На сайте глобальное хранение энергииДоля возобновляемых источников энергии в структуре энергетики продолжает расти.
Однако это порождает и новые проблемы. Хаотичность, прерывистость и неустойчивость энергии ветра и солнца оказывают огромное структурное давление на существующую систему производства электроэнергии.
Включение в систему большого количества ветряной и солнечной энергии приведет к частым перебоям и дефициту электроэнергии. Длительное хранение энергии стала ключевой технологией для решения проблемы доступа к возобновляемым источникам энергии
В этой статье мы рассмотрим различные технические пути, преимущества и проблемы, а также сценарии применения накопителей энергии длительного действия.
Различные технические пути для длительного хранения энергии
Длительное хранение энергии может быть достигнуто различными способами, такими как механическое хранение энергии, тепловое хранение энергии, электрохимическое хранение энергии, химическое хранение энергии и т.д.
(1) Механические накопители энергии: Наиболее развитой технологией механического хранения энергии являются гидроаккумуляторы, на долю которых приходится 95% от общего объема мировых мощностей по хранению энергии.
Однако существуют определенные требования к выбору места установки и станции. В настоящее время появляются новые насосные гидроаккумулирующие установки, такие как геомеханические насосы, позволяющие снизить зависимость от географических условий.
Кроме того, к механическим накопителям энергии относятся накопители энергии на сжатом воздухе, гравитационные накопители энергии и накопители энергии на жидком воздухе.
Накопители энергии сжатого воздуха также учитывают тепловую энергию, которая используется для хранения тепла, выделяемого в процессе сжатия, и повторного использования его в цикле разрядки; гравитационные накопители энергии в настоящее время находятся на ранних стадиях коммерциализации.
(2) Накопление тепловой энергии: Технология накопления тепловой энергии может одновременно выделять электричество и тепло. Технический путь можно разделить на изменение температуры среды, изменение состояния материала среды, термохимическую термическую реакцию и т.д.
Эти технологии используют такие среды, как расплавленная соль, бетон, алюминиевые сплавы или горные породы, для хранения тепла в изолированных контейнерах. Наиболее широко используемый технологический маршрут - это сочетание расплавленной соли и установок по производству концентрированной солнечной энергии (CSP).
(3) Химические накопители энергии: хранение водорода, хранение энергии природного газа и т.д.
(4) Электрохимическое хранение энергии: Проточные батареи - это технический путь, основанный на длительном хранении энергии на основе электрохимических реакций.
Проточные батареи накапливают электрическую энергию в химических растворителях во внешних резервуарах, а заряжаются и разряжаются через ионообменные мембраны. В то же время, Накопители энергии на основе литий-ионных аккумуляторов также является очень конкурентоспособным выбором.
Преимущества длительного хранения энергии
Увеличение доли возобновляемых источников энергии приведет к росту спроса на накопители энергии на 8-12 часов и даже дольше, что также является важным рынком для накопителей энергии большой длительности.
Технология длительного хранения энергии обладает следующими пятью преимуществами:
(1) При хранении большого количества электроэнергии предельная стоимость низкая.
(2) Разделение энергии и мощности.
(3) Модулируемость, масштабируемость, снижение требований к расположению заводов и станций, а также повышенная безопасность.
(4) Он не зависит от редких элементов, имеет низкую экономическую стоимость и может применяться в промышленных масштабах.
(5) По сравнению с модернизацией и расширением передающих и распределительных сетей, период строительства короткий.
Сценарии применения накопителей энергии большой длительности
Накопители энергии длительного действия могут повысить гибкость энергосистемы за счет накопления и высвобождения энергии в течение длительного периода времени (>4 ч, в течение дней, недель и сезонов). Основные сценарии его применения отражены в четырех аспектах:
(1) Внутридневное хранение энергии: От 4 до 12 часов длительного хранения энергии для решения проблемы дисбаланса спроса и предложения электроэнергии в течение дня.
(2) Применение накопителей энергии в течение нескольких дней и недель: в основном для решения проблем, связанных с дисбалансом электроэнергии средней и большой продолжительности, вызванным кратковременными погодными аномалиями (недостаток света, нехватка воды и т.д.).
(3) Межсезонное применение: Решение проблемы пикового спроса на энергию в зимний период и долговременной неопределенности в энергосистеме, вызванной изменением климата.
(4) Борьба с экстремальными погодными явлениями.
Проблемы, с которыми сталкиваются накопители энергии большой емкости
Существует большой технический пробел в области хранения энергии большой продолжительности, и для его устранения необходимо увеличить инвестиции.
Несмотря на разнообразие технологий длительного хранения энергии, различные методы хранения энергии имеют различные ограничения, что затрудняет их широкое применение в больших масштабах.
Возьмем, к примеру, проточный аккумулятор. Она отличается безопасностью, гибкостью расширения в зависимости от потребностей и длительным сроком службы. Однако ее высокая стоимость является самой большой проблемой.
В настоящее время в Китае не создан зрелый механизм рынка мощности, и получить выгоду от стоимости мощности новых накопителей энергии через рынок сложно.
Также необходимо использовать научные методы пересчета мощности, чтобы обеспечить цены на мощность или компенсацию мощности, соответствующую продолжительности.
В то же время уточняются разновидности рынков, и накопители энергии большой длительности продвигаются на вспомогательные рынки, такие как резервные, для поддержки высокой доли потребления возобновляемой энергии и сокращения выбросов углерода.
Прогноз будущих масштабов долговременного хранения энергии
Хотя некоторые технологии длительного хранения энергии все еще находятся на ранних стадиях.
Однако в контексте ускоряющейся трансформации энергетики прогнозируется, что накопители энергии большой длительности станут началом Накопители энергии в масштабах сети по всему миру, начиная с 2025 года.
Ожидается, что совокупная установленная мощность достигнет 30-40 ГВт (общая мощность достигнет 1 ТВтч), что в 6-8 раз больше текущей общественной мощности, а 95% установленной мощности будет распределено.
Ожидается, что в 2040 году мировая установленная мощность LDES вырастет до 1,5-2,5 ТВт (общая мощность достигнет 85-140 ТВт-ч), что примерно в 8-15 раз превышает текущую общую установленную мощность накопителей энергии.
Это позволит сократить выбросы углекислого газа на 1,5-2,3 млрд тонн в год, что составит 10%-15% выбросов от энергетического сектора.
Накопленная энергия составит 10% мировой выработки электроэнергии, а объем рынка превысит $1 триллион долларов США. Это также означает, что к 2040 году совокупные инвестиции в LDES достигнут US$1,5-3 трлн.
Резюме
Таким образом, накопители энергии большой длительности являются ключевым компонентом происходящего сейчас энергетического перехода. По мере продвижения к более устойчивому будущему потребность в технологиях хранения энергии, способных обеспечивать энергоснабжение в течение длительных периодов времени, становится как никогда важной.
Несмотря на то, что широкое распространение накопителей энергии большой длительности остается проблематичным, в ближайшие десятилетия эта технология будет демонстрировать значительный рост.
+86 - 18925002618
