Как работает хранение электрической энергии и почему это важно

Как Электрическое хранение энергии Системы работают

Основные принципы хранения электроэнергии

Хранение электроэнергии связано с преобразованием электрической энергии таким образом, чтобы её можно было хранить (и по запросу) восстанавливать в исходном состоянии. Этот концепт в основном зависит от химических, тепловых, механических и других процессов для эффективного хранения энергии. Например, когда у нас есть избыток электроэнергии, особенно от возобновляемых источников, таких как солнечная или ветровая, мы можем хранить эту энергию в виде накопленной энергии. Энергия может быть снова преобразована в электричество и подана в сеть при высоком спросе, например, во время пиковой нагрузки на сеть, что обеспечивает непрерывное энергоснабжение даже при недостаточной производительности.

Типы систем хранения электрической энергии (BESS, Тепловые, Механические)

Стоит отметить, что существуют различные технологии хранения электрической энергии, и каждый тип имеет свои преимущества и недостатки. Системы Хранения Энергии Аккумуляторов (BESS) являются одной из самых популярных, и могут использовать химические батареи, такие как литий-ионные и свинцово-кислотные аккумуляторы. Они оказываются лучшими, потому что могут сохранять заряд дольше всего, но их цены и энергопотребление различаются. Если энергия не хранится в форме кинетической энергии, она может быть сохранена в виде тепла (термальное хранилище), которое затем может быть преобразовано обратно в электричество при необходимости. Механические системы накопления энергии (водяные насосные станции или летающие колеса) используют кинетическую или гравитационную энергию для хранения и выработки мощности. Каждое из этих решений имеет свои преимущества и недостатки с точки зрения стоимости, производительности и условий эксплуатации.

Компоненты: От аккумуляторов до инверторов

Аккумуляторная батарея, инвертор и система управления являются важными компонентами систем хранения электроэнергии. Энергохранилища имеют большое значение, поскольку они служат основными элементами для хранения энергии. Инверторы также не являются лишними устройствами, поскольку они могут преобразовывать постоянный ток (DC), накопленный в аккумуляторах, полученный от солнечной энергии, в переменный ток (AC), который можно подавать в электросеть в соответствии с действующими стандартами. Контроль циклов зарядки, процесса разрядки и безопасной эксплуатации системы имеет решающее значение. Достижения в области материаловедения и технологий сделали эти устройства более эффективными и долговечными, что обеспечивает лучшие показатели хранения энергии и их надежность. Для более глубокого понимания вы можете ознакомиться с подробным описанием и техническими характеристиками систем хранения энергии, усовершенствованными благодаря последним разработкам в области технологий.

Критическая роль BESS в интеграции возобновляемой энергии

Балансировка предложения и спроса в солнечных и ветровых системах

Буферизация высоко изменчивого выхода солнечных и ветровых источников энергии является наиболее распространённым применением систем накопления энергии. Эти объекты жизненно важны для сбора энергии, вырабатываемой в периоды слишком сильного солнца или ветра. Таким образом, сохраняя это избыточное электричество, BESS может обеспечить стабильное электроснабжение, когда выработка падает, чтобы поддерживать устойчивость системы и предотвращать возможные аварийные отключения. На основе исследований отделов диспетчеризации сети, BESS может эффективно сократить колебания мощности от возобновляемых источников и стабилизировать подачу электроэнергии в сеть.

Кейс: Проекты BESS по стабилизации электросети Нью-Йорка

Несколько проектов BESS были реализованы в Нью-Йорке для стабилизации электросети и содействия дальнейшему внедрению прерывистых возобновляемых источников энергии. Например, это касается крупных систем накопления энергии, которые полезны для резервного питания и повышения надежности работы системы. Эти программы делают больше, чем просто увеличивают надежность сети для штата Нью-Йорк, так как они также способствуют достижению устойчивых целей Нью-Йорка. Эффективность этих проектов BESS привела к новым инвестициям по всей стране, демонстрируя возможность сделать энергосеть Великобритании безопасной и устойчивой.

Как хранение предотвращает ограничение возобновляемой энергии

Системы накопления энергии играют ключевую роль в минимизации необходимости ограничения производства возобновляемой энергии, когда вырабатываемая мощность превышает спрос. Это особенно актуально в регионах с богатыми ресурсами возобновляемой энергии, но слабой передачей. Было показано, что внедрение BESS может сократить коэффициенты ограничения более чем наполовину, что, в свою очередь, приведет к увеличению использования возобновляемых ресурсов. Эта гибкость означает, что сеть сможет принять большую долю возобновляемой энергии и способствовать постепенному переходу к более чистому и устойчивому энергетическому будущему.

Ключевые технологии, обеспечивающие современные решения для хранения энергии

Доминирование литий-ионных технологий в решениях для хранения энергии

Аккумуляторы на основе литий-ионной технологии (LIB) остаются предпочтительной системой накопления энергии (BESS) благодаря их высокой энергетической плотности и эффективности. Это более 90% существующей глобальной доли рынка, что подтверждает значительную силу этой технологии на рынке. Исследования последовательно показывают, что технология литий-ионных батарей развивается, делая такие аккумуляторы всё более экономически выгодными и долговечными. Замечательно, что стоимость литий-ионных батарей снизилась примерно на 85% за последние десять лет, указывая на их потенциал для использования на уровне электросетевых компаний.

Возникающие альтернативы: поточные батареи и тепловое хранилище

Новые технологии, такие как поточные батареи и тепловое хранилище, меняют облик BESS. Поточные батареи наиболее эффективны в системах хранения очень большого масштаба, поскольку они масштабируемы и предназначены для длительных периодов разрядки. Системы теплового хранения, например расплавленная соль, преобразуют и хранят энергию в виде тепла, что является преимуществом при использовании в солнечных электростанциях на основе концентрации солнечной энергии. Эти решения не только дополняют литий-ионные батареи, но и являются ключевыми для диверсификации будущих решений по хранению энергии, обслуживая специфические рынки внутри отрасли.

Важность систем управления батареей (BMS)

BMS необходимы для повышения производительности и обеспечения требований безопасности ЭСУ. BMS отвечает за мониторинг ключевых показателей, таких как температура, заряд аккумулятора и общее состояние батареи. Хорошо продуманная система BMS может значительно продлить срок службы батарей и повысить эффективность преобразования энергии. С расширением развертывания систем накопления энергии инвестиции в следующее поколение технологий BMS будут расти, становясь значимым самостоятельным решением в области накопления энергии.

Почему хранение энергии важно: преимущества для электросети и окружающей среды

Повышение надежности сети во время экстремальных погодных условий

Хранение энергии является ключевым для поддержания работы электросети в периоды экстремальных погодных условий. Хотя такие системы не защищены от всех инцидентов, системы с накоплением энергии могут обеспечивать электроэнергией независимо от состояния традиционного энергоснабжения. Быстрая реакция на изменения спроса, как во время жары или холодов, имеет решающее значение. Например, высокая мощность систем накопления энергии в определенных регионах способствует повышению устойчивости сетей в чрезвычайных ситуациях. Преимущества увеличения надежности защищают потребителей от последствий перебоев и укрепляют сообщество и экономику, делая больше оборудования доступным и работающим для тех, кто зависит от критически важных услуг.

Сокращение зависимости от пиковых электростанций на ископаемых видах топлива

Затраты и выгоды. BESS снижают необходимость в использовании пиковых электростанций на ископаемом топливе, которые традиционно применяются для покрытия пикового спроса на электроэнергию. От хранения энергии с учетом времени использования до применения для сокращения пиковых нагрузок, они предоставляют возможность заряжать батарею в периоды низкого спроса, а затем разряжать её во время пиковых нагрузок для снижения эксплуатационных затрат. Данное решение способствует уменьшению выбросов парниковых газов, что соответствует глобальному движению к чистой энергии. Использование систем накопления энергии обеспечивает как экономическую эффективность, так и экологическую устойчивость, изменяя парадигму энергетического рынка в более экологичном направлении.

Воздействие на окружающую среду: Снижение выбросов углерода

Хранение энергии является ключевым фактором снижения выбросов углерода за счет повышения использования возобновляемых источников энергии. Эффективное хранение, считают некоторые исследователи, может способствовать значительному сокращению выбросов в энергетическом секторе. По мере развития этих технологий экологические преимущества хранения все больше выдвигаются на передний план. Такая система повышает эффективность работы электросети, одновременно продвигая экологическую устойчивость через взаимодействие между технологическим прогрессом и охраной окружающей среды.

Проблемы и перспективы развития в области хранения энергии

Решение вопросов безопасности в крупных аккумуляторных станциях

Безопасность в крупных батарейных фермах означает решение ряда специфических задач с помощью надежных систем управления и протоколов. Типы утечек батарей, дымящихся неисправностей или экспериментов с возгоранием подчеркивают необходимость строгих мер безопасности в этих местах. Для смягчения этих опасений исследовательские институты призывают к усиленному регулированию. Эта комплексная философия безопасности необходима для того, чтобы способствовать общественному принятию и инвестициям в системы накопления энергии на основе батарей (BESS). С увеличением числа общин, использующих эти системы хранения для своих энергетических систем, вопросы безопасности начинают играть важную роль в создании доверия и стимулировании дополнительных инвестиций в энергохранилища.

Пути снижения стоимости для широкого внедрения

Важно, что стоимость хранения энергии снижается, чтобы обеспечить широкое внедрение в различные приложения. ЭКОНОМИЧЕСКИЕ СТИМУЛЫ Существует несколько факторов, которые способствуют снижению стоимости возобновляемых источников энергии, включая экономию масштаба, развитие технологий и конкуренцию между производителями. Кроме того, налоговые льготы и субсидии помогают сделать эти варианты хранения экономически оправданными для предприятий и энергокомпаний. При снижении стоимости интеграция BESS в энергосистему будет возрастать, что означает улучшение устойчивости и надежности электросети. Это положительный шаг в правильном направлении, который обещает хорошее будущее, в котором хранение энергии может быть более широко распространено в поддержку макроэнергетической трансформации.

Путь к 2030 году: ВИДЕНИЕ SEIA ПО ПОТЕНЦИАЛЬНОЙ ЕМКОСТИ ХРАНЕНИЯ В 700 ГВт·ч

Ассоциация солнечной энергетической промышленности (SEIA) обязалась обеспечить хранение мощностью 700 ГВт·ч к 2030 году, чтобы гарантировать, что солнечная энергия будет удовлетворять будущие потребности в энергии. Это включает улучшение взаимосвязей между возобновляемыми источниками и технологией хранения для повышения производительности и эффективности. Реализация этой концепции потребует межотраслевого сотрудничества с экспертами в области политики и технологий, которые смогут работать над выравниванием и поддержкой данной цели. Этот беспрецедентный рост прогнозируется как способ достичь значительных экономических и экологических выгод за счет увеличения внедрения возобновляемых источников энергии и создания более устойчивой системы электроснабжения.

ЧАВО

Какова цель систем накопления электроэнергии?

Системы накопления электроэнергии преобразуют электрическую энергию в форму, которая может быть сохранена и позже извлечена, помогая управлять предложением и спросом в сети, особенно в часы пиковой нагрузки или когда генерация возобновляемой энергии колеблется.

Какие типы систем накопления энергии доступны?

Распространенные типы включают системы накопления энергии на основе батарей (BESS), которые используют литий-ионные или свинцово-кислотные аккумуляторы, системы теплового хранения для преобразования тепла и механическое хранение, такое как насосное гидрохранилище и летающие колеса.

Как системы накопления энергии на основе батарей (BESS) поддерживают интеграцию возобновляемой энергии?

BESS захватывает избыточную энергию от источников, таких как солнечная и ветровая, во время пиковой выработки, обеспечивая стабильное снабжение в периоды низкой генерации, стабилизируя сеть и минимизируя риск аварийных отключений.

Почему литий-ионные аккумуляторы доминируют в технологиях BESS?

Благодаря своей высокой энергетической плотности и эффективности, что делает их идеальными для применений крупномасштабного хранения, литий-ионная технология занимает более 90% мировой доли рынка.

Как накопление энергии может сократить выбросы углерода?

За счёт увеличения использования возобновляемых источников энергии и оптимизации их применения, системы накопления энергии помогают снизить выбросы от производства электроэнергии на основе ископаемых видов топлива.