Арилжааны эрчим хүчний хадгалалтын тойм

Сэргээгдэх эрчим хүч нь нүүрстөрөгчийг саармагжуулах урт хугацааны төлөвлөгөөний чухал хэсэг юм. Цөмийн хайлалтыг хянах боломжтой, сансар огторгуйн олборлолт, богино хугацаанд арилжааны замгүй усан цахилгаан эрчим хүчний нөөцийн томоохон бүтээн байгуулалтаас үл хамааран салхины эрчим хүч, нарны эрчим хүч нь одоогоор сэргээгдэх эрчим хүчний хамгийн ирээдүйтэй эх үүсвэр болж байна. Гэсэн хэдий ч тэд салхи, гэрлийн нөөцөөр хязгаарлагддаг. Эрчим хүчний хуримтлал нь ирээдүйн эрчим хүчний хэрэглээний чухал хэсэг байх болно. Энэхүү нийтлэл болон дараагийн өгүүллүүд нь эрчим хүч хадгалах томоохон хэмжээний арилжааны технологийг багтаасан бөгөөд голчлон хэрэгжүүлэх тохиолдлуудад анхаарлаа хандуулах болно.

Сүүлийн жилүүдэд эрчим хүч хуримтлуулах системийг хурдацтай барьж байгуулж байгаа нь "шахсан агаарын эрчим хүчний агуулах нь нийт суурилагдсан хүчин чадлаараа 440 МВт-аар хоёрдугаарт, хүхрийн натри батерей нь нийт хүчин чадлын хэмжээгээр гуравдугаарт жагсаж байна" гэх мэт өнгөрсөн үеийн зарим өгөгдлийг ашиглахаа больсон. 440 МВт. 316 МВт" гэх мэт. Үүнээс гадна Huawei 1300 МВт-ын хүчин чадалтай дэлхийн "хамгийн том" эрчим хүч хуримтлуулах төсөлд гарын үсэг зурсан тухай мэдээ олныг шуугиулж байна. Гэсэн хэдий ч одоо байгаа мэдээллээр 1300 МВт цаг нь дэлхийн хэмжээнд эрчим хүч хадгалах хамгийн чухал төсөл биш юм. Төвийн хамгийн том эрчим хүчний хуримтлалын төсөл нь шахуургатай агуулахад хамаарна. Давсны эрчим хүч хадгалах зэрэг физик эрчим хүч хадгалах технологийн хувьд цахилгаан химийн энергийн хуримтлалын хувьд 1300 МВт цаг нь хамгийн чухал төсөл биш (энэ нь бас статистик калибрын асуудал байж болно). Мосс Ландинг эрчим хүч хадгалах төвийн одоогийн хүчин чадал 1600 МВт цаг (үүнд 1200-р үе шатанд 400 МВт цаг, XNUMX-р үе шатанд XNUMX МВт цаг) хүрсэн байна. Гэсэн хэдий ч Huawei-ийн нээлт нь эрчим хүч хадгалах салбарыг тайзан дээр онцолсон юм.

Одоогийн байдлаар арилжааны болон боломжит эрчим хүч хадгалах технологийг механик эрчим хүчний хадгалалт, дулааны энергийн хуримтлал, цахилгаан эрчим хүчний хадгалалт, химийн энергийн хадгалалт, цахилгаан химийн энергийн хадгалалт гэж ангилж болно. Физик, хими хоёр үндсэндээ адилхан тул одоохондоо өмнөх үеийнхнийхээ сэтгэлгээгээр ангилъя.

1. Механик эрчим хүчний хуримтлал / дулаан хадгалах, хүйтэн агуулах

Шахсан хадгалах сан:

Дээд болон доод хоёр усан сан байдаг бөгөөд эрчим хүч хадгалах үед дээд усан сан руу ус шахах, эрчим хүч үйлдвэрлэх үед доод усан сан руу ус зайлуулах. Технологи нь боловсорч гүйцсэн. 2020 оны эцэс гэхэд дэлхийн шахуургын нөөцийн суурилагдсан хүчин чадал 159 сая киловатт болсон нь нийт эрчим хүч хадгалах хүчин чадлын 94 хувийг эзэлж байна. Одоогийн байдлаар манай улс нийт 32.49 сая киловатт шахуургатай цахилгаан станцуудыг ашиглалтад оруулаад байна; баригдаж буй шахуургатай цахилгаан станцуудын бүрэн хэмжээ нь 55.13 сая киловатт байна. Баригдсан болон баригдаж буй аль алиных нь цар хүрээ нь дэлхийд нэгдүгээрт ордог. Эрчим хүч хуримтлуулах станцын суурилагдсан хүчин чадал хэдэн мянган МВт, жилийн эрчим хүч үйлдвэрлэх нь хэдэн тэрбум кВт цаг, хар эхлэх хурд нь хэдхэн минутын дотор байж болно. Одоогийн байдлаар БНХАУ-д ажиллаж байгаа хамгийн том эрчим хүч хуримтлуулах цахилгаан станц болох Хэбэй Фэннин шахуургын цахилгаан станц нь 3.6 сая киловатт суурилагдсан хүчин чадалтай, жилд 6.6 тэрбум кВт.цаг эрчим хүч үйлдвэрлэх хүчин чадалтай (энэ нь 8.8 тэрбум кВт.цаг илүүдэл эрчим хүчийг шингээх чадалтай. 75% орчим үр ашигтай. Хар эхлэх хугацаа 3-5 минут. Хэдийгээр шахуургатай агуулах нь хязгаарлагдмал талбай сонгох, урт хугацааны хөрөнгө оруулалтын мөчлөг, их хэмжээний хөрөнгө оруулалт зэрэг сул талуудтай гэж үздэг ч энэ нь хамгийн боловсронгуй технологи, хамгийн аюулгүй ажиллагаа, хамгийн бага зардалтай эрчим хүч хадгалах хэрэгсэл хэвээр байна. Үндэсний эрчим хүчний газраас шахуургатай агуулахыг хөгжүүлэх дунд болон урт хугацааны төлөвлөгөөг (2021-2035) гаргалаа.

2025 он гэхэд шахуургатай агуулахын үйлдвэрлэлийн нийт хэмжээ 62 сая киловаттаас дээш байх болно; 2030 он гэхэд үйлдвэрлэлийн бүрэн хэмжээ 120 сая киловатт болно; 2035 он гэхэд шинэ эрчим хүчний өндөр пропорциональ, өргөн цар хүрээтэй хөгжлийн хэрэгцээг хангасан орчин үеийн шахуургатай агуулахын үйлдвэр бий болно.

Хэбэй Фэннин шахуургатай цахилгаан станц - Доод усан сан

Шахсан агаарын эрчим хүчний хадгалалт:

Цахилгаан эрчим хүчний ачаалал бага үед агаарыг шахаж, цахилгаанаар хуримтлуулдаг (ихэвчлэн газар доорх давсны агуй, байгалийн агуй гэх мэт). Цахилгаан эрчим хүчний хэрэглээ дээд цэгтээ хүрэх үед өндөр даралттай агаар ялгарч, генераторыг хөдөлгөж, цахилгаан үүсгэдэг.

шахсан агаарын эрчим хүчний хадгалалт

Шахсан агаарын эрчим хүчний хуримтлал нь шахуургын дараа GW хэмжээний эрчим хүч хадгалах хоёр дахь хамгийн тохиромжтой технологи гэж тооцогддог. Гэсэн хэдий ч энэ нь шахуургатай агуулахаас илүү хатуу газар сонгох нөхцөл, өндөр хөрөнгө оруулалтын зардал, эрчим хүчний хэмнэлтийн үр ашиг зэргээрээ хязгаарлагддаг. Бага, шахсан агаарын эрчим хүчийг хадгалах арилжааны явц удаан байна. Энэ оны 2021-р сар хүртэл (60 он) манай улсын анхны том хэмжээний шахсан агаарын эрчим хүч хадгалах төсөл болох Жянсу Жинтаний давсны агуйн шахсан агаарын эрчим хүчний нөөцийн үндэсний туршилтын загвар төсөл дөнгөж сая сүлжээнд холбогдлоо. Төслийн эхний шатны суурилагдсан хүчин чадал нь 60 МВт, эрчим хүчний хувиргах үр ашиг нь ойролцоогоор 1000%; төслийн урт хугацааны бүтээн байгуулалтын цар хүрээ 2021 МВт хүрнэ. 10 оны XNUMX-р сард манай улсын бие даан бүтээсэн анхны XNUMX МВт-ын дэвшилтэт шахсан агаарын эрчим хүч хадгалах системийг Гуйжоугийн Бижиэ хотод сүлжээнд холбосон. Авсаархан агаарын эрчим хүчийг хадгалах арилжааны зам дөнгөж эхэлж байгаа ч ирээдүй нь ирээдүйтэй гэж хэлж болно.

Жинтаны шахсан агаарын эрчим хүчийг хадгалах төсөл.

Хайлсан давсны энергийн хадгалалт:

Хайлсан давсны энергийн хуримтлал нь ерөнхийдөө нарны дулааны эрчим хүч үйлдвэрлэхтэй хослуулан нарны гэрлийг төвлөрүүлж, дулааныг хайлсан давсанд хадгалдаг. Цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэхдээ хайлсан давсны дулааныг цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэхэд ашигладаг бөгөөд тэдгээрийн ихэнх нь турбин генераторыг жолоодох уур үүсгэдэг.

хайлсан давс дулаан хадгалах

Тэд Хятадын хамгийн том нарны дулааны цахилгаан станцын Hi-Tech Dunhuang 100MW хайлсан давс цамхаг нарны дулааны цахилгаан станцыг хашгирч байсан. Илүү том суурилагдсан хүчин чадалтай Делингхагийн 135 МВт-ын CSP төслийн барилгын ажил эхэлсэн. Түүний эрчим хүч хадгалах хугацаа 11 цаг хүрч болно. Төслийн нийт хөрөнгө оруулалт нь 3.126 тэрбум 30 сая юань юм. 2022 оны есдүгээр сарын 435-наас өмнө албан ёсоор шугам сүлжээнд холбогдохоор төлөвлөж байгаа бөгөөд жил бүр XNUMX сая орчим кВт.цаг цахилгаан үйлдвэрлэх хүчин чадалтай.

Дунхуан CSP станц

Физик эрчим хүч хадгалах технологид нисдэг дугуйны эрчим хүчний хуримтлал, хүйтэн агуулахын эрчим хүчний хадгалалт гэх мэт орно.

2. Цахилгаан эрчим хүчний хадгалалт:

Суперконденсатор: Бага эрчим хүчний нягтрал (доор дурдсаныг үзнэ үү) болон өөрөө маш их ялгарах чадвараараа хязгаарлагдмал, одоогоор зөвхөн тээврийн хэрэгслийн эрчим хүчийг сэргээх, агшин зуурын оргил үсийг хусах, хөндийг дүүргэх зэрэгт ашигладаг. Ердийн хэрэглээ бол Шанхайн Яншан гүний усан боомт бөгөөд 23 кран нь эрчим хүчний сүлжээнд ихээхэн нөлөөлдөг. Цахилгааны сүлжээнд краны үзүүлэх нөлөөллийг багасгахын тулд 3МВт/17.2КВт/цаг хүчин чадалтай суперконденсаторын эрчим хүч хадгалах системийг нөөц эх үүсвэр болгон суурилуулсан бөгөөд энэ нь 20 секундын цахилгаан эрчим хүчийг тасралтгүй хангах боломжтой юм.

Хэт дамжуулагч энергийн хуримтлал: орхигдуулсан

3. Цахилгаан химийн энергийн хадгалалт:

Энэхүү нийтлэл нь арилжааны цахилгаан химийн эрчим хүчний хадгалалтыг дараах ангилалд ангилдаг.

Хар тугалга-хүчил, хар тугалга-нүүрстөрөгчийн батерей

урсгал батерей

Металл-ион батерей, үүнд лити-ион батерей, натрийн-ион батерей гэх мэт.

Цэнэглэдэг металл-хүхэр/хүчилтөрөгч/агаарын зай

бусад

Хар тугалга-хүчил ба хар тугалга-нүүрстөрөгчийн батерей: Эрчим хүч хуримтлуулах боловсорч гүйцсэн технологийн хувьд хар тугалга-хүчлийн батарейг автомашин эхлүүлэх, холбооны бааз станцын цахилгаан станцын нөөц эрчим хүчний хангамж гэх мэт өргөнөөр ашигладаг. Хар тугалга-хүчлийн аккумуляторын Pb сөрөг электродын дараа. нүүрстөрөгчийн материалаар баяжуулсан тул хар тугалга-нүүрстөрөгчийн батерей нь хэт цэнэгийн асуудлыг үр дүнтэй сайжруулж чадна. Тяньнэнгийн 2020 оны жилийн тайланд дурдсанаар, тус компанийн гүйцэтгэсэн 12 МВт/48 МВт/цаг хүчин чадалтай хар тугалга-нүүрстөрөгчийн эрчим хүчийг хадгалах улсын цахилгаан сүлжээ Жичэн (Жинлин дэд станц) төсөл нь Жэжян муж, тэр байтугай улс даяар анхны супер том хар тугалга-нүүрстөрөгчийн эрчим хүч хадгалах цахилгаан станц юм.

Урсгалын зай: Урсгал батерей нь ихэвчлэн электродоор урсаж буй саванд хадгалагдсан шингэнээс тогтдог. Цэнэглэх ба цэнэгийг ион солилцооны мембранаар гүйцэтгэнэ; доорх зургийг үзнэ үү.

Батерейны урсгалын схем

Бүх ванадийн урсгалын батерейг илүү төлөөлөх чиглэлээр Далянь Химийн физикийн хүрээлэн болон Далянь Рункегийн эрчим хүчний агуулахын гүйцэтгэсэн 5МВт/10МВт/цаг хүчин чадалтай Гуодиан Лонюань төсөл нь дэлхийн хамгийн өргөн цар хүрээтэй ванадийн урсгалын батерейны эрчим хүч хадгалах систем байв. Одоо баригдаж байгаа тэр үед дэлхийн том хэмжээний ванадий исэлдүүлэх урсгалын батерейны эрчим хүч хадгалах систем нь 200МВт/800МВт.цаг хүрдэг.

Металл-ион зай: хамгийн хурдацтай хөгжиж буй, хамгийн өргөн хэрэглэгддэг цахилгаан химийн эрчим хүч хадгалах технологи. Тэдгээрийн дотроос лити-ион батерейг өргөн хэрэглээний цахилгаан хэрэгсэл, цахилгаан батерей болон бусад салбарт ашигладаг бөгөөд эрчим хүч хадгалахад ашиглах нь нэмэгдсээр байна. Лити-ион батерейны эрчим хүчний хуримтлалыг ашиглаж байгаа Huawei-ийн өмнөх төслүүдийг оруулаад өнөөг хүртэл баригдсан лити-ион батерейны эрчим хүчний хуримтлалын хамгийн том төсөл бол I үе шат 300МВт/1200МВт цаг, II үе шат 100МВт/400МВт/цагаас бүрдэх Moss Landing эрчим хүч хадгалах станц юм. нийт 400МВт/1600МВт.ц.

Лити-ионы батерей

Лити үйлдвэрлэх хүчин чадал, өртөг хязгаарлагдмал байгаа тул натрийн ионыг эрчим хүчний харьцангуй бага нягтралтай боловч их хэмжээний нөөцөөр солих нь үнийг бууруулах төлөвтэй байгаа нь лити-ион батерейны хөгжлийн гарц болж байна. Түүний зарчим, үндсэн материал нь лити-ион батерейтай төстэй боловч одоог хүртэл томоохон хэмжээний үйлдвэржүүлээгүй байна. , одоо байгаа тайланд ашиглалтад оруулсан натрийн-ион батерейны эрчим хүч хадгалах систем нь зөвхөн 1MWh-ийн масштабыг харсан.

Хөнгөн цагаан ион батерей нь онолын хувьд өндөр хүчин чадалтай, их хэмжээний нөөцтэй байдаг. Энэ нь мөн лити-ион батерейг солих судалгааны чиглэл боловч арилжааны тодорхой зам байхгүй. Сүүлийн үед олны танил болсон Энэтхэгийн нэгэн компани ирэх онд хөнгөн цагаан ион батерейны үйлдвэрлэлээ арилжаанд нэвтрүүлж, 10 МВт-ын эрчим хүч хадгалах төхөөрөмж барина гэж мэдэгдлээ. Хүлээж, харцгаая.

хүлээж байгаарай

Цэнэглэдэг металл-хүхэр/хүчилтөрөгч/агаарын батерейнууд: ион батерейг бодвол эрчим хүчний нягтрал ихтэй, лити-хүхэр, лити-хүчилтөрөгч/агаар, натри-хүхэр, цэнэглэдэг хөнгөн цагаан-агаарын батерей гэх мэт. Арилжааны өнөөгийн төлөөлөгч бол натрийн хүхрийн батерей юм. Одоогийн байдлаар NGK нь натрийн хүхрийн батерейны системийн тэргүүлэгч нийлүүлэгч юм. Ашиглалтад оруулсан асар том хэмжээ нь Арабын Нэгдсэн Эмират улсад 108 МВт/648 МВт натри хүхрийн батерейны эрчим хүч хадгалах систем юм.

4. Химийн энергийн хуримтлал: Хэдэн арван жилийн өмнө Шредингер сөрөг энтропи олж авахаас л амьдрал шалтгаалдаг гэж бичсэн байдаг. Гэхдээ хэрэв та гадны энергид найдахгүй бол энтропи нэмэгдэх тул амьдрал хүчээ авах ёстой. Амьдрал замаа олж, энерги хуримтлуулахын тулд ургамал нарны энергийг фотосинтезийн замаар органик бодисын химийн энерги болгон хувиргадаг. Химийн энергийн хуримтлал нь анхнаасаа байгалийн сонголт байсаар ирсэн. Химийн энергийн хуримтлал нь вольтыг цахилгаан яндан болгон хувиргаснаас хойш хүн төрөлхтний эрчим хүчийг хадгалах найдвартай арга юм. Гэсэн хэдий ч томоохон хэмжээний эрчим хүчний хуримтлалыг арилжааны зориулалтаар ашиглах ажил дөнгөж эхэлж байна.

Устөрөгчийн хуримтлал, метанол гэх мэт: Устөрөгчийн эрчим хүч нь эрчим хүчний өндөр нягтрал, цэвэр байдал, байгаль орчныг хамгаалах гайхалтай давуу талтай бөгөөд ирээдүйд хамгийн тохиромжтой эрчим хүчний эх үүсвэр гэж өргөнөөр үнэлэгддэг. Устөрөгч үйлдвэрлэх → устөрөгчийн агуулах → түлшний элементийн зам аль хэдийн явж байна. Одоогийн байдлаар манай улсад 100 гаруй устөрөгч цэнэглэх станц баригдсан нь дэлхийд тэргүүлэгчдийн нэг, тэр дундаа Бээжин дэх дэлхийн хамгийн том устөрөгч цэнэглэх станц юм. Гэсэн хэдий ч устөрөгчийг хадгалах технологийн хязгаарлалт, устөрөгчийн дэлбэрэлтийн эрсдэлээс шалтгаалан метанолоор төлөөлүүлсэн устөрөгчийн шууд бус хуримтлал нь Даляны хүрээлэнгийн Ли Каны багийн "шингэн нарны гэрэл" технологи зэрэг ирээдүйн эрчим хүчний чухал зам байж магадгүй юм. Хятадын Шинжлэх Ухааны Академийн Химийн .

Металл-агаарын анхдагч батерейнууд: онолын хувьд эрчим хүчний өндөр нягтралтай хөнгөн цагаан батерейгаар төлөөлдөг боловч худалдаанд гаргахад ахиц дэвшил бага байна. Олон тайланд дурдсан Phinergy төлөөлөгч компани автомашиндаа хөнгөн цагаан батерей ашигласан. Мянган миль, эрчим хүч хадгалах тэргүүлэх шийдэл нь цэнэглэдэг цайр агаарын батерей юм.