У глобальне зберігання енергіїчастка відновлюваної енергетики в структурі енергобалансу продовжує зростати.
Однак це також приносить нові виклики. Випадковість, переривчастість і волатильність вітрової та сонячної енергії створюють величезний структурний тиск на існуючу систему виробництва електроенергії.
Інтеграція великої кількості вітрової та сонячної енергії в систему призведе до частих надлишків та дефіцитів електроенергії. Тривале зберігання енергії стала ключовою технологією для вирішення проблеми доступу до відновлюваних джерел енергії
У цій статті ми розглянемо різні технічні шляхи, переваги та виклики, а також сценарії застосування довготривалого зберігання енергії.
</img
Різні технічні шляхи для довготривалого зберігання енергії
Довготривале зберігання енергії можна досягти різними способами, такими як механічне зберігання енергії, теплове зберігання енергії, електрохімічне зберігання енергії, хімічне зберігання енергії тощо.
(1) Механічне накопичення енергії: Найбільш розвиненою технологією зберігання механічної енергії є гідроакумулюючі електростанції, на які припадає 951 ТВт3 енергії від загальної світової потужності зберігання енергії.
Однак існують певні вимоги до вибору місця розташування станцій та водосховищ. Зараз з'являються нові насосні гідроакумулюючі споруди, такі як геомеханічні насоси, що дозволяють зменшити залежність від географічних умов.
Крім того, механічне зберігання енергії включає в себе зберігання енергії стисненого повітря, гравітаційне зберігання енергії та зберігання енергії рідкого повітря.
Зберігання енергії стисненого повітря також враховує зберігання теплової енергії, яке використовується для зберігання тепла, що утворюється в процесі стиснення, і повторного використання його в циклі нагнітання; гравітаційне зберігання енергії наразі перебуває на ранніх стадіях комерціалізації.
(2) Акумуляція теплової енергії: Технологія зберігання теплової енергії може вивільняти електроенергію і тепло одночасно. Технічний шлях можна розділити на зміну температури середовища, зміну стану матеріалу середовища, термохімічну теплову реакцію тощо.
Ці технології використовують такі середовища, як розплавлена сіль, бетон, алюмінієві сплави або гірські матеріали для зберігання тепла в ізольованих контейнерах. Найпоширенішим технологічним маршрутом є поєднання розплавленої солі та установок для виробництва електроенергії на основі концентрованої сонячної енергії (CSP).
(3) Хімічне зберігання енергії: зберігання водню, зберігання енергії природного газу тощо.
(4) Електрохімічне зберігання енергії: Базуючись на довготривалому зберіганні енергії, заснованому на електрохімічних реакціях, проточні акумулятори є технічним рішенням.
Проточні акумулятори зберігають електричну енергію в хімічних розчинниках у зовнішніх резервуарах і заряджаються та розряджаються через іонообмінні мембрани. Водночас, літій-іонні акумулятори для зберігання енергії також є дуже конкурентним вибором.
Переваги довготривалого зберігання енергії
Збільшення частки виробництва електроенергії з відновлюваних джерел призведе до зростання попиту на зберігання енергії протягом 8-12 годин і навіть довше, а також є важливим ринком для довготривалого зберігання енергії.
Технологія довготривалого зберігання енергії має наступні п'ять переваг:
(1) Граничні витрати є низькими при зберіганні великих обсягів електроенергії.
(2) Розділення енергії та влади.
(3) Модульність, масштабованість, менші вимоги до розташування заводів і станцій, а також підвищена безпека.
(4) Він не залежить від рідкісних елементів, має низькі економічні витрати та ефекти промислового масштабу.
(5) У порівнянні з модернізацією та розширенням мереж передачі та розподілу електроенергії, період будівництва є коротким.
Сценарії застосування довготривалого зберігання енергії
Довготривале зберігання енергії може підвищити гнучкість енергосистеми, зберігаючи та вивільняючи енергію протягом більш тривалого періоду часу (понад 4 години, протягом днів, тижнів та сезонів). Основні сценарії його застосування відображені в чотирьох аспектах:
(1) Внутрішньодобове зберігання енергії: Від 4 до 12 годин тривалого зберігання енергії для усунення дисбалансу попиту та пропозиції електроенергії протягом дня.
(2) Міжденне та міжтижневе зберігання енергії: в основному стосується середньо- та довготривалих дисбалансів електроенергії, спричинених короткочасними погодними аномаліями (відсутність світла, нестача води тощо).
(3) Всесезонне застосування: Вирішення проблеми пікового попиту на енергію взимку та тривалої невизначеності енергосистеми, спричиненої зміною клімату.
(4) Боротьба з екстремальними погодними явищами.
Виклики, з якими стикається довготривале зберігання енергії
Існує велика технічна прогалина у довготривалому зберіганні енергії, і для її заповнення необхідно збільшити інвестиції.
Хоча технології довготривалого зберігання енергії різноманітні, різні методи зберігання енергії мають різні обмеження, що ускладнює широке використання цієї технології у великих масштабах.
Візьмемо для прикладу проточну батарею. Вона характеризується безпекою, гнучким розширенням відповідно до потреб і тривалим терміном служби. Однак найбільшою проблемою є її висока вартість.
Наразі в Китаї не створено зрілого механізму ринку потужностей, і важко отримати вигоди від вартості потужностей нових сховищ енергії через ринок.
Також необхідно використовувати наукові методи перерахунку потужностей, щоб забезпечити ціни на потужності або компенсацію потужностей відповідно до тривалості.
У той же час удосконалюються різновиди ринку і просувається довготривале зберігання енергії для участі у допоміжних ринках, таких як резервне живлення, для підтримки високої частки споживання відновлюваної енергії та скорочення викидів вуглецю.
Прогноз майбутніх масштабів довготривалого зберігання енергії
Хоча деякі технології довготривалого зберігання енергії все ще перебувають на ранніх стадіях розвитку.
Однак, в контексті прискорення трансформації енергії, прогнозується, що довготривале зберігання енергії стане початком мережеве зберігання енергії по всьому світу, починаючи з 2025 року.
Очікується, що сукупна встановлена потужність досягне 30-40 ГВт (загальна потужність досягає 1 ТВт-год), що в 6-8 разів перевищує поточну загальну потужність, а 951 ТВт3Т встановленої потужності є розподіленою.
Очікується, що у 2040 році світова встановлена потужність LDES зросте до 1,5-2,5 ТВт (загальна потужність досягне 85-140 ТВт-год), що приблизно у 8-15 разів перевищує поточну загальну встановлену потужність систем зберігання енергії.
Це дозволить скоротити викиди вуглецю на 1,5-2,3 млрд тонн на рік, що становить 101ТП3Т-151ТП3Т викидів від енергетичного сектору.
На її накопичену потужність припадатиме 101% світового виробництва електроенергії, а обсяг ринку перевищить 1 трлн. 4 трлн. 1 трлн. доларів США. Це також означає, що до 2040 року сукупні інвестиції в LDES досягнуть 1 трлн 4 трлн 1,5 трлн 3 трлн доларів США.
Підсумок
Таким чином, довготривале зберігання енергії є ключовим компонентом енергетичного переходу, який зараз відбувається. Оскільки ми рухаємося до більш сталого майбутнього, потреба в технологіях зберігання енергії, здатних забезпечувати енергією протягом тривалих періодів часу, є більш важливою, ніж будь-коли.
Хоча на шляху до широкого впровадження довготривалого зберігання енергії залишаються проблеми, ця технологія зазнає значного зростання в найближчі десятиліття.
+86 - 18925002618
