Overview sa pagtipig sa enerhiya sa komersyal

Ang nabag-o nga enerhiya usa ka hinungdanon nga bahin sa dugay nga plano alang sa neyutralidad sa carbon. Dili igsapayan ang makontrol nga nukleyar nga fusion, pagmina sa kawanangan, ug dako nga pagkahamtong nga pag-uswag sa mga kahinguhaan sa hydropower nga wala’y ruta sa komersyo sa hamubo nga termino, kusog sa hangin, ug enerhiya sa solar sa pagkakaron ang labing gisaad nga gigikanan sa nabag-o nga enerhiya. Bisan pa, sila limitado sa hangin ug kahayag nga mga kahinguhaan. Ang pagtipig sa enerhiya mahimong usa ka hinungdanon nga bahin sa umaabot nga paggamit sa enerhiya. Kini nga artikulo ug ang sunod nga mga artikulo maglakip sa dagkong komersyal nga mga teknolohiya sa pagtipig sa enerhiya, nag-una nga nagpunting sa mga kaso sa pagpatuman.

Sa bag-ohay nga mga tuig, ang paspas nga pagtukod sa mga sistema sa pagtipig sa enerhiya naghimo sa pipila ka nangaging mga datos nga dili na makatabang, sama sa "compressed air energy storage nga ikaduha nga adunay total nga na-install nga kapasidad nga 440MW, ug ang sodium-sulfur nga mga baterya nga nahimutang sa ikatulo, nga adunay kinatibuk-ang sukod sa kapasidad. sa 440 MW. 316MW" ug uban pa. Dugang pa, ang balita nga gipirmahan sa Huawei ang "labing dako" nga proyekto sa pagtipig sa enerhiya sa kalibutan nga adunay 1300MWh hilabihan. Bisan pa, sumala sa naglungtad nga datos, ang 1300MWh dili ang labing hinungdanon nga proyekto sa pagtipig sa enerhiya sa tibuuk kalibutan. Ang sentro nga pinakadako nga proyekto sa pagtipig sa enerhiya iya sa pumped storage. Alang sa mga teknolohiya sa pagtipig sa pisikal nga enerhiya sama sa pagtipig sa enerhiya sa asin, sa kaso sa pagtipig sa enerhiya sa electrochemical, ang 1300MWh dili ang labing hinungdanon nga proyekto (mahimo usab kini usa ka butang sa istatistika nga kalibre). Ang kasamtangang kapasidad sa Moss Landing Energy Storage Center niabot sa 1600MWh (lakip ang 1200MWh sa ikaduhang hugna, 400MWh sa ikaduhang hugna). Bisan pa, ang pagsulod sa Huawei nagpasiugda sa industriya sa pagtipig sa enerhiya sa entablado.

Sa pagkakaron, ang komersyalisado ug potensyal nga mga teknolohiya sa pagtipig sa enerhiya mahimong maklasipikar sa mekanikal nga pagtipig sa enerhiya, pagtipig sa init nga enerhiya, pagtipig sa enerhiya sa elektrisidad, pagtipig sa enerhiya sa kemikal, ug pagtipig sa enerhiya sa electrochemical. Ang pisika ug chemistry sa esensya parehas ra, mao nga atong iklasipikar sila sumala sa panghunahuna sa atong mga gisundan sa pagkakaron.

1. Mechanical energy storage / thermal storage ug cold storage

Pump storage:

Adunay duha ka taas ug ubos nga mga reservoir, nga nagbomba sa tubig ngadto sa ibabaw nga reservoir sa panahon sa pagtipig sa enerhiya ug nag-agas sa tubig ngadto sa ubos nga reservoir atol sa power generation. Ang teknolohiya hamtong na. Sa katapusan sa 2020, ang global nga na-install nga kapasidad sa pumped storage nga kapasidad mao ang 159 milyon nga kilowatts, nga nagkantidad sa 94% sa kinatibuk-ang kapasidad sa pagtipig sa enerhiya. Sa pagkakaron, ang akong nasud nagbutang sa operasyon sa kinatibuk-an nga 32.49 ka milyon nga kilowatts sa pumped storage power stations; ang bug-os nga sukod sa pumped storage power stations ubos sa konstruksyon kay 55.13 million kilowatts. Ang sukod sa gitukod ug ubos sa pagtukod nag-una sa ranggo sa kalibutan. Ang na-install nga kapasidad sa usa ka energy storage power station mahimong moabot sa liboan ka MW, ang tinuig nga power generation mahimong moabot ug pila ka bilyon kWh, ug ang itom nga start speed mahimong sa order sa pipila ka minuto. Sa pagkakaron, ang pinakadako nga energy storage power station nga naglihok sa China, Hebei Fengning Pumped Storage Power Station, adunay instalar nga kapasidad nga 3.6 milyon kilowatts ug usa ka tinuig nga power generation nga kapasidad nga 6.6 bilyon kWh (nga makasuhop sa 8.8 bilyon kWh nga sobra nga gahum, nga adunay kahusayan nga mga 75%). Itom nga oras sa pagsugod 3-5 ka minuto. Bisan tuod ang pumped storage sa kasagaran giisip nga adunay mga disbentaha sa limitado nga pagpili sa site, taas nga siklo sa pamuhunan, ug mahinungdanon nga pagpamuhunan, kini gihapon ang pinakahamtong nga teknolohiya, ang pinakaluwas nga operasyon, ug ang pinakaubos nga gasto sa pagtipig sa enerhiya nga paagi. Ang National Energy Administration nagpagawas sa Medium ug Long-Term Development Plan alang sa Pumped Storage (2021-2035).

Sa 2025, ang kinatibuk-ang sukod sa produksiyon sa pumped storage mahimong labaw pa sa 62 milyon nga kilowatts; sa 2030, ang tibuuk nga sukod sa produksiyon mahimong mga 120 milyon nga kilowatts; sa 2035, usa ka modernong pumped storage nga industriya nga makatubag sa mga panginahanglan sa taas nga proporsiyon ug dako nga pag-uswag sa bag-ong enerhiya ang maporma.

Hebei Fengning Pumped Storage Power Station - Ubos nga Reservoir

Ang compressed air energy storage:

Sa diha nga ang karga sa elektrisidad ubos, ang hangin gi-compress ug gitipigan sa elektrisidad (kasagaran gihuptan sa ilawom sa yuta nga mga salt caves, natural nga mga langob, ug uban pa). Sa diha nga ang konsumo sa elektrisidad motaas, ang high-pressure nga hangin gipagawas aron sa pagpadagan sa generator aron makamugna og elektrisidad.

compressed air energy storage

Ang compressed air energy storage kasagarang gikonsiderar nga ikaduha nga labing angay nga teknolohiya alang sa GW-scale nga dako-dako nga pagtipig sa enerhiya human sa pumped storage. Bisan pa, kini limitado sa labi ka higpit nga mga kondisyon sa pagpili sa site, taas nga gasto sa pagpamuhunan, ug kahusayan sa pagtipig sa enerhiya kaysa sa pumped storage. Ubos, ang komersyal nga pag-uswag sa compressed air energy storage hinay. Hangtud sa Setyembre ning tuiga (2021), ang una nga dako nga compressed air energy storage project sa akong nasud - Jiangsu Jintan Salt Cave Compressed Air Energy Storage National Test Demonstration Project, bag-o lang konektado sa grid. Ang na-install nga kapasidad sa unang hugna sa proyekto mao ang 60MW, ug ang kahusayan sa pagkakabig sa kuryente mga 60%; ang long-term construction scale sa proyekto moabot sa 1000MW. Niadtong Oktubre 2021, ang unang 10 MW nga advanced compressed air energy storage system nga independente nga gimugna sa akong nasud konektado sa grid sa Bijie, Guizhou. Mahimong isulti nga ang komersyal nga dalan sa compact air energy storage bag-o lang nagsugod, apan ang umaabot nagsaad.

Ang Jintan compressed air energy storage project.

Pagtipig sa enerhiya sa tinunaw nga asin:

Ang pagtipig sa enerhiya sa tinunaw nga asin, kasagaran inubanan sa solar thermal power generation, nagkonsentrar sa kahayag sa adlaw ug nagtipig sa kainit sa tinunaw nga asin. Kung nagmugna og elektrisidad, ang tinunaw nga kainit sa asin gigamit sa pagmugna og elektrisidad, ug kadaghanan niini nagmugna og alisngaw aron sa pagpadagan sa turbine generator.

natunaw nga asin nga pagtipig sa init

Gisinggitan nila ang Hi-Tech Dunhuang 100MW molten salt tower solar thermal power station sa pinakadako nga solar thermal power station sa China. Ang Delingha 135 MW CSP nga proyekto nga adunay mas dako nga kapasidad nga na-install nagsugod sa pagtukod. Ang oras sa pagtipig sa enerhiya niini mahimong moabot sa 11 ka oras. Ang kinatibuk-ang puhunan sa proyekto kay 3.126 bilyon yuan. Giplanohan kini nga opisyal nga konektado sa grid sa dili pa ang Setyembre 30, 2022, ug makamugna kini og mga 435 milyon nga kWh nga kuryente matag tuig.

Dunhuang CSP Station

Ang mga teknolohiya sa pagtipig sa pisikal nga enerhiya naglakip sa pagtipig sa enerhiya sa flywheel, pagtipig sa enerhiya sa bugnaw nga pagtipig, ug uban pa.

2. Pagtipig sa enerhiya sa elektrisidad:

Supercapacitor: Limitado sa ubos nga densidad sa enerhiya niini (tan-awa sa ubos) ug grabe nga pag-discharge sa kaugalingon, kini sa pagkakaron gigamit lamang sa usa ka gamay nga hanay sa pagbawi sa enerhiya sa sakyanan, diha-diha nga peak shaving, ug pagpuno sa walog. Ang kasagarang aplikasyon mao ang Shanghai Yangshan Deepwater Port, diin 23 ka crane ang dakog epekto sa power grid. Aron makunhuran ang epekto sa mga crane sa power grid, usa ka 3MW/17.2KWh supercapacitor energy storage system ang gi-install isip backup nga tinubdan, nga padayon nga makahatag ug 20s nga suplay sa kuryente.

Superconducting energy storage: wala iapil

3. Electrochemical energy storage:

Kini nga artikulo nagklasipikar sa komersyal nga pagtipig sa enerhiya sa electrochemical sa mosunod nga mga kategorya:

Lead-acid, lead-carbon nga mga baterya

dagan nga baterya

Ang mga baterya sa metal-ion, lakip ang mga baterya sa lithium-ion, mga baterya sa sodium-ion, ug uban pa.

Rechargeable Metal-Sulfur/Oxygen/Air Baterya

sa uban nga mga

Lead-acid ug lead-carbon nga mga baterya: Isip usa ka hamtong nga teknolohiya sa pagtipig sa enerhiya, ang lead-acid nga mga baterya kaylap nga gigamit sa mga startup sa sakyanan, backup nga suplay sa kuryente alang sa komunikasyon base station nga mga planta sa kuryente, ug uban pa. Human sa Pb negatibo nga electrode sa lead-acid nga baterya gi-doped sa mga materyales nga carbon, ang lead-carbon nga baterya epektibo nga makapauswag sa sobra nga pag-discharge nga problema. Sumala sa 2020 nga tinuig nga taho sa Tianneng, ang State Grid Zhicheng (Jinling Substation) 12MW/48MWh lead-carbon energy storage project nga nahuman sa kompanya mao ang unang super-large nga lead-carbon energy storage power station sa Zhejiang Province ug bisan sa tibuok nasud.

Flow battery: Ang flow battery kasagaran naglangkob sa likido nga gitipigan sa usa ka sudlanan nga nagaagay sa mga electrodes. Ang bayad ug pag-discharge nahuman pinaagi sa ion exchange membrane; tan-awa ang hulagway sa ubos.

Eskematiko sa pag-agos sa baterya

Sa direksyon sa mas representante nga all-vanadium flow battery, ang Guodian Longyuan, 5MW/10MWh nga proyekto, nga nahuman sa Dalian Institute of Chemical Physics ug Dalian Rongke Energy Storage, mao ang pinakalapad nga all-vanadium flow battery energy storage system sa kalibutan niadtong panahona, nga sa pagkakaron gitukod Ang mas dako nga all-vanadium redox flow battery energy storage system moabot sa 200MW/800MWh.

Metal-ion nga baterya: ang labing paspas nga pagtubo ug labing kaylap nga gigamit nga teknolohiya sa pagtipig sa enerhiya sa electrochemical. Lakip niini, ang mga baterya sa lithium-ion sagad nga gigamit sa mga consumer electronics, mga baterya sa kuryente, ug uban pang mga natad, ug ang ilang mga aplikasyon sa pagtipig sa enerhiya nagdugang usab. Naglakip sa nangaging mga proyekto sa Huawei nga gitukod nga naggamit sa lithium-ion nga pagtipig sa enerhiya sa baterya, ang pinakadako nga proyekto sa pagtipig sa enerhiya sa baterya sa lithium-ion nga gitukod hangtod karon mao ang istasyon sa pagtipig sa enerhiya sa Moss Landing nga gilangkoban sa Phase I 300MW/1200MWh ug Phase II 100MW/400MWh, usa ka kinatibuk-ang 400MW/1600MWh.

Baterya sa Lithium-Ion

Tungod sa limitasyon sa kapasidad sa produksiyon sa lithium ug gasto, ang pag-ilis sa mga sodium ions nga adunay medyo ubos nga density sa enerhiya apan daghang mga reserba ang gilauman nga makunhuran ang presyo nahimo nga usa ka dalan sa pag-uswag alang sa mga baterya sa lithium-ion. Ang prinsipyo niini ug nag-unang mga materyales susama sa lithium-ion nga mga baterya, apan wala pa kini industriyalisado sa dako nga sukod. , ang sodium-ion battery energy storage system nga gibutang sa operasyon sa kasamtangan nga mga report nakakita lang og sukod nga 1MWh.

Ang mga baterya sa aluminyo-ion adunay mga kinaiya sa taas nga kapasidad sa teoretikal ug daghang mga reserba. Usa usab kini ka direksyon sa panukiduki aron mapulihan ang mga baterya sa lithium-ion, apan wala’y klaro nga ruta sa komersyalisasyon. Usa ka Indian nga kompanya nga nahimong popular bag-o lang mipahibalo nga kini magkomersiyal sa produksyon sa aluminum-ion nga mga baterya sa sunod tuig ug magtukod ug 10MW energy storage unit. Maghulat ta ug tan-awon.

maghulat ug tan-awa

Rechargeable metal-sulfur/oxygen/air batteries: lakip ang lithium-sulfur, lithium-oxygen/air, sodium-sulfur, rechargeable aluminum-air batteries, ug uban pa, nga adunay mas taas nga energy density kay sa ion batteries. Ang karon nga representante sa komersyalisasyon mao ang sodium-sulfur nga mga baterya. Ang NGK karon ang nanguna nga tigsuplay sa mga sistema sa baterya nga sodium-sulfur. Ang dako kaayong sukod nga gipatuman mao ang 108MW/648MWh sodium-sulfur battery energy storage system sa United Arab Emirates.

4. Pagtipig sa enerhiya sa kemikal: Mga dekada kanhi, si Schrödinger misulat nga ang kinabuhi nagdepende sa pagbaton ug negatibong entropy. Apan kung dili ka magsalig sa gawas nga enerhiya, ang entropy modaghan, busa ang kinabuhi kinahanglan nga makakuha sa gahum. Ang kinabuhi nangita sa iyang dalan, ug aron sa pagtipig sa enerhiya, ang mga tanum nag-convert sa solar energy ngadto sa kemikal nga enerhiya sa organikong butang pinaagi sa photosynthesis. Ang pagtipig sa enerhiya sa kemikal usa ka natural nga pagpili gikan sa sinugdanan. Ang pagtipig sa enerhiya sa kemikal usa ka lig-on nga pamaagi sa pagtipig sa enerhiya alang sa mga tawo sukad nga gihimo niini ang mga boltahe nga mga stack sa kuryente. Bisan pa, ang komersyal nga paggamit sa dinagkong pagtipig sa enerhiya bag-o lang nagsugod.

Pagtipig sa hydrogen, methanol, ug uban pa: Ang enerhiya sa hydrogen adunay talagsaong mga bentaha sa taas nga density sa enerhiya, kalimpyo, ug pagpanalipod sa kinaiyahan ug kaylap nga giisip nga usa ka sulundon nga gigikanan sa enerhiya sa umaabot. Ang ruta sa produksyon sa hydrogen → pagtipig sa hydrogen → fuel cell anaa na sa dalan. Sa pagkakaron, labaw pa sa 100 ka hydrogen refueling station ang natukod sa akong nasud, nga nagranggo taliwala sa kinatas-an sa kalibutan, lakip ang pinakadako nga hydrogen refueling station sa kalibutan sa Beijing. Bisan pa, tungod sa mga limitasyon sa teknolohiya sa pagtipig sa hydrogen ug peligro sa pagbuto sa hydrogen, ang dili direkta nga pagtipig sa hydrogen nga girepresentahan sa methanol mahimo usab usa ka hinungdanon nga agianan alang sa umaabot nga enerhiya, sama sa teknolohiya nga "liquid kahayag sa adlaw" sa koponan ni Li Can sa Dalian Institute sa Chemistry, Chinese Academy of Sciences.

Metal-air primary nga mga baterya: girepresentahan sa aluminum-air batteries nga adunay taas nga theoretical energy density, apan gamay ra ang pag-uswag sa commercialization. Ang Phinergy, usa ka hawas nga kompanya nga gihisgotan sa daghang taho, migamit ug aluminum-air nga mga baterya alang sa mga sakyanan niini. Usa ka libo ka milya, ang nanguna nga solusyon sa pagtipig sa enerhiya mao ang mga rechargeable nga zinc-air nga mga baterya.