Wyznacz nowy tor dla branży magazynowania energii i przyspiesz demonstrację oraz zastosowanie technologii magazynowania energii w systemach elektroenergetycznych (1)

Magazynowanie energii jest ważną technologią i podstawowym wyposażeniem wspierającym nowy system elektroenergetyczny. Ogromne znaczenie ma promowanie zielonej transformacji energii, reagowanie na zdarzenia ekstremalne, zapewnienie bezpieczeństwa energetycznego, promowanie rozwoju energetyki wysokiej jakości oraz osiągnięcie neutralności węglowej w szczycie emisji. W lipcu 2021 r. Krajowa Komisja Rozwoju i Reform oraz Krajowa Administracja Energetyczna wydały „Wytyczne w sprawie przyspieszenia rozwoju nowych magazynów energii”, energicznie promujące budowę projektów elektroenergetycznych magazynów energii, aktywnie promujące racjonalizację magazynowanie energii i aktywne wspieranie magazynowania energii po stronie użytkownika Zróżnicowany rozwój. Do 2025 roku moc zainstalowana wyniesie ponad 30 mln kilowatów, realizacja transformacji nowych magazynów energii z początkowego etapu komercjalizacji do rozwoju na dużą skalę. Z „Białej Księgi Badań nad Przemysłem Magazynowania Energii w 2021 roku” wynika, że ​​spośród nowych projektów oddanych do eksploatacji w 2020 roku największa jest zainstalowana moc magazynowania energii po nowej stronie wytwarzania energii, przy wzroście rok do roku o 438%. W przyszłości nowe magazyny energii będą wykazywać gwałtowny wzrost. Szanghaj musi pilnie wykorzystać nowy tor przemysłu magazynowania energii, energicznie aktywować wartość zasobów magazynowania energii i promować rozwój na dużą skalę zaawansowanych technologii magazynowania energii. pokazuje, że wśród nowych projektów oddanych do użytku w 2020 r. największa jest zainstalowana moc magazynów energii po nowej stronie wytwarzania energii elektrycznej, która wzrosła rok do roku o 438%. W przyszłości nowe magazyny energii będą wykazywać gwałtowny wzrost. Szanghaj musi pilnie wykorzystać nowy tor przemysłu magazynowania energii, energicznie aktywować wartość zasobów magazynowania energii i promować rozwój na dużą skalę zaawansowanych technologii magazynowania energii. pokazuje, że wśród nowych projektów oddanych do użytku w 2020 r. największa jest zainstalowana moc magazynów energii po nowej stronie wytwarzania energii elektrycznej, która wzrosła rok do roku o 438%. W przyszłości nowe magazyny energii będą wykazywać gwałtowny wzrost. Szanghaj musi pilnie wykorzystać nowy tor przemysłu magazynowania energii, energicznie aktywować wartość zasobów magazynowania energii i promować rozwój na dużą skalę zaawansowanych technologii magazynowania energii.

Technologia magazynowania energii jest ważną częścią sześciu ogniw „wydobycie-wytwarzanie-przesyłanie-dystrybucja-użytkowanie-magazynowanie” w procesie eksploatacji sieci elektroenergetycznej. Po wprowadzeniu do systemu elektroenergetycznego ogniwo magazynowania energii może skutecznie realizować zarządzanie stroną popytową, eliminować różnicę szczytowo-dolinową między dniem a nocą oraz wygładzać obciążenie. Może nie tylko efektywniej wykorzystywać urządzenia elektroenergetyczne, obniżać koszty zasilania, ale także promować stosowanie energii odnawialnej. Może służyć jako środek do poprawy stabilności pracy systemu, regulacji częstotliwości i kompensacji wahań obciążenia.

1. Typowe zastosowanie technologii magazynowania energii w systemie elektroenergetycznym

Badania i rozwój technologii magazynowania energii zawsze były cenione przez energetykę, transport, elektroenergetykę, telekomunikację i inne działy różnych krajów. Energię elektryczną można przekształcić w energię chemiczną, energię potencjalną, energię kinetyczną, energię elektromagnetyczną i inne formy magazynowania. Zgodnie z jego specyficznymi metodami można go podzielić na cztery typy: magazynowanie energii fizycznej, elektromagnetycznej, elektrochemicznej i przemiany fazowej.

Elektrownia szczytowo-pompowa oddana do eksploatacji musi być wyposażona w dwa zbiorniki (basen górny i dolny) na biegu górnym i dolnym. W okresach niskiego obciążenia urządzenia szczytowo-pompowe pracują w trybie silnikowym, przepompowując wodę ze zbiornika dolnego do górnego w celu magazynowania oraz pompując i magazynując wodę w szczytowych obciążeniach. Sprzęt działa jak generator, wykorzystując wodę zmagazynowaną w górnym zbiorniku do generowania energii elektrycznej. Pompowe magazynowanie energii jest najczęściej stosowaną technologią magazynowania energii w systemach elektroenergetycznych. Jego główne obszary zastosowań obejmują wyrównywanie szczytów i wypełnianie dolin, modulację częstotliwości, modulację fazy, tworzenie kopii zapasowych w sytuacjach awaryjnych, rozruch w trybie zasilania awaryjnego oraz zapewnianie pojemności rezerwowej systemu. Może również poprawić systemową efektywność operacyjną średnich elektrowni cieplnych i elektrowni jądrowych.

Elektrownia magazynowania energii na sprężone powietrze (CAES) to elektrownia z turbiną gazową do regulacji szczytowej. Wykorzystuje pozostałą moc głównie do sprężania powietrza, gdy obciążenie sieci jest niskie, i przechowuje ją w szczelnym obiekcie wysokociśnieniowym o typowym ciśnieniu 7,5 MPa i uwalnia ją podczas szczytowego zużycia energii. Wyjdź, aby napędzać turbinę gazową do wytwarzania energii elektrycznej. Inwestycje w budowę CAES i koszty wytwarzania energii są niższe niż w przypadku elektrowni szczytowo-pompowych, ale gęstość energii jest niska i ograniczona przez warunki terenowe, takie jak formacje skalne. Możliwość wycieku gazu i pęknięcia zbiornika gazu CAES jest bardzo mała, przy wysokim współczynniku bezpieczeństwa i długiej żywotności. Kopia zapasowa systemu wytwarzania energii.

System magazynowania energii koła zamachowego składa się z szybkiego koła zamachowego, systemu podparcia łożyska, silnika/generatora, konwertera mocy, elektronicznego układu sterowania i dodatkowego wyposażenia, takiego jak pompa próżniowa i awaryjne łożysko zapasowe. Przy obciążeniu doliny system magazynowania energii koła zamachowego jest zasilany przez sieć częstotliwości zasilania, aby napędzać koło zamachowe do obracania się z dużą prędkością, magazynować energię w postaci energii kinetycznej i zakończyć proces konwersji energii elektrycznej na energię mechaniczną; gdy występuje obciążenie szczytowe, obracające się z dużą prędkością koło zamachowe działa jako główny napęd do przeciągania. Silnik wytwarza energię elektryczną, a konwerter mocy wyprowadza prąd i napięcie, aby zakończyć proces uwalniania energii konwersji energii mechanicznej na energię elektryczną.

Nadprzewodnikowy system magazynowania energii magnetycznej wykorzystuje cewki wykonane z nadprzewodników do magazynowania energii pola magnetycznego i nie wymaga konwersji form energii podczas przesyłania mocy. Charakteryzuje się dużą szybkością reakcji (poziom ms), wysoką wydajnością konwersji (≥96%) i dużą pojemnością właściwą/mocą właściwą itp. Zalety: wymiana energii o dużej pojemności w czasie rzeczywistym i kompensacja mocy z systemem zasilania. Nadprzewodnikowy system magazynowania energii magnetycznej jest stosunkowo prosty w technologii, bez obracających się części mechanicznych i problemów z dynamicznym uszczelnieniem i może w pełni spełniać wymagania dotyczące wsparcia napięcia sieci przesyłowej i dystrybucyjnej, kompensacji mocy, regulacji częstotliwości oraz poprawy stabilności systemu i zdolności przesyłowych mocy .

Magazynowanie energii w superkondensatorach zostało opracowane zgodnie z teorią podwójnej warstwy elektrochemicznej, która może zapewnić potężną moc impulsu. Kiedy powierzchnia elektrody jest w stanie idealnie spolaryzowanym podczas ładowania, ładunek będzie przyciągał jony płci przeciwnej z otaczającego roztworu elektrolitu, powodując jego przyczepianie się do powierzchni elektrody, tworząc podwójną warstwę elektryczną, która stanowi pojemność podwójnej warstwy elektrycznej. Ze względu na bardzo małą odległość między warstwami ładunku (zwykle mniejszą niż 0,5 mm) oraz specjalną strukturę elektrody, powierzchnia elektrody zwiększa się dziesiątki tysięcy razy, co skutkuje ogromną pojemnością. Jednak ze względu na niskie napięcie wytrzymywane dielektryka i istnienie prądu upływowego energia magazynowania i czas utrzymywania są ograniczone,

System magazynowania energii baterii to głównie system, który wykorzystuje baterie litowe / akumulatory ołowiowe jako nośniki magazynowania energii do magazynowania energii elektrycznej i dostarczania energii elektrycznej w określonym czasie, a dostarczana energia elektryczna ma funkcje płynnego przejścia, golenia szczytowego i wypełnianie doliny, modulacja częstotliwości i regulacja napięcia itp. Posiada możliwość sterowania przepływem mocy czynnej oraz jednoczesnej regulacji mocy czynnej i mocy biernej punktu dostępowego, zapewniając zdolność szybkiego reagowania systemu przesyłowego wysokiego napięcia. Ponieważ magazynowanie energii w akumulatorach ma stosunkowo dojrzałą technologię, dużą pojemność, bezpieczeństwo i niezawodność oraz niski poziom hałasu Niski koszt, silne dostosowanie do środowiska, łatwa instalacja i tak dalej.

2. Typowe przypadki projektów demonstracyjnych magazynowania energii w bratnich prowincjach i miastach

(1) Zhejiang bada scenariusze zastosowań magazynowania energii i modele biznesowe

W listopadzie 2021 r. Komisja Rozwoju i Reform Prowincji Zhejiang oraz Biuro Energii Prowincji wydały „Opinie wdrożeniowe dotyczące przyspieszenia demonstracyjnego zastosowania magazynowania nowej energii w prowincji Zhejiang”. W ciągu najbliższych trzech lat w sieci zostanie zbudowany nowy demonstracyjny projekt magazynowania energii o mocy 1 miliona kilowatów. Pięć ”i dążyć do osiągnięcia celu rozwojowego nowych projektów demonstracyjnych w zakresie magazynowania energii o mocy około 2 milionów kilowatów. Zhejiang aktywnie buduje obszar demonstracyjny na poziomie prowincji dla nowego systemu elektroenergetycznego State Grid, badając nowy model rozwoju magazynowania energii, dostosowując do budowy nowego systemu elektroenergetycznego, oraz skupienie się na wspieraniu budowy nowych projektów magazynowania energii, które są scentralizowane, na dużą skalę i dystrybuowane na platformie w celu agregacji nowych projektów magazynowania energii dla systemu elektroenergetycznego. Zapewnij wsparcie pojemności i możliwości golenia szczytów. Obecnie Zhejiang zrodził nowe formy biznesowe i nowe modele, takie jak wspólne działanie „nowa energia + magazynowanie energii”, wspólne magazynowanie energii oraz kompleksowa usługa magazynowania energii i podłączenia do sieci, i osiągnęła wiele sukcesów.

W grudniu 2021 roku pomyślnie uruchomiono podstację 110 kV Yueci i elektrownię magazynowania energii 10 kV Qianwan w nowej dzielnicy Ningbo Hangzhou Bay. Jako pierwsza prefabrykowana elektrownia magazynująca energię po stronie sieci w prowincji Zhejiang, elektrownia magazynująca energię Qianwan obejmuje obszar zaledwie dwóch boisk do koszykówki, ale wykorzystuje akumulatory litowo-żelazowo-fosforanowe o wysokiej gęstości energii i długim cyklu życia, które mogą osiągnąć wysoki Wydajne magazynowanie energii. Realizować ładowanie i magazynowanie energii w okresach niskiego szczytu poboru energii elektrycznej oraz odprowadzanie do sieci poprzez podstacje w godzinach szczytu, tak aby nadrobić lukę czasową oraz zwiększyć elastyczność i bezpieczeństwo zasilania.

(2) Prowincja Guangdong aktywnie promuje innowacyjny rozwój i stosowanie nowych technologii magazynowania energii

W kwietniu 2021 r. zakończono i uruchomiono projekt modulacji częstotliwości wspomaganej magazynowaniem energii AGC (Automatic Generation Control Device) firmy Guangdong Huadian Shaoguan Thermal Power Company. Jest to pierwszy system magazynowania energii po stronie zasilania w Chinach, w którym zastosowano kaskadę wysokiego napięcia + akumulator 1C. China Southern Power Grid aktywnie promuje innowacyjny rozwój i zastosowanie nowych technologii magazynowania energii. Wspólna regulacja częstotliwości bloków ciepłowniczych z układami magazynowania energii ma ogromne znaczenie dla skutecznego rozwiązania problemu niedoboru środków regulacji częstotliwości w regionalnych sieciach elektroenergetycznych oraz poprawy niezawodności i bezpieczeństwa pracy sieci elektroenergetycznych. Projekt jest wyposażony w system akumulatorów litowo-żelazowo-fosforanowych o długim cyklu życia. Całkowita pojemność systemu magazynowania energii wynosi 10 MW/10 MWh. do 88%), szybka reakcja i elastyczna regulacja (0,604 sekundy, aby osiągnąć pełną moc wyjściową), doskonały efekt równoważenia baterii, niewielkie rozmiary itp., ciągły czas ładowania i rozładowania wynosi do 51 minut, a żywotność baterii wynosi około 5000 razy. Podstawowe wskaźniki Oba osiągnęły krajowy poziom wiodących.

(3) Pierwszy projekt demonstracyjny Shandong dotyczący magazynowania energii został oficjalnie uruchomiony w Huadian

W grudniu 2021 r. elektrownia do magazynowania energii i modulacji częstotliwości o mocy 9 MW/MWh należąca do Huadian International Laicheng Power Plant pomyślnie zakończyła 168 operacji próbnych, co oznacza oficjalne uruchomienie pierwszego demonstracyjnego projektu magazynowania energii w prowincji Shandong. Laicheng Power Generation transportuje cztery węglowe bloki energetyczne o mocy 300 000 kilowatów, które są ważnymi źródłami energii dla obszarów o dużym obciążeniu sieci energetycznej Luzhong, a także są głównymi jednostkami do regulacji szczytowej i częstotliwości w sieci energetycznej Shandong. W celu dalszej poprawy wydajności regulacyjnej bloku i dostosowania się do konkurencyjnych potrzeb rynku regulacji częstotliwości sieci elektroenergetycznej, Laicheng Power Generation zainwestował w budowę elektrowni z regulacją częstotliwości magazynowania energii o mocy 9 MW/MWh. Wykorzystując zalety szybkiej i precyzyjnej regulacji magazynowania energii elektrycznej, poprzez „połączoną regulację częstotliwości magazynowania ognia” Regulacja mocy wyjściowej w czasie rzeczywistym w celu osiągnięcia równowagi w czasie rzeczywistym między mocą generowania mocy a stroną użytkownika obciążenie. Po uruchomieniu projektu znacznie poprawi wydajność regulacji częstotliwości agregatów prądotwórczych Laicheng, zwiększy dochody z usług pomocniczych przedsiębiorstwa, poprawi niezawodność działania sieci energetycznej Shandong, zwiększy zdolność zużycia energii odnawialnej i odegra rolę w przyspieszeniu budowy nowego systemu elektroenergetycznego z nową energią w roli głównej. Dobry efekt demonstracyjny. Regulacja mocy wyjściowej w czasie rzeczywistym w celu osiągnięcia równowagi w czasie rzeczywistym między mocą wyjściową a obciążeniem po stronie użytkownika. Po uruchomieniu projektu znacznie poprawi wydajność regulacji częstotliwości agregatów prądotwórczych Laicheng, zwiększy dochody z usług pomocniczych przedsiębiorstwa, poprawi niezawodność działania sieci energetycznej Shandong, zwiększy zdolność zużycia energii odnawialnej i odegra rolę w przyspieszeniu budowy nowego systemu elektroenergetycznego z nową energią w roli głównej. Dobry efekt demonstracyjny. Regulacja mocy wyjściowej w czasie rzeczywistym w celu osiągnięcia równowagi w czasie rzeczywistym między mocą wyjściową a obciążeniem po stronie użytkownika. Po uruchomieniu projektu znacznie poprawi wydajność regulacji częstotliwości agregatów prądotwórczych Laicheng, zwiększy dochody z usług pomocniczych przedsiębiorstwa, poprawi niezawodność działania sieci energetycznej Shandong, zwiększy zdolność zużycia energii odnawialnej i odegra rolę w przyspieszeniu budowy nowego systemu elektroenergetycznego z nową energią w roli głównej. Dobry efekt demonstracyjny. zwiększyć dochody z usług pomocniczych przedsiębiorstwa, poprawić niezawodność działania sieci energetycznej Shandong, zwiększyć zdolność zużycia energii odnawialnej i odegrać rolę w przyspieszeniu budowy nowego systemu elektroenergetycznego z nową energią jako głównym elementem. Dobry efekt demonstracyjny. zwiększyć dochody z usług pomocniczych przedsiębiorstwa, poprawić niezawodność działania sieci energetycznej Shandong, zwiększyć zdolność zużycia energii odnawialnej i odegrać rolę w przyspieszeniu budowy nowego systemu elektroenergetycznego z nową energią jako głównym elementem. Dobry efekt demonstracyjny.

(4) Port Lianyungang ukończył i uruchomił pierwszy zintegrowany system zasilania z lądu i magazynowania energii w Chinach

W kwietniu 2021 r. ukończono i uruchomiono pierwszy krajowy zintegrowany system magazynowania energii z lądu w porcie Lianyungang. Ogromne znaczenie ma upowszechnienie i zastosowanie technologii zasilania z lądu. Projekt obejmuje elektrownię do magazynowania energii o mocy 5 megawatów, która może zaspokoić zapotrzebowanie na dostęp do energii z lądu o łącznej mocy ponad 10 megawatów lub ponad 3 megawaty w jednym miejscu postojowym, a przy działa na pełnych obrotach, aby sprostać wymaganiom dostępu różnych przypadkowych i uderzeniowych obciążeń, takich jak dźwigi portowe i suwnice bramowe. Promocja technologii zasilania lądowego jest najlepszym sposobem na zmniejszenie zanieczyszczenia statków w porcie. Dzięki przemianie „ropy na elektryczność” zużycie energii przez statki może zostać zastąpione podczas zawinięć do portów,