Поскольку доля новых энергетических мощностей продолжает расти в глобальное хранение энергииВ настоящее время существует единое мнение о необходимости создания систем долгосрочного хранения энергии большой емкости. В данной статье представлены накопитель энергии сжатого воздухаперспективный метод хранения энергии.
1. Что такое накопитель энергии на сжатом воздухе?
Накопитель энергии на сжатом воздухе относится к методу хранения энергии, который использует электрическую энергию для сжатия воздуха в период низкой нагрузки на электросеть, и выпускает сжатый воздух для привода паровой турбины для выработки электроэнергии в период пиковой нагрузки на электросеть.
Основными формами являются традиционные системы хранения энергии на сжатом воздухе, системы хранения энергии на сжатом воздухе с теплоаккумуляторами и системы хранения энергии на сжатом газе.
2. Каков принцип работы накопителя энергии на сжатом воздухе?
Система хранения энергии на сжатом воздухе - это система хранения энергии, разработанная на основе газотурбинной технологии, одна из новых технологии хранения энергии. Принцип работы газовой турбины заключается в том, что после сжатия воздуха компрессором, он сжигается вместе с топливом в камере сгорания для повышения температуры, а затем газ высокой температуры и высокого давления поступает в турбину для расширения и совершения работы.
Компрессор газовой турбины потребляет около 2/3 выходной работы турбины, поэтому чистая выходная работа газовой турбины намного меньше, чем выходная работа турбины.
Турбины компрессора системы хранения энергии сжатого воздуха не работают одновременно), во время накопления энергии система хранения энергии сжатого воздуха потребляет электрическую энергию для сжатия воздуха и хранения его в камере хранения воздуха; во время высвобождения энергии воздух под высоким давлением выходит из камеры хранения воздуха.
Попадая в камеру сгорания газовой турбины и сгорая вместе с топливом, он приводит в движение турбину для выработки электроэнергии. Благодаря разделению во времени работы по накоплению и отдаче энергии, компрессор не потребляет работу турбины на выходе в процессе отдачи энергии. Таким образом, по сравнению с газотурбинной установкой, потребляющей то же топливо, система хранения энергии сжатого воздуха может вырабатывать более чем в два раза больше электроэнергии.
3. Каков состав системы хранения энергии сжатого воздуха?
Полный комплект системы сжатого воздуха состоит из пяти основных устройств: компрессора, охладителя, сосуда высокого давления, регенератора, турбины и генератора.
- Компрессор: сжимают воздух, преобразуют электрическую энергию во внутреннюю энергию воздуха, давление воздуха может достигать 70-100 бар, а температура может достигать 1000 °С;
- Кулер: теплообменное оборудование, используемое для охлаждения перед хранением в сосуде под давлением, для предотвращения снижения давления воздуха в сосуде под давлением или каверне;
- Сосуд под давлением: храните охлажденный воздух, если он хранится в пещере, он должен соответствовать геологическим условиям, иметь высокое сопротивление давлению и хорошую герметичность;
- Регенератор: теплообменное оборудование или камера сгорания, которая повышает температуру воздуха примерно до 1000°C, чтобы турбина могла стабильно работать в течение длительного времени, что позволяет повысить эффективность турбины;
- Турбина: Воздух разгерметизируется через турбину, и внутренняя энергия преобразуется в кинетическую;
- Генератор: в основном синхронные генераторы, которые преобразуют кинетическую энергию в электрическую;
4. Функционирование системы хранения энергии на сжатом воздухе
- Снятие пиков и заполнение долин: генерирующие компании могут использовать системы хранения энергии на сжатом воздухе для накопления электроэнергии в низкие пики и высвобождения ее для использования во время пикового потребления электроэнергии, чтобы достичь экономии пиковой мощности и заполнения долины;
- Баланс электрической нагрузки: Система накопления энергии на сжатом воздухе может достичь состояния полной нагрузки после запуска в течение нескольких минут, что намного меньше времени запуска обычных угольных/нефтяных электростанций, поэтому она больше подходит в качестве устройства балансировки электрической нагрузки;
- Управление энергопотреблением по требованию: В районах, где действуют дифференцированные цены на электроэнергию в пиковые и долинные периоды, потребители со стороны спроса могут использовать системы накопления энергии на сжатом воздухе для хранения электроэнергии по низким ценам в низких долинах, а затем использовать ее в пиковые и высокоценовые периоды, тем самым экономя затраты на электроэнергию и получая большую экономическую выгоду;
- Применительно к возобновляемым источникам энергии: Использование системы хранения энергии на сжатом воздухе позволяет объединить периодически возобновляемые источники энергии для создания стабильного источника питания;
- Резервный источник питания: Система хранения энергии на сжатом воздухе может быть построена рядом с электростанцией или потребителем в качестве резервного источника питания на случай обслуживания линии, сбоя или аварийной ситуации.
5. Классификация накопителей энергии сжатого воздуха
5.1 Источник тепла
В зависимости от источника тепла системы хранения энергии сжатого воздуха можно разделить на:
- Система хранения энергии на сжатом воздухе, сжигающая топливо;
- Система аккумулирования энергии сжатого воздуха с аккумулятором тепла;
- Система хранения энергии на сжатом воздухе без источника тепла.
5.2 Масштаб
В зависимости от масштаба системы хранения энергии на сжатом воздухе, их можно разделить на:
- крупномасштабная система хранения энергии на сжатом воздухе (масштаб одной установки - 100 МВт);
- небольшая система хранения энергии на сжатом воздухе (масштаб одной установки - 10 МВт);
- Миниатюрная система хранения энергии на сжатом воздухе (мощность одного блока - 10 кВт).
5.3 Система кровообращения
В зависимости от того, сочетается ли система хранения энергии сжатого воздуха с другими системами теплового цикла, их можно разделить на:
- Традиционная система хранения энергии на сжатом воздухе;
- Система соединения накопителя энергии сжатого воздуха и газовой турбины;
- Система сопряжения газопарового комбинированного цикла с накопителем энергии на сжатом воздухе;
- Система соединения двигателя внутреннего сгорания с накопителем энергии на сжатом воздухе;
- Система соединения накопителя энергии сжатого воздуха и холодильного цикла;
- Система соединения накопителя энергии сжатого воздуха и возобновляемых источников энергии.
6. Каковы современные проблемы хранения энергии в сжатом воздухе?
В современной системе сжатого воздуха существует множество проблем, главная из которых заключается в том, что она слишком ограничена географическими условиями, как, например, насосные хранилища. Для строительства системы сжатого воздуха требуются особые географические условия в качестве большого хранилища газа, например, высокогерметичные скальные пещеры, соляные пещеры, заброшенные шахты и т.д.
Это ограничение является одним из важных факторов, влияющих на продвижение данной технологии. Кроме того, традиционная система сжатия воздуха имеет системную эффективность всего 40%-55%, что ниже, чем 80% у насосных накопителей.
7. Технические преимущества накопителей энергии на основе сжатого воздуха
Система хранения энергии на сжатом воздухе обладает такими преимуществами, как большая ёмкость аккумулятораДлительное время работы, хорошие экономические показатели, множество циклов зарядки и разрядки.
- Система хранения энергии на сжатом воздухе подходит для строительства крупных электростанций (>100 МВт), уступая лишь насосным гидроэлектростанциям; система хранения энергии на сжатом воздухе может продолжать работать в течение нескольких часов или даже нескольких дней, а время ее работы велико.
- Стоимость строительства и эксплуатационные расходы системы хранения энергии на сжатом воздухе относительно низкие, гораздо ниже, чем у натриево-серных батарей или жидкостных проточных батарей, и ниже, чем у насосных электростанций, что обеспечивает хорошую экономичность.
- Срок службы системы хранения энергии на сжатом воздухе очень велик, она может накапливать и отдавать энергию десятки тысяч раз, а срок службы может достигать 40-50 лет; ее эффективность может достигать примерно 70%, что близко к показателям насосных электростанций.
8. Технические недостатки накопителей энергии сжатого воздуха
Системы хранения энергии на сжатом воздухе больше подходят для крупномасштабных систем. Малогабаритные системы хранения энергии на сжатом воздухе обычно используются в некоторых специальных областях с низкой эффективностью, в то время как крупномасштабные системы требуют особых географических условий для строительства больших газовых хранилищ, таких как скальные пещеры, соляные пещеры, заброшенные шахты и т.д., что значительно ограничивает диапазон применения систем хранения энергии на сжатом воздухе.
9. Модель доходов
- Возобновляемая энергия + хранение энергии: интеграция ветра и накопителей.
- Накопители энергии в сетях: схож с насосным накопителем, реагирует на диспетчеризацию сети, зависит от мощности и цен на электроэнергию, и возможен в виде демонстрационных проектов. Энергосистемы особенно нуждаются в долгосрочном хранении энергии. Несмотря на то, что уже начато строительство многих насосных накопителей, оно завершится через 7 лет.
- Сторона пользователя: Более успешной является модель совместного хранения энергии в Шаньдуне. Пользователи могут арендовать и покупать услуги. Совместное хранение энергии - это относительно хорошая бизнес-модель. Доход от хранения энергии в Шаньдуне в основном зависит от совместного хранения энергии, а цена емкости очень низкая.
- Энергетические компании или пользователи устанавливают их самостоятельно: арбитраж между пиком и долиной для экономии средств, управление качеством электроэнергии, гарантия электроэнергии в экстремальных случаях и повышение надежности гарантии электроэнергии.
10. Резюме
Одним словом, технология хранения энергии на сжатом воздухе имеет перспективное стратегическое значение на фоне высокой доли периодического подключения к электросети возобновляемых источников энергии. Система хранения энергии на основе адиабатического сжатия воздуха с теплоаккумулятором не только обладает комплексной эффективностью хранения энергии до 70%, но и не требует источника тепла для нагрева.
Эта статья посвящена тонкостям проектирования аккумуляторных систем хранения энергии, изучению их компонентов, принципов работы, сценариев применения, концепций дизайна и факторов оптимизации.
В этой статье мы расскажем о значении накопителей энергии для ИБП и о том, как они могут значительно расширить возможности резервного питания. Изучите особенности и преимущества ИБП для хранения энергии прямо сейчас.
Что такое химические накопители энергии, как они работают и каковы преимущества их использования? Читайте далее, чтобы узнать о химических накопителях энергии.
+86 - 18925002618
