商業用エネルギー貯蔵の概要
By hoppt
再生可能エネルギーは、カーボンニュートラルの長期計画の重要な部分です。 制御可能な核融合、宇宙採掘、短期的には商業ルートを持たない水力資源の大規模で成熟した開発にもかかわらず、風力エネルギーと太陽エネルギーは現在最も有望な再生可能エネルギー源です。 それでも、それらは風と光の資源によって制限されています。 エネルギー貯蔵は、将来のエネルギー利用の重要な部分になります。 この記事と後続の記事には、主に実装事例に焦点を当てた大規模な商用エネルギー貯蔵技術が含まれます。
近年、エネルギー貯蔵システムの急速な構築により、「圧縮空気エネルギー貯蔵は総設備容量440MWで440位、ナトリウム硫黄電池は総容量規模で316位」など、過去のデータは役に立たなくなっています。さらに、Huaweiが1300MWhで世界「最大」のエネルギー貯蔵プロジェクトに署名したというニュースは圧倒的です。 ただし、既存のデータによると、1300MWhは世界で最も重要なエネルギー貯蔵プロジェクトではありません。 中央最大のエネルギー貯蔵プロジェクトは揚水発電に属しています。 塩エネルギー貯蔵などの物理的エネルギー貯蔵技術の場合、電気化学的エネルギー貯蔵の場合、1300MWhは最も重要なプロジェクトではありません（統計的能力の問題である可能性もあります）。 モスランディングエネルギー貯蔵センターの現在の容量は1600MWhに達しています（第1200フェーズで400MWh、第XNUMXフェーズでXNUMXMWhを含む）。 それでも、Huaweiの参入は、ステージ上のエネルギー貯蔵業界にスポットライトを当てています。
現在、商業化された潜在的なエネルギー貯蔵技術は、機械的エネルギー貯蔵、熱エネルギー貯蔵、電気エネルギー貯蔵、化学エネルギー貯蔵、および電気化学エネルギー貯蔵に分類することができます。 物理学と化学は本質的に同じなので、とりあえず前任者の考えで分類していきましょう。
- 機械的エネルギー貯蔵/蓄熱および冷蔵
揚水発電：
上部と下部の2020つの貯留層があり、エネルギー貯蔵中に上部貯留層に水を汲み上げ、発電時に下部貯留層に水を排出します。 技術は成熟しています。 159年末までに、揚水発電容量の世界の設備容量は94億32.49万キロワットであり、総エネルギー貯蔵容量の55.13％を占めています。 現在、私の国では合計3.6万キロワットの揚水発電所が稼働しています。 建設中の揚水発電所の実物大は6.6万キロワットです。 建設中と建設中の両方の規模は世界で最初にランクされています。 エネルギー貯蔵発電所の設備容量は数千MWに達する可能性があり、年間発電量は数十億kWhに達する可能性があり、ブラックスタート速度は数分程度になる可能性があります。 現在、中国で稼働している最大のエネルギー貯蔵発電所であるHebei Fengning揚水発電所は、8.8万キロワットの設備容量と、75億kWhの年間発電容量（3億kWhの余剰電力を吸収できる）を備えています。約5％の効率で）。 ブラックスタート時間2021-2035分。 揚水発電は、一般的に、限られた場所の選択、長い投資サイクル、および多額の投資という欠点があると考えられていますが、それでも最も成熟した技術、最も安全な操作、および最も低コストのエネルギー貯蔵手段です。 国家エネルギー局は、揚水発電の中長期開発計画（XNUMX-XNUMX）を発表しました。
2025年までに、揚水発電の総生産規模は62万キロワットを超えるでしょう。 2030年までに、完全な生産規模は約120億2035万キロワットになります。 XNUMX年までに、新エネルギーの大規模な開発の大規模な開発のニーズを満たす最新の揚水発電産業が形成されます。
河北鳳凰揚水発電所-下部貯水池
圧縮空気エネルギー貯蔵：
電力負荷が低い場合、空気は電気によって圧縮されて貯蔵されます（通常、地下の塩の洞窟、自然の洞窟などに保持されます）。 消費電力がピークに達すると、高圧の空気が放出され、発電機を駆動して発電します。
圧縮空気エネルギー貯蔵
圧縮空気エネルギー貯蔵は、一般に、揚水発電に次ぐGW規模の大規模エネルギー貯蔵に適した技術と考えられています。 それでも、揚水発電よりも厳しいサイト選択条件、高い投資コスト、およびエネルギー貯蔵効率によって制限されます。 低、圧縮空気エネルギー貯蔵の商業的進歩は遅い。 今年の2021月（60年）まで、私の国で最初の大規模な圧縮空気エネルギー貯蔵プロジェクトである江蘇省神丹塩洞圧縮空気エネルギー貯蔵国家試験実証プロジェクトがグリッドに接続されました。 プロジェクトの第一段階の設備容量は60MWであり、電力変換効率は約1000％です。 プロジェクトの長期建設規模は2021MWに達するでしょう。 10年XNUMX月、私の国が独自に開発した最初のXNUMXMWの高度な圧縮空気エネルギー貯蔵システムが貴州省畢節の送電網に接続されました。 コンパクトエアエネルギー貯蔵の商業道路は始まったばかりと言えますが、将来は有望です。
ジンタン圧縮空気エネルギー貯蔵プロジェクト。
溶融塩エネルギー貯蔵：
溶融塩エネルギー貯蔵は、一般に太陽熱発電と組み合わされて、太陽光を集中させ、溶融塩に熱を蓄えます。 発電する場合、溶融塩熱を利用して発電し、そのほとんどが蒸気を発生させてタービン発電機を駆動します。
溶融塩蓄熱
彼らは、中国最大の太陽熱発電所にあるHi-Tech Dunhuang100MW溶融塩タワー太陽熱発電所を叫んだ。 より大きな設備容量を備えたデリンハ135MWCSPプロジェクトが建設を開始しました。 そのエネルギー貯蔵時間は11時間に達することができます。 プロジェクトの総投資額は3.126億30万元です。 2022年435月XNUMX日までに正式に送電網に接続される予定であり、毎年約XNUMX億XNUMX万kWhの電力を生成することができます。
敦煌CSPステーション
物理的エネルギー貯蔵技術には、フライホイールエネルギー貯蔵、冷蔵エネルギー貯蔵などが含まれます。
- 電気エネルギー貯蔵：
スーパーキャパシター：その低いエネルギー密度（以下を参照）と厳しい自己放電によって制限され、現在、狭い範囲の車両エネルギー回収、瞬間的なピークシェービング、および谷の充填でのみ使用されています。 典型的なアプリケーションは、23のクレーンが電力網に大きな影響を与える上海洋山深水港です。 クレーンの送電網への影響を低減するために、バックアップソースとして3MW / 17.2KWhのスーパーキャパシタエネルギー貯蔵システムが設置されており、20秒の電力供給を継続的に提供できます。
超電導エネルギー貯蔵：省略
- 電気化学的エネルギー貯蔵：
この記事では、商用の電気化学エネルギー貯蔵を次のカテゴリに分類しています。
鉛蓄電池、鉛炭素電池
フローバッテリー
リチウムイオン電池、ナトリウムイオン電池などを含む金属イオン電池。
充電式金属-硫黄/酸素/空気電池
他の
鉛蓄電池と鉛蓄電池：成熟したエネルギー貯蔵技術として、鉛蓄電池は自動車の始動、通信基地局の発電所のバックアップ電源などに広く使用されています。鉛蓄電池の鉛負極の後炭素材料がドープされている場合、鉛蓄電池は過放電の問題を効果的に改善できます。 Tiannengの2020年の年次報告書によると、同社が完了したState Grid Zhicheng（Jinling Substation）12MW / 48MWh鉛炭素エネルギー貯蔵プロジェクトは、浙江省および全国で最初の超大型鉛炭素エネルギー貯蔵発電所です。
フロー電池：フロー電池は通常、電極を流れる容器に貯蔵された液体で構成されています。 充電と放電は、イオン交換膜を介して完了します。 下図を参照してください。
フロー電池の概略図
より代表的な全バナジウムフロー電池の方向では、Dalian Institute of ChemicalPhysicsとDalianRongke EnergyStorageによって完了されたGuodianLongyuan、5MW / 10MWhプロジェクトは、現在建設中の当時の世界大規模なオールバナジウムレドックスフロー電池のエネルギー貯蔵システムは200MW / 800MWhに達します。
金属イオン電池：最も急速に成長し、最も広く使用されている電気化学エネルギー貯蔵技術。 なかでも、リチウムイオン電池は、家電製品やパワー電池などの分野で広く使用されており、エネルギー貯蔵への応用も増えています。 リチウムイオン電池エネルギー貯蔵を使用する建設中の以前のHuaweiプロジェクトを含め、これまでに構築された最大のリチウムイオン電池エネルギー貯蔵プロジェクトは、フェーズI 300MW / 1200MWhとフェーズII100MW / 400MWhで構成されるモスランディングエネルギー貯蔵ステーションです。合計400MW / 1600MWh。
リチウムイオン電池
リチウムの生産能力とコストの制限により、ナトリウムイオンを比較的低いエネルギー密度で置き換えるが、豊富な埋蔵量により価格が下がると予想されるため、リチウムイオン電池の開発パスになっています。 その原理と主要な材料はリチウムイオン電池に似ていますが、まだ大規模に工業化されていません。 、既存の報告書で運用されているナトリウムイオン電池エネルギー貯蔵システムは、1MWhの規模しか見ていません。
アルミニウムイオン電池は、理論容量が高く、埋蔵量が豊富であるという特徴があります。 リチウムイオン電池の交換も研究の方向性ですが、明確な商品化の道筋はありません。 最近人気を博しているインドの企業は、来年、アルミニウムイオン電池の生産を商業化し、10MWのエネルギー貯蔵ユニットを建設すると発表した。 待って見てみましょう。
待って見て
充電式金属硫黄/酸素/空気電池：リチウム硫黄、リチウム酸素/空気、ナトリウム硫黄、充電式アルミニウム空気電池などを含み、イオン電池よりもエネルギー密度が高い。 現在の商品化の代表はナトリウム硫黄電池です。 日本特殊陶業は現在、ナトリウム硫黄電池システムの大手サプライヤーです。 稼働している巨大な規模は、アラブ首長国連邦の108MW / 648MWhナトリウム硫黄電池エネルギー貯蔵システムです。
- 化学エネルギー貯蔵：数十年前、シュレーディンガーは、生命は負のエントロピーを獲得することに依存していると書いています。 しかし、外部エネルギーに依存しない場合、エントロピーが増加するため、生命は力を取り入れなければなりません。 生命は道を見つけ、エネルギーを蓄えるために、植物は光合成によって太陽エネルギーを有機物の化学エネルギーに変換します。 化学エネルギー貯蔵は当初から自然な選択でした。 化学エネルギー貯蔵は、ボルトを電気スタックにしたので、人間にとって強力なエネルギー貯蔵方法でした。 それでも、大規模なエネルギー貯蔵の商業利用は始まったばかりです。
水素貯蔵、メタノールなど：水素エネルギーは、高エネルギー密度、清浄度、環境保護という優れた利点があり、将来の理想的なエネルギー源として広く認められています。 水素製造→水素貯蔵→燃料電池のルートはすでに進んでいます。 現在、私の国には100以上の水素ステーションが建設されており、北京にある世界最大の水素ステーションを含め、世界のトップにランクされています。 ただし、水素貯蔵技術の限界と水素爆発のリスクがあるため、メタノールに代表される間接的な水素貯蔵も、大連研究所のLi Canのチームの「液体日光」技術など、将来のエネルギーにとって不可欠な経路となる可能性があります。中国科学院化学科。
金属空気一次電池：理論エネルギー密度の高いアルミニウム空気電池に代表されますが、商品化はほとんど進んでいません。 多くの報告で言及されている代表的な会社であるPhinergyは、車両にアルミニウム空気電池を使用していました。 XNUMXマイル、エネルギー貯蔵の主要なソリューションは、充電式空気亜鉛電池です。
