Як працює електричне зберігання енергії і чому це має значення

Як Зберігання електричної енергії Системи працюють

Основні принципи зберігання електрики

Зберігання електроенергії пов'язане з перетворенням електричної енергії таким чином, що цю електричну енергію можна зберегти (та за необхідності) повернути до початкового стану. Ця концепція головним чином залежить від хімічних, термальних, механічних тощо процесів для ефективного зберігання енергії. Наприклад, коли у нас є перевищення електроенергії, особливо від відновлюваних джерел, таких як сонячні або вітрові, ми можемо зберігати цю енергію як накопичену енергію. Енергію потім можна перетворити назад у електричну потужність і передати до мережі, коли запит на енергію високий, наприклад, під час пікової навантаженості мережі, що дозволяє забезпечити неперервне постачання електроенергії навіть при недостатку виробництва.

Типи систем зберігання електричної енергії (BESS, Термальна, Механічна)

Варто зауважити, що існують різні технології зберігання електричної енергії, і кожен тип має свої переваги та недоліки. Системи зберігання енергії аккумуляторів (BESS) є одними з найпопулярніших і можуть використовувати хімічні батареї, такі як літій-іонні та свинцево-кислотні батареї. Вони виявилися найкращими, оскільки можуть зберігати заряд довше, але мають різну ціну та енергоспоживання. Якщо не у кінетичній енергії, енергію можна зберігати у вигляді тепла (термічне зберігання), яке потім можна перетворити назад у електроенергію при необхідності. Механічні системи зберігання енергії (водяний насосний зберігач або маховики) використовують кінетичну або гравітаційну енергію для зберігання та виведення потужності. Кожне з цих розв'язків має свої переваги та недоліки з точки зору вартості, продуктивності та умов експлуатації.

Компоненти: Від аккумуляторів до інверторів

Акумулятор для зберігання енергії, інвертор та система керування є ключовими частинами систем зберігання електричної енергії. Модулі зберігання енергії мають велике значення, оскільки вони є головними елементами для зберігання енергії. Інвертори також не є зайвими пристроями, оскільки вони можуть перетворювати струм напрямного струму (DC), який зберігається в батареях, тепер отриманих від сонячної енергії, у струм змінного струму (AC), який можна підавати до мережі відповідно до поточних стандартів. Керування циклами зарядки, роботою розряду та безпечна робота системи є критично важливими. Дослідження в галузі науки про матеріали та технології зробили ці пристрої більш ефективними та довговічними, що призводить до кращих та більш надійних можливостей зберігання енергії. Для більш детального розуміння ви можете відвідати детальне опис та специфікацію систем зберігання енергії, які покращуються завдяки останньому розвитку технологій.

Критична роль BESS у інтеграції відновлюваної енергії

Балансування попиту та пропозиції в сонячних та вітряних системах

Буферизація високої змінної виї сонячних та вітрових джерел енергії є найбільш поширеною застосуванням систем накопичення енергії. Ці об'єкти є важливими для збору енергії, яка генерується, коли занадто сонце або занадто вітер. Таким чином, просто зберігаючи цю надлишкову енергію, BESS може забезпечити стабільне забезпечення електроенергією у разі, коли генерація спадає, щоб підтримувати стабільність системи та уникнути можливих відключень. На основі досліджень відділів диспетчеризації мереж, BESS ефективно зменшує зміни потужності виробництва відновлюваної енергії та стабілізує постачання електромережі.

Кейс: Проекти BESS для стабілізації мережі Нью-Йорка

Низка проектів BESS була реалізована в Нью-Йорку для стабілізації мережі та сприяння подальшому використанню проміжних відновлюваних джерел енергії. Як приклад, це стосується великих систем утилітного зберігання, які корисні для резервного живлення та покращення надійності функціонування системи. Програми роблять більше, ніж просто підвищують надійність мережі для штату Нью-Йорк, оскільки вони також спрямовані на досягнення екологічних цілей Нью-Йорка. Ефективність цих проектів BESS призвела до нових інвестицій по всій країні, що демонструє можливість забезпечення безпечності та тривалості енергетичної мережі Великої Британії.

Як сховище енергії запобігає обмеженню відновлюваної енергії

Системи зберігання енергії є ключовими для мінімізації необхідності обмеження виробництва відновлюваної енергії, коли згенерована потужність перевищує попит. Це особливо актуально в регіонах з багатими ресурсами відновлюваної енергії, але слабкою передачею. Було доведено, що впровадження BESS може зменшити коефіцієнти обмеження понад навпіл, що, у свою чергу, призведе до збільшення використання відновлюваних ресурсів. Ця гнучкість означає, що мережа може враховувати більшу частку відновлюваної енергії та сприяти поступовому переходу до чистішої, більш тривалої енергетичної майбутньості.

Основні технології, які забезпечують сучасні рішення зберігання

Превага літій-іонних батарей у рішень зберігання енергії

Літій-іонні батареї (LIB) залишаються найбажанішою системою зберігання енергії батарей (BESS) через їх високу енергетичну щільність та ефективність. Це більше 90% існуючої світової ринкової долі, що підтверджує значну силу цієї технології на ринку. Дослідження постійно показують, що літій-іонна технологія розвивається, роблячи літій-іонні батареї все більш вигідними та тривалішими. Заразливо, вартість літій-іонних батарей зменшилася приблизно на 85% за останні десятиліття, що свідчить про їх потенціал для використання на утилітарному рівні.

Нові альтернативи: поточні батареї та термічне зберігання

Нові технології, такі як поточні батареї та теплове зберігання, змінюють обличчя BESS. Поточні батареї мають найбільшу корисність у системах зберігання дуже великого масштабу, оскільки вони є масштабовними та призначені для довгих періодів розряду. Системи теплового зберігання, наприклад, розплавлений сір, перетворюють і зберігають енергію у вигляді тепла, що є перевагою при використанні для концентруваних сонячних електростанцій. Ці варіанти не тільки доповнюють литіє-іонні, але й є ключовими для розподілення майбутніх розв'язків зберігання енергії, служачи конкретним ринкам всередині ринку.

Важливість систем управління акумуляторами (BMS)

БМС необхідні для покращення продуктивності та виконання вимог безпеки ЕSS. БМС відповідає за моніторинг ключових показників, таких як температура, ступінь заряду та загальне стан здоров'я батареї. Добре продумана БМС може значно продовжити термін служби батарей та підвищити ефективність перетворення енергії. З розширенням розгортань систем накопичення енергії, інвестиції в наступне покоління технологій БМС будуть зростати, стаючи суттєвим самостійним рішенням у сфері накопичення енергії.

Чому важливе зберігання енергії: переваги для мережі та середовища

Покращення надійності мережі під час екстремальних метеоумов

Зберігання енергії є ключовим для підтримки мережі під час екстремальних погодних умов. Навіть хоча системи з можливістю зберігання енергії не є застраховані від інцидентів, вони можуть забезпечувати електропостачання незалежно від стану традиційного джерела енергії. Швидка реакція на зміни в запиті, як під час теплових хвиль або холодних перебоїв, є критичною. Наприклад, було виявлено, що потужність здатності зберігання енергії в окремих районах призводить до збільшення стійкості мережі під час екстрених ситуацій. Переваги підвищеної надійності захищають клієнтів від впливу відключень та роблять спільноту та економіку більш стійкими завдяки більшому обсягу обладнання, яке доступне та працює для служб, які надають критичні послуги.

Зменшення залежності від вуглецевих електростанцій-піковиків

Витрати та переваги. BESS зменшують необхідність у використанні фосильних палив для пікових електростанцій, які традиційно використовуються для покриття пікового запиту на електроенергію. Від застосування накопичення енергії за часом до пікових застосунків, вони дають можливість заряджати батарею у періоди низького попиту, а потім розряджати її під час пікових періодів для зменшення експлуатаційних витрат. Ця рішення призводить до зменшення викидів парникових газів, що відповідає глобальній тенденції до чистої енергії. Використання систем накопичення енергії є шляхом до економічної ефективності та екологічної стійкості, оскільки воно змінює парадигму енергетичного ринку на більш екологічну основу.

Екологічний вплив: Зниження викидів вуглецю

Зберігання енергії є ключовим фактором у спрямованні на зниження викидів вуглецю через підвищення використання відновлюваної енергії. Ефективне зберігання, за словами деяких дослідників, може допомогти значно зменшити викиди в углеводній sphere електроенергетики. За мірой того як ці технології розвиваються, екологічні переваги зберігання все більше вийшли на передний план. Ця ситуація корисна для ефективності функціонування мережі, поки сприяє еко-стійкості, сприяючи взаємодії між технічним прогресом та захистом екологічного середовища.

Виклики та майбутні напрями у зберіганні енергії

Розгляд питань безпеки у великому масштабі батарейних ферм

Безпека в великій батарейній фермі означає боротьбу з рядом конкретних викликів за допомогою солідних систем управління та протоколів. Типи протікання батареї та експерименти з викидами диму або вогню вказують на необхідність строгих заходів безпеки в цих місцях. Щоб зменшити ці турботи, наукові інститути вимагають підвищеної регуляції. Ця всебічна філософія безпеки необхідна для того, щоб сприяти громадянській прийомності та інвестиціям у системи зберігання енергії від батарей (BESS). З ростом кількості спільнот, які приймають ці системи зберігання для своїх енергетичних систем, питання безпеки починають грати дуже важливу роль у формуванні довіри та стимулюванні додаткових інвестицій у зберігання енергії.

Шляхи зниження вартості для широкого впровадження

Важливо, щоб вартість зберігання енергії знижувалася, щоб узагальнити її застосування в різних галузях. ЕКОНОМІЧНІ МОТОРИ Зниження вартості відновлюваних джерел енергії забезпечується кількома факторами, включаючи економію масштабу, розвиток технологій та конкуренцію між виробниками. Крім того, податкові надходження та субсидії допомагають зробити ці опції зберігання економічно досягненними для підприємств та енергетичних компаній. За зменшення вартості, інтеграція BESS у систему енергозабезпечення збільшиться, що означає покращення стійкості та надійності мережі. Це позитивний крок у правильному напрямку, який сприяє майбутньому, де зберігання енергії може бути ширше розповсюдженим для підтримки макро енергетичної трансформації.

Шлях до 2030: Візія SEIA про потенціал зберігання енергії у розмірі 700 ГВт·год

Асоціація сонячної енергетичної промисловості (SEIA) зобов'язалася забезпечити 700 ГВт·год сховищ до 2030 року, щоб забезпечити використання сонячної енергії для покриття майбутніх енергетичних потреб. Це включає покращення взаємопов'язків між відновлюваними джерелами енергії та технологією сховищ для кращої продуктивності та ефективності. Реалізація цього видіння потребує спільної роботи усіх секторів разом із політичними та технологічними лідерами, які можуть працювати над вирівнюванням та підтримкою цього видіння. Цей небувалий розвиток передбачає значний економічний та екологічний прогрес шляхом збільшення впровадження відновлюваних джерел енергії та більш тривалої системи електропостачання.

FAQ

Яка мета систем зберігання електричної енергії?

Системи зберігання електричної енергії перетворюють електричну енергію у форму, яку можна зберегти та потім вилучити, допомагаючи керувати попитом та постачанням на мережі, особливо під час пікових періодів або коли генерація відновлюваної енергії колись коливається.

Які типи систем накопичення енергії доступні?

Поширені типи включають системи зберігання енергії аккумуляторних батареї (BESS), які використовують літій-іонні або свинцово-кислотні батареї, системи теплового зберігання для конвертації тепла та механічне зберігання, таке як водяна насосна станція і маховики.

Як системи зберігання енергії аккумуляторних батареї (BESS) підтримують інтеграцію відновлюваної енергії?

BESS захоплює зайву енергію з джерел, таких як сонячна та вітрова, під час пікового виробництва, забезпечуючи стабільне постачання під час періодів низького виробництва, стабілізуючи мережу та мінімізуючи ризики блекаутів.

Чому літій-іонна технологія домінує у технологіях BESS?

Завдяки високій енергетичній щільність і ефективності, що робить її ідеальною для великомасштабних застосувань зберігання енергії, літій-іонна технологія домінує більше ніж на 90% глобального ринку.

Як сховище енергії може зменшити викиди вуглецю?

Шляхом збільшення використання відновлюваних джерел енергії та оптимізації їх використання, системи сховища енергії допомагають зменшувати викиди від виробництва електроенергії на основі fossільних палив.