerak. Hayot o'z yo'lini topadi va energiyani saqlash uchun o'simliklar fotosintez orqali quyosh energiyasini organik moddalardagi kimyoviy energiyaga aylantiradi. Kimyoviy energiyani saqlash boshidanoq tabiiy tanlov edi. Kimyoviy energiyani saqlash odamlar uchun kuchli energiya saqlash usuli bo'lib kelgan, chunki u voltlarni elektr stakalariga aylantirgan. Shunday bo'lsa-da, keng miqyosli energiya zaxiralaridan tijorat maqsadlarida foydalanish endigina boshlandi.

Vodorodni saqlash, metanol va boshqalar: Vodorod energiyasi yuqori energiya zichligi, tozalik va atrof-muhitni muhofaza qilishning ajoyib afzalliklariga ega va kelajakda ideal energiya manbai sifatida keng tarqalgan. Vodorod ishlab chiqarish → vodorodni saqlash → yoqilg'i xujayrasi yo'li allaqachon yo'lda. Hozirda mamlakatimizda 100 dan ortiq vodorod yonilg'i quyish shoxobchalari qurilgan bo'lib, ular dunyoda birinchi o'rinlardan birini egallaydi, jumladan Pekindagi eng yirik vodorod yonilg'i quyish stansiyasi. Biroq, vodorodni saqlash texnologiyasining cheklovlari va vodorod portlashi xavfi tufayli, metanol bilan ifodalangan bilvosita vodorodni saqlash kelajakdagi energiya uchun muhim yo'l bo'lishi mumkin, masalan, Dalian institutidagi Li Can jamoasining "suyuq quyosh nuri" texnologiyasi Xitoy Fanlar Akademiyasi, kimyo.

Metall-havo asosiy batareyalari: yuqori nazariy energiya zichligiga ega alyuminiy-havo batareyalari bilan ifodalanadi, ammo tijoratlashtirishda juda oz muvaffaqiyatlar mavjud. Ko'pgina hisobotlarda tilga olingan vakillik kompaniyasi Phinergy o'z avtomobillari uchun alyuminiy-havo batareyalaridan foydalangan. Ming milya, energiyani saqlashda etakchi yechim qayta zaryadlanuvchi sink-havo batareyalaridir.