Из Википедии, свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Упрощенная электросеть с накопителем энергии.
Упрощенный сетевой поток энергии с идеальным накоплением энергии и без него в течение одного дня.

Сетевое накопление энергии (также называемое крупномасштабным накоплением энергии ) - это набор методов, используемых для крупномасштабного накопления энергии в электрической сети . Электроэнергия накапливается в те времена, когда электричество в изобилии и недорого (особенно от электростанций с перебоями, таких как возобновляемые источники электроэнергии, такие как энергия ветра , приливная энергия , солнечная энергия ) или когда спрос низкий, а затем возвращается в сеть, когда спрос высок , а цены на электроэнергию обычно выше.

По состоянию на 2020 год крупнейшей формой хранения энергии в сети является гидроэлектростанция с плотинами , как с традиционной гидроэлектростанцией, так и с гидроаккумулирующей гидроэлектростанцией .

Разработки в области аккумуляторов позволили коммерчески жизнеспособным проектам сохранять энергию во время пикового производства и высвобождать энергию во время пикового спроса, а также использовать, когда производство неожиданно падает, давая время для перевода ресурсов с медленным реагированием в оперативный режим.

Две альтернативы хранению в сети - это использование пиковых электростанций для восполнения пробелов в предложении и реакция спроса для переноса нагрузки на другое время.

Преимущества [ править ]

Любая электросеть должна согласовывать производство электроэнергии с потреблением, которое со временем сильно меняется. Любая комбинация накопления энергии и реагирования на спрос имеет следующие преимущества:

  • топливные электростанции (например, угольные, нефтяные, газовые, атомные) могут работать более эффективно и легко при постоянном уровне производства.
  • электричество, генерируемое прерывистыми источниками, можно хранить и использовать позже, тогда как в противном случае его пришлось бы передавать для продажи в другое место или отключать
  • пиковая мощность генерации или передачи может быть уменьшена за счет общего потенциала всех хранилищ плюс отложенных нагрузок (см. Управление спросом ), что позволяет сэкономить на этой емкости
  • более стабильное ценообразование - стоимость хранения или управления спросом включена в цену, поэтому меньше изменений в тарифах на электроэнергию, взимаемых с клиентов, или, в качестве альтернативы (если тарифы остаются стабильными по закону), меньше убытков для коммунального предприятия от дорогостоящих оптовых продаж в пиковые периоды тарифы на электроэнергию, когда пиковый спрос должен удовлетворяться за счет оптовой импорта электроэнергии
  • готовность к чрезвычайным ситуациям - жизненно важные потребности могут быть надежно удовлетворены даже при отсутствии передачи или генерации, в то время как второстепенные потребности откладываются

Энергия, получаемая из солнечных, приливных и ветровых источников, по своей сути варьируется - количество производимой электроэнергии изменяется в зависимости от времени суток, фазы луны, сезона и случайных факторов, таких как погода. Таким образом, возобновляемые источники энергии в отсутствие хранилищ представляют собой особые проблемы для электроэнергетических компаний. Хотя подключение многих отдельных источников ветра может уменьшить общую изменчивость, солнечная энергия надежно недоступна в ночное время, а приливная сила меняется вместе с луной, поэтому слабые приливы происходят четыре раза в день.

То, насколько это влияет на любую конкретную утилиту, значительно варьируется. В летний пик потребления энергии, как правило, может быть поглощено больше солнечной энергии, и она будет соответствовать спросу. В период зимнего пика коммунальных услуг ветер в меньшей степени коррелирует с потребностью в отоплении и может использоваться для удовлетворения этого спроса. В зависимости от этих факторов, помимо примерно 20-40% от общего объема выработки, подключенные к сети периодически возобновляемые источники, такие как солнечная энергия и ветряные турбины, как правило, требуют инвестиций в межсетевые соединения, хранение энергии в сети или управление со стороны спроса.

В электрической сети без накопления энергии, генерация , которая опирается на энергии , запасенной в пределах топлива (угль, биомасса, природный газ, ядерный) должен быть расширена вверх и вниз , чтобы соответствовать подъему и падение электрической продукции из прерывистых источников (см нагрузки следующих электростанций ). В то время как гидроэлектростанции и станции, работающие на природном газе, можно быстро увеличивать или уменьшать в соответствии с ветром, угольным и атомным станциям требуется значительное время, чтобы отреагировать на нагрузку. Коммунальные предприятия с меньшим объемом производства природного газа или гидроэлектроэнергии, таким образом, больше полагаются на управление спросом, объединение сетей или дорогостоящие гидроаккумуляторы.

По оценкам французской консалтинговой компании Yole Développement, к 2023 году рынок «стационарных хранилищ» может открыть 13,5 млрд долларов по сравнению с менее чем 1 млрд долларов в 2015 году [1].

Управление спросом и сетевое хранилище [ править ]

Чувство единиц и масштаба производства и потребления электроэнергии.

Сторона спроса также может хранить электроэнергию из сети, например, зарядка аккумуляторного электромобиля сохраняет энергию для транспортного средства, а аккумулирующие нагреватели , аккумуляторы для централизованного теплоснабжения или аккумуляторы льда обеспечивают аккумулирование тепла для зданий. [2] В настоящее время этот накопитель служит только для переключения потребления на непиковое время суток, электроэнергия в сеть не возвращается.

Потребность в сетевом хранилище для обеспечения пиковой мощности снижается за счет ценообразования на время использования со стороны спроса , что является одним из преимуществ интеллектуальных счетчиков . На уровне домохозяйств потребители могут выбрать менее дорогое время внепикового периода для стирки и сушки одежды, использования посудомоечных машин, принятия душа и приготовления пищи. Кроме того, коммерческие и промышленные пользователи получат возможность сэкономить, перенеся некоторые процессы на непиковые периоды.

Региональные воздействия непредсказуемой работы ветровой энергии создали новую потребность в интерактивном реагировании на спрос , когда коммунальное предприятие взаимодействует со спросом. Раньше это делалось только в сотрудничестве с крупными промышленными потребителями, но теперь может быть расширено до целых сетей. [3] Например, несколько крупномасштабных проектов в Европе увязывают колебания мощности ветра с изменением нагрузки в промышленных морозильных камерах, вызывая небольшие колебания температуры. Если передача осуществляется в масштабе всей сети, небольшие изменения температуры нагрева / охлаждения мгновенно изменят потребление в сети.

В отчете, выпущенном в декабре 2013 года Министерством энергетики США, далее описываются потенциальные преимущества технологий хранения энергии и спроса для электрической сети: «Модернизация электрической системы поможет стране решить задачу удовлетворения прогнозируемых потребностей в энергии, включая решение изменение климатаза счет интеграции большего количества энергии из возобновляемых источников и повышения эффективности процессов невозобновляемой энергии. Развитие электрической сети должно поддерживать надежную и отказоустойчивую систему поставки электроэнергии, а хранение энергии может сыграть значительную роль в решении этих проблем за счет улучшения эксплуатационных возможностей сети, снижения затрат и обеспечения высокой надежности, а также отсрочки и сокращения инфраструктуры. инвестиции. Наконец, накопление энергии может быть инструментом обеспечения готовности к чрезвычайным ситуациям из-за его способности обеспечивать резервное питание, а также услуги по стабилизации сети ». [4] Отчет был написан основной группой разработчиков, представляющих Управление по поставке электроэнергии и надежности энергии , ARPA- E , Управление науки, Управление энергоэффективности и возобновляемых источников энергии , Сандийская национальная лаборатория и Тихоокеанская северо-западная национальная лаборатория ; все они заняты разработкой систем хранения энергии. [4]

Накопитель энергии для сетевых приложений [ править ]

Энергетические накопители являются ценным активом для электросети . [5] Они могут предоставлять такие преимущества и услуги, как управление нагрузкой , качество электроэнергии и бесперебойное электроснабжение, чтобы повысить эффективность и надежность энергоснабжения. Это становится все более и более важным в связи с энергетическим переходом и необходимостью более эффективной и устойчивой энергетической системы.

Многочисленные технологии аккумулирования энергии ( гидроаккумулирующая электростанция , электрическая батарея , проточная батарея , накопитель энергии с маховиком , суперконденсатор и т. Д.) Подходят для приложений в масштабе сети, однако их характеристики различаются. Например, гидроаккумулирующая станция хорошо подходит для приложений управления объемными нагрузками из-за их большой мощности и мощности. Однако подходящие места ограничены, и их полезность теряется при решении локальных проблем качества электроэнергии . С другой стороны, маховики и конденсаторы наиболее эффективны для поддержания качества электроэнергии.но не хватает емкости для хранения данных для использования в более крупных приложениях. Эти ограничения являются естественным ограничением применимости хранилища.

Несколько исследований вызвали интерес и исследовали пригодность или выбор оптимального накопителя энергии для определенных приложений. Обзоры литературы содержат доступную информацию о современном состоянии и сравнивают использование хранилища на основе текущих существующих проектов. [6] [7] Другие исследования делают шаг вперед в оценке накопления энергии друг с другом и ранжируют их пригодность на основе анализа решений по множеству критериев . [8] [9] В другом документе предложена схема оценки посредством исследования и моделирования хранения как эквивалентных схем. [10] [11] Подход к индексации также был предложен в нескольких исследованиях, но все еще находится на новой стадии. [12]Для увеличения экономического потенциала систем хранения энергии, подключенных к сети, интересно рассмотреть портфель с несколькими услугами для одного или нескольких приложений для системы хранения энергии. Таким образом можно получить несколько потоков дохода с помощью одного хранилища и, таким образом, повысить степень использования. [13] Чтобы упомянуть два примера, комбинация частотной характеристики и резервных услуг рассматривается в [14], в то время как сглаживание пиков нагрузки вместе со сглаживанием мощности рассматривается в [15].

Формы [ править ]

Воздух [ править ]

Сжатый воздух [ править ]

Одним из методов хранения энергии в сети является использование внепикового или возобновляемого электричества для сжатия воздуха , который обычно хранится в старой шахте или в каком-либо другом геологическом объекте. Когда потребность в электроэнергии высока, сжатый воздух нагревается небольшим количеством природного газа, а затем проходит через турбодетандеры для выработки электроэнергии. [16]

Эффективность хранения сжатого воздуха обычно составляет около 60–90%. [17]

Жидкий воздух [ править ]

Другой метод накопления электроэнергии - это сжатие и охлаждение воздуха, превращение его в жидкий воздух [18], который можно хранить и расширять при необходимости, вращая турбину, генерируя электричество, с эффективностью накопления до 70%. [19]

Коммерческий жидкостно-воздушный накопитель энергии строится на севере Англии, [20] [21] [22] [23] с коммерческой эксплуатацией, запланированной на 2022 год. [24] Емкость накопителя энергии 250 МВтч будет почти вдвое больше, чем у крупнейшего в мире литий-ионного аккумулятора, Hornsdale Power Reserve в Южной Австралии. [25]

Батареи [ править ]

Световая установка постоянного тока мощностью 900 Вт, использующая 16 отдельных свинцово-кислотных аккумуляторных элементов (32 В). [26]

Аккумуляторные батареи использовались на заре появления электроэнергии постоянного тока . Там, где электроснабжение от сети переменного тока было недоступно, изолированные осветительные установки, работающие на ветряных турбинах или двигателях внутреннего сгорания, обеспечивали освещение и питание для небольших двигателей. Систему аккумуляторов можно было использовать для работы с нагрузкой без запуска двигателя или при тихом ветре. Набор свинцово-кислотных батарей в стеклянных банках подавал энергию для освещения ламп, а также для запуска двигателя для подзарядки батарей. Аккумуляторная технология хранения обычно эффективна от 80% до более чем 90% для новых литий-ионных устройств. [27] [28]

Системы аккумуляторных батарей, подключенные к крупным твердотельным преобразователям, использовались для стабилизации сетей распределения электроэнергии. Некоторые сетевые батареи размещены вместе с установками возобновляемой энергии, чтобы либо сгладить мощность, вырабатываемую периодическим ветром или солнечной энергией, либо перенести выходную мощность на другие часы дня, когда возобновляемая установка не может производить электроэнергию напрямую (см. Примеры установки ). Эти гибридные системы (генерация и хранение) могут либо уменьшить нагрузку на сеть при подключении возобновляемых источников, либо использоваться для достижения самоокупаемости и работы вне сети (см. Автономная энергосистема ).

В отличие от электромобилей, аккумуляторы для стационарных аккумуляторов не имеют ограничений по массе или объему. Однако из-за большого количества потребляемой энергии и мощности решающее значение имеет стоимость мощности или единицы энергии. Соответствующие показатели для оценки интереса к технологии хранения в масштабе сети - это доллар / Втч (или доллар / Вт), а не Втч / кг (или Вт / кг). Электрохимическое сетевое хранилище стало возможным благодаря разработке электромобиля, который вызвал быстрое снижение стоимости производства батарей ниже 300 долларов за кВтч. За счет оптимизации производственной цепочки основные промышленные предприятия стремятся к концу 2020 года достичь уровня 150 долл. США за кВт · ч. Эти батареи основаны на литий-ионных батареях.технология, которая подходит для мобильных приложений (высокая стоимость, высокая плотность). Технологии, оптимизированные для сети, должны быть ориентированы на низкую стоимость и низкую плотность.

Сетевые аккумуляторные технологии [ править ]

Натрий-ионные батареи - дешевая и устойчивая альтернатива литий-ионным, потому что натрия гораздо больше и дешевле, чем лития, но он имеет более низкую удельную мощность. Однако они все еще находятся на начальной стадии своего развития.

В автомобильных технологиях используются твердые электроды, обладающие высокой плотностью энергии, но требующие дорогостоящего производственного процесса. Жидкие электроды представляют собой более дешевую и менее плотную альтернативу, поскольку они не нуждаются в какой-либо обработке.

Расплавленные солевые батареи [ править ]

Эти батареи состоят из двух расплавленных металлических сплавов, разделенных электролитом. Они просты в изготовлении, но для поддержания сплавов в жидком состоянии требуется температура в несколько сотен градусов Цельсия. Эта технология включает ZEBRA , натриево-серные батареи и жидкий металл . [29] Натриево-серные батареи используются для хранения в энергосистеме Японии и США. [30] Электролит состоит из твердого бета-оксида алюминия. Жидкометаллический аккумулятор, разработанный группой Пр. Дональд Садовей использует расплавленные сплавы магния и сурьмы, разделенные электроизоляционным расплавом соли. Он все еще находится на стадии прототипирования. [31]

Flow батареи [ править ]

В проточных аккумуляторных батареях жидкие электроды состоят из переходных металлов в воде при комнатной температуре. Их можно использовать в качестве носителя информации с быстрым откликом. [32] Ванадиевые окислительно-восстановительные батареи представляют собой проточные батареи. [33] Различные проточные батареи установлены на разных площадках, в том числе; Ветряная электростанция Huxley Hill (Австралия), Tomari Wind Hills на Хоккайдо (Япония), а также в других областях применения, помимо ветряных электростанций. Проточная батарея мощностью 12 МВт · ч должна была быть установлена ​​на ветряной электростанции Сорн-Хилл ( Ирландия ). [34]Эти системы хранения предназначены для сглаживания кратковременных колебаний ветра. Бромистый водород был предложен для использования в батареях проточного типа. [35]

Примеры [ править ]

В Пуэрто-Рико система [ требуется дальнейшее объяснение ] мощностью 20 мегаватт в течение 15 минут (5 мегаватт-час) стабилизирует частоту электроэнергии, производимой на острове. Никель-кадмиевый аккумулятор мощностью 27 мегаватт (6,75 мегаватт-час) был установлен в Фэрбенксе на Аляске в 2003 году для стабилизации напряжения в конце длинной линии электропередачи. [36]

В 2014 году проект по хранению энергии в Техачапи был заказан компанией Southern California Edison . [37]

В 2016 году цинк-ионный аккумулятор был предложен для использования в сетевых хранилищах. [38]

В 2017 году Комиссия по коммунальным предприятиям Калифорнии установила 396 стопок батарей Tesla размером с холодильник на подстанции Мира Лома в Онтарио, Калифорния . Стеки развернуты в виде двух модулей по 10 МВт каждый (всего 20 МВт), каждый из которых может работать в течение 4 часов, что позволяет добавить до 80 МВт-ч хранилища. Массив способен обеспечивать электроэнергией 15 000 домов в течение более четырех часов. [39]

BYD предлагает использовать традиционные технологии потребительских аккумуляторов, такие как литий-железо-фосфатные (LiFePO4) аккумуляторы , при параллельном подключении множества аккумуляторов.

Крупнейшие сетевые аккумуляторные батареи в Соединенных Штатах включают батарею 31,5 МВт на электростанции Гранд-Ридж в Иллинойсе и батарею 31,5 МВт в Бич-Ридж, Западная Вирджиния. [40] В 2015 году строятся две батареи, в том числе проект Эдисон в Южной Калифорнии мощностью 400 МВт (100 МВт в течение 4 часов) и проект 52 МВтч на Кауаи, Гавайи, чтобы полностью сдвинуть во времени выработку солнечной фермы мощностью 13 МВт на вечер. [41] Две батареи находятся в Фэрбенксе, Аляска (40 МВт в течение 7 минут с использованием никель-кадмиевых элементов), [42] и в Нотрисе, штат Техас (36 МВт в течение 40 минут с использованием свинцово-кислотных аккумуляторов ). [43] [44]Батарея мощностью 13 МВтч, изготовленная из использованных аккумуляторов электромобилей Daimler Smart , строится в Люнене , Германия, с ожидаемым вторым сроком службы 10 лет. [45]

В 2015 году в США был установлен аккумуляторный аккумулятор мощностью 221 МВт, общая мощность которого, как ожидается, достигнет 1,7 ГВт в 2020 году [46].

В Великобритании в 2018 году в Хартфордшире была установлена ​​литий-ионная сеточная батарея мощностью 50 МВт [47].

В ноябре 2017 года Tesla установила в Южной Австралии аккумуляторную систему мощностью 100 МВт и 129 МВтч. [48] Австралийский оператор энергетического рынка заявил , что это «является одновременно быстрым и точным, по сравнению с услугой обычно обеспечивается обычным блоком синхронного поколения». [49] [50]

Электромобили [ править ]

Nissan Leaf , самый продаваемый электромобиль для шоссе в 2015 году.

Компании изучают возможности использования электромобилей для удовлетворения пикового спроса. Припаркованный и подключенный к электросети электромобиль может продавать электроэнергию от батареи во время пиковых нагрузок и заряжаться либо ночью (дома), либо в непиковое время. [53]

Подключаемые к сети гибридные или электрические автомобили могут использоваться [54] [55] [56] для их способности аккумулировать энергию. Можно использовать технологию « автомобиль-сеть» , превращая каждое транспортное средство с его аккумуляторной батареей от 20 до 50 кВтч в устройство распределенной балансировки нагрузки или аварийный источник питания. Это составляет от двух до пяти дней на одно транспортное средство при средней потребности домашнего хозяйства в 10 кВтч в день при годовом потреблении 3650 кВтч. Это количество энергии эквивалентно диапазону от 60 до 480 километров (от 40 до 300 миль) в таких транспортных средствах, потребляющих от 0,1 до 0,3 киловатт-часов на километр (от 0,16 до 0,5 кВтч / милю). Этих показателей можно достичь даже при переоборудовании самодельных электромобилей.. Некоторые электроэнергетические компании планируют использовать старые сменные автомобильные аккумуляторные батареи (иногда приводящие к созданию гигантской аккумуляторной батареи) для хранения электроэнергии [57] [58]. Однако большим недостатком использования транспортного средства для хранения энергии в сети будет то, что каждый цикл хранения нагружает аккумулятор. с одним полным циклом заряда-разряда. [54] Тем не менее, одно крупное исследование показало, что разумное использование межсетевого накопителя на самом деле увеличивает срок службы аккумуляторов. [59] Обычные (на основе кобальта) литий-ионные батареи выходят из строя с количеством циклов - более новые литий-ионные батареи не выходят из строя значительно с каждым циклом, и поэтому имеют гораздо более длительный срок службы. Один из подходов заключается в повторном использовании ненадежных автомобильных аккумуляторов в выделенных сетевых хранилищах [60]поскольку ожидается, что они будут хороши в этой роли в течение десяти лет. [61] Если такое хранение осуществляется в больших масштабах, становится намного проще гарантировать замену аккумулятора транспортного средства, вышедшего из строя при мобильном использовании, поскольку старый аккумулятор имеет ценность и незамедлительно используется.

Маховик [ править ]

Маховик NASA G2

В основе этого метода хранения лежит механическая инерция. Когда электроэнергия поступает в устройство, электродвигатель ускоряет тяжелый вращающийся диск. Двигатель действует как генератор, когда поток энергии меняется на противоположный, замедляя диск и производя электричество. Электричество хранится в виде кинетической энергии диска. Трение должно быть минимальным, чтобы продлить время хранения. Это часто достигается за счет помещения маховика в вакуум и использования магнитных подшипников , что делает метод дорогостоящим. Более высокие скорости маховика обеспечивают большую емкость хранения, но требуют использования прочных материалов, таких как сталь или композитные материалы, чтобы противостоять центробежным силам.. Однако ряд технологий хранения энергии и энергии, делающих этот метод экономичным, делает маховики непригодными для использования в обычных энергосистемах; они, вероятно , лучше всего подходит для загрузки выравнивающего применения в системах питания железнодорожного и для улучшения качества электроэнергии в области возобновляемых источников энергии систем , такие как системы 20mW в Ирландии. [62] [63]

Приложения, использующие накопитель на маховике, - это те, которые требуют очень больших всплесков мощности в течение очень коротких периодов времени, такие как токамак [64] и лазерные эксперименты, где двигатель-генератор раскручивается до рабочей скорости и частично замедляется во время разряда.

Накопитель на маховике также в настоящее время используется в виде вращающегося источника бесперебойного питания дизельного двигателя для обеспечения систем бесперебойного питания (например, в крупных центрах обработки данных ) для сквозного питания, необходимого во время передачи [65],  то есть относительно короткого количества время между отключением питания от сети и прогревом альтернативного источника, например дизельного генератора .

Это возможное решение было реализовано EDA [66] [ необходим лучший источник ] на Азорских островах на островах Грасиоза и Флорес . В этой системе используется маховик на 18 мегаватт-секунд для улучшения качества электроэнергии и, таким образом, увеличения использования возобновляемых источников энергии. Как следует из описания, эти системы снова спроектированы для сглаживания переходных колебаний в электроснабжении и никогда не могут быть использованы для того, чтобы справиться с отключением электроэнергии более чем на пару дней.

Powercorp в Австралии разрабатывает приложения, использующие ветряные турбины, маховики и технологию дизельного топлива с малой нагрузкой (LLD), чтобы максимально увеличить ветровую нагрузку на небольшие сети. Система, установленная в Корал-Бэй, Западная Австралия, использует ветряные турбины в сочетании с системой управления на основе маховика и LLD. Технология маховика позволяет ветровым турбинам время от времени обеспечивать до 95 процентов энергии, потребляемой Корал Бэй, с общим годовым проникновением ветра в 45 процентов. [67]

Водород [ править ]

Водород разрабатывается как среда для хранения электроэнергии. [54] [68] Водород производится, затем сжимается или сжижается, криогенно хранится при -252,882 ° C, а затем преобразуется обратно в электрическую энергию или тепло. Водород можно использовать в качестве топлива для портативных (транспортных средств) или стационарных генераторов энергии. По сравнению с гидроаккумулирующими устройствами и батареями водород имеет то преимущество, что он является топливом с высокой плотностью энергии. [68]

Водород можно получить либо путем реформинга природного газа с паром, либо путем электролиза воды до водорода и кислорода (см. Производство водорода ). При риформинге природного газа в качестве побочного продукта образуется диоксид углерода . Электролиз при высокой температуре и электролиз под высоким давлением - это два метода, с помощью которых можно повысить эффективность производства водорода. Затем водород превращается обратно в электричество в двигателе внутреннего сгорания или топливном элементе .

Было показано, что эффективность хранения водорода по переменному току составляет от 20 до 45%, что накладывает экономические ограничения. [68] [69] Соотношение цен между покупкой и продажей электроэнергии должно быть, по крайней мере, пропорционально эффективности, чтобы система была экономичной. Водородные топливные элементы могут реагировать достаточно быстро, чтобы корректировать быстрые колебания спроса или предложения электроэнергии и регулировать частоту. Возможность использования водорода в инфраструктуре природного газа зависит от строительных материалов сети, стандартов на стыки и давления в хранилище. [70]

Оборудование, необходимое для хранения водородной энергии, включает электролизную установку, водородные компрессоры или ожижители , а также резервуары для хранения.

Биоводород - это процесс, который исследуется для производства водорода из биомассы.

Микро-теплоэлектроцентраль (микроТЭЦ) может использовать водород в качестве топлива.

Некоторые атомные электростанции могут извлечь выгоду из симбиоза с производством водорода. Высокотемпературные (от 950 до 1000 ° C) ядерные реакторы поколения IV с газовым охлаждением могут электролизовать водород из воды термохимическими методами с использованием ядерного тепла, как в серо-йодном цикле . Первые коммерческие реакторы ожидаются в 2030 году.

Пилотная программа на уровне общины с использованием ветряных турбин и генераторов водорода была начата в 2007 году в отдаленных районах Рамеа, Ньюфаундленда и Лабрадора . [71] Подобный проект реализуется с 2004 года в Утсира , небольшом норвежском островном муниципалитете.

Подземное хранилище водорода [ править ]

Подземное хранение водорода - это практика хранения водорода в пещерах , соляных куполах и истощенных нефтяных и газовых месторождениях. [54] [72] Большие количества газообразного водорода хранились в пещерах компанией Imperial Chemical Industries (ICI) в течение многих лет без каких-либо проблем. [73] Европейский проект Hyunder [74] показали в 2013 году , что для хранения энергии ветра и солнца дополнительно 85 каверны требуется , поскольку она не может быть покрыта PHES и CAES систем. [75]

Энергия на газ [ править ]

Power to gas - это технология преобразования электроэнергии в газовое топливо . Есть 2 метода, первый - использовать электричество для разделения воды и закачивать полученный водород в сеть природного газа. Второй менее эффективный метод используется для преобразования диоксида углерода и воды в метан (см. Природный газ ) с использованием электролиза и реакции Сабатье . Избыточная мощность или внепиковая мощность, генерируемая ветряными генераторами или солнечными батареями, затем используется для балансировки нагрузки в энергосистеме. Используя существующую систему природного газа для производства водорода, производитель топливных элементов Hydrogenicsи компания по распределению природного газа Enbridge объединились для разработки такой системы передачи энергии из газа в Канаду. [69]

Трубопроводное хранилище водорода, в котором сеть природного газа используется для хранения водорода. До перехода на природный газ газовые сети Германии эксплуатировались на газе , который по большей части состоял из водорода. Емкость газовой сети Германии составляет более 200 000 ГВт · ч, чего достаточно для удовлетворения потребности в энергии в течение нескольких месяцев. Для сравнения, мощность всех немецких гидроаккумулирующих электростанций составляет всего около 40 ГВт · ч. Транспортировка энергии по газовой сети осуществляется с гораздо меньшими потерями (<0,1%), чем в электрической сети (8%) [ требуется пояснение ] . Использование существующих трубопроводов природного газа для водорода было изучено NaturalHy [76]

Концепция преобразования энергии в аммиак [ править ]

Концепция превращения энергии в аммиак предлагает путь безуглеродного хранения энергии с разнообразной палитрой приложений. Иногда, когда есть избыток низкоуглеродной энергии , ее можно использовать для производства аммиачного топлива. Аммиак может быть произведен путем разделения воды на водород и кислород с помощью электричества, а затем высокая температура и давление используются для объединения азота из воздуха с водородом с образованием аммиака. В качестве жидкости он похож на пропан, в отличие от одного водорода, который трудно хранить в виде газа под давлением или криогенно сжижать и хранить при -253 ° C.

Как и природный газ, хранящийся аммиак можно использовать в качестве теплового топлива для транспорта и выработки электроэнергии или использовать в топливных элементах. [77] Стандартный бак жидкого аммиака объемом 60 000 м3 содержит около 211 ГВт-ч энергии, что эквивалентно годовому производству примерно 30 ветряных турбин. Аммиак можно сжигать чисто: выделяются вода и азот, но нет CO 2 и мало или совсем нет оксидов азота. Аммиак имеет множество примененийПомимо того, что он является энергоносителем, он является основой для производства многих химикатов, чаще всего используется для удобрений. Учитывая такую ​​гибкость использования и учитывая, что инфраструктура для безопасной транспортировки, распределения и использования аммиака уже существует, это делает аммиак хорошим кандидатом на роль крупномасштабного неуглеродного энергоносителя будущего.

Гидроэлектроэнергия [ править ]

Перекачиваемая вода [ править ]

Плотина ГЭС Mingtan в Наньтоу , Тайвань

В 2008 году в мире закачивают производящая хранения мощность составила 104 ГВт , [78] в то время как другие источники утверждают , что 127 ГВт, что включает подавляющее большинство всех видов сетки электрического хранения - все другие типы комбинированных несколько сотен МВт. [79]

Во многих местах гидроаккумулирующая гидроэлектроэнергия используется для выравнивания ежедневной генерирующей нагрузки путем перекачки воды в высокий водохранилище в непиковые часы и в выходные дни, используя избыточную мощность базовой нагрузки от угольных или ядерных источников. В часы пик эта вода может использоваться для выработки электроэнергии на гидроэлектростанциях , часто в качестве высокоценного резерва быстрого реагирования для покрытия переходных пиков спроса. Насосный накопитель восстанавливает от 70% до 85% потребляемой энергии и в настоящее время является наиболее рентабельной формой массового накопления энергии. [80] Основная проблема с гидроаккумулятором заключается в том, что для него обычно требуются два соседних резервуара на значительно разной высоте, и часто требуются значительные капитальные затраты. [81]

Насосные водные системы обладают высокой управляемостью , что означает, что они могут подключаться очень быстро, обычно в течение 15 секунд [82], что делает эти системы очень эффективными при поглощении изменчивости спроса на электроэнергию со стороны потребителей. В мире действует более 90 ГВт гидроаккумулирующих аккумуляторов, что составляет около 3% мгновенных мировых генерирующих мощностей. Системы аккумулирования воды с насосом , такие как система хранения Dinorwig в Великобритании, выдерживают пять или шесть часов генерирующей мощности [82] и используются для сглаживания колебаний спроса.

Другим примером является гидроаккумулирующая гидроэлектростанция Тяньхуанпин мощностью 1836 МВт в Китае, емкость резервуара которой составляет восемь миллионов кубических метров (2,1 миллиарда галлонов США или объем воды над Ниагарским водопадом за 25 минут) с вертикальным расстоянием 600 м ( 1970 футов). Резервуар может обеспечить около 13 ГВт · ч накопленной гравитационной потенциальной энергии (конвертируемой в электричество с эффективностью около 80%), или около 2% ежедневного потребления электроэнергии в Китае. [83]

Новая концепция гидроаккумулирования - использование энергии ветра или солнца для перекачивания воды. Ветровые турбины или солнечные элементы, которые напрямую приводят в действие водяные насосы для накопления энергии ветром или солнечной плотиной, могут сделать этот процесс более эффективным, но их возможности ограничены. Такие системы могут увеличивать кинетический объем воды только в ветреные и дневные периоды.

Плотины гидроэлектростанций [ править ]

Плотина гидроэлектростанции Фэцуи в Нью-Тайбэе , Тайвань .

Плотины гидроэлектростанций с большими водохранилищами также могут эксплуатироваться для обеспечения пиковой выработки в периоды пикового спроса. Вода хранится в резервуаре в периоды низкой потребности и выпускается через установку, когда потребность выше. Чистый эффект такой же, как и при перекачке, но без потерь при перекачке. В зависимости от емкости резервуара установка может обеспечивать ежедневную, еженедельную или сезонную нагрузку.

Многие существующие плотины гидроэлектростанций довольно старые (например, плотина Гувера была построена в 1930-х годах), и их первоначальная конструкция на десятилетия предшествовала появлению более новых прерывистых источников энергии, таких как ветер и солнце. Плотина гидроэлектростанции, первоначально построенная для выработки электроэнергии базовой нагрузки, будет иметь размеры генераторов в соответствии со средним потоком воды в водохранилище. Обновление такой плотины с помощью дополнительных генераторов увеличивает ее пиковую выходную мощность, тем самым увеличивая ее способность работать в качестве виртуального сетевого накопителя энергии. [84] [85] США Бюро мелиорации сообщает об инвестиционной стоимости $ 69 за киловатт мощности на завышает существующую дамбу, [84]по сравнению с более чем 400 долл. США за киловатт для пиковых генераторов, работающих на жидком топливе. Хотя плотина гидроэлектростанции с завышенной мощностью не накапливает напрямую избыточную энергию от других энергоблоков, она ведет себя аналогичным образом, накапливая собственное топливо - поступающую речную воду - в периоды высокой выработки от других энергоблоков. Функционируя таким образом как виртуальный сетевой накопитель, повышенная плотина является одной из наиболее эффективных форм накопления энергии, поскольку она не имеет насосных потерь для заполнения своего резервуара, а только увеличивает потери на испарение и утечку.

Плотина, которая наполняет большой водохранилище, может накапливать и выделять соответственно большое количество энергии, контролируя сток реки и поднимая или опуская уровень своего водохранилища на несколько метров. Ограничения действительно применяются к эксплуатации плотин, их попуски обычно регулируются государственными правами на воду, чтобы ограничить воздействие на реки вниз по течению. Например, есть ситуации с энергосистемой, когда тепловые станции базовой нагрузки, ядерные или ветряные турбины уже вырабатывают избыточную мощность в ночное время, плотины по-прежнему необходимы для сброса достаточного количества воды для поддержания адекватного уровня реки, независимо от того, производится электричество или нет. И наоборот, существует предел пиковой мощности, которая, если она будет чрезмерной, может привести к разливу реки на несколько часов каждый день. [86]

Сверхпроводящая магнитная энергия [ править ]

Системы сверхпроводящего накопления магнитной энергии (SMES) хранят энергию в магнитном поле, создаваемом потоком постоянного тока в сверхпроводящей катушке, которая была криогенно охлаждена до температуры ниже ее сверхпроводящей критической температуры. Типичная система SMES состоит из трех частей: сверхпроводящей катушки, системы кондиционирования энергии и холодильника с криогенным охлаждением. Когда сверхпроводящая катушка заряжена, ток не затухает, и магнитная энергия может храниться бесконечно. Накопленная энергия может быть возвращена в сеть, разрядив катушку. В системе кондиционирования питания используется инвертор / выпрямитель для преобразования переменного тока.(AC) мощность в постоянный ток или преобразование постоянного тока обратно в переменный ток. Инвертор / выпрямитель дает около 2–3% потерь энергии в каждом направлении. SMES теряет наименьшее количество электроэнергии в процессе хранения энергии по сравнению с другими методами хранения энергии. Системы SMES обладают высокой эффективностью; КПД в оба конца превышает 95%. Высокая стоимость сверхпроводников является основным ограничением коммерческого использования этого метода накопления энергии.

Из-за энергетических потребностей охлаждения и ограничений на общую энергию, которая может быть сохранена, SMES в настоящее время используется для кратковременного хранения энергии. Поэтому SMES чаще всего посвящены повышению качества электроэнергии . Если бы SMES использовалось для коммунальных служб, это было бы дневное запоминающее устройство, которое заряжалось бы от мощности базовой нагрузки в ночное время и соответствовало пиковым нагрузкам в течение дня.

Технические проблемы сверхпроводящего магнитного накопителя энергии еще предстоит решить, чтобы он стал практическим.

Термальный [ править ]

В Дании прямое хранение электроэнергии воспринимается как слишком дорогое для очень крупномасштабного использования, хотя в значительной степени используются существующие норвежские гидроэлектростанции. Вместо этого использование существующих резервуаров для хранения горячей воды, подключенных к схемам централизованного теплоснабжения, которые нагреваются либо электродными котлами, либо тепловыми насосами, рассматривается как предпочтительный подход. Сохраненное тепло затем передается в жилые дома по трубам централизованного теплоснабжения .

Расплавленная соль используется для хранения тепла, собираемого солнечной электростанцией, чтобы его можно было использовать для выработки электроэнергии в плохую погоду или ночью. [87]

Системами отопления и охлаждения здания можно управлять для хранения тепловой энергии либо в массе здания, либо в специальных резервуарах для хранения тепла. Этот накопитель тепла может обеспечивать переключение нагрузки или даже более сложные вспомогательные услуги за счет увеличения энергопотребления (зарядка накопителя) в непиковые периоды и снижения энергопотребления (разрядка накопителя) в периоды пиковой нагрузки по более высокой цене. [88] Например, внепиковое электричество можно использовать для изготовления льда из воды, а лед можно хранить. Накопленный лед можно использовать для охлаждения воздуха в большом здании, где обычно использовался бы электрический ток переменного тока, тем самым смещая электрическую нагрузку в непиковые часы. В других системах хранимый лед используется для охлаждения всасываемого воздуха газовой турбины. генератор , тем самым увеличивая пиковую мощность генерации и пиковую эффективность.

Система аккумулирования электроэнергии с использованием насосного тепла использует сильно реверсивный тепловой двигатель / тепловой насос для перекачки тепла между двумя резервуарами-хранилищами, нагрева одного и охлаждения другого. Базирующаяся в Великобритании инжиниринговая компания Isentropic, разрабатывающая систему, заявляет, что потенциальный КПД от подачи электричества к отпуску составляет 72–80%. [89]

Гравитационный потенциальный накопитель энергии с твердыми массами [ править ]

Альтернативы включают накопление энергии путем перемещения больших твердых масс вверх против силы тяжести. Это может быть достигнуто в старых шахтах или в специально построенных башнях , где тяжелые веса лебедки до магазина энергии и позволили контролируемый спуску , чтобы освободить его. [90] При хранении энергии на железных дорогах вагоны с большим весом перемещаются вверх или вниз по наклонному рельсовому пути, в результате чего накапливается или высвобождается энергия; [91] При хранении потенциальной энергии в вышедших из употребления нефтяных скважинах веса поднимаются или опускаются в глубокой, выведенной из эксплуатации нефтяной скважине.

Экономика [ править ]

Levelized стоимость хранения электроэнергии сильно зависит от типа хранения и цели; в качестве частотного регулирования в субсекундном масштабе, пиковых станций в масштабе минут / часов или сезонного хранения в масштабе дня / недели. [92] [93] [94]

Стоимость использования аккумуляторной батареи составляет 120 [95] - 170 [96] долларов за МВтч. Это сопоставимо с газовыми турбинами открытого цикла, стоимость которых по состоянию на 2020 год составляет около 151–198 долларов США за МВтч. [97]

Вообще говоря, хранение энергии является экономичным, когда предельные затраты на электроэнергию варьируются больше, чем затраты на хранение и извлечение энергии плюс цена энергии, потерянной в процессе. Например, предположим, что гидроаккумулирующий резервуар может перекачивать в свой верхний резервуар объем воды, способный производить 1200 МВт · ч.после учета всех потерь (испарение и просачивание в резервуар, потери эффективности и т. д.). Если предельные затраты на электроэнергию во внепиковые периоды составляют 15 долларов США за МВт · ч, а водохранилище работает с КПД 75% (т. Е. Потребляется 1600 МВт · час и извлекается 1200 МВт · час энергии), тогда общие затраты заполнения резервуара составляет 24000 долларов США. Если вся накопленная энергия будет продана на следующий день в часы пик по средней цене 40 долларов за МВт · ч, то доход от резервуара составит 48 000 долларов в день, а валовая прибыль составит 24 000 долларов.

Однако предельные затраты на электроэнергию различаются из-за различных эксплуатационных затрат и затрат на топливо для разных классов генераторов. [98] С одной стороны, электростанции с базовой нагрузкой, такие как угольные электростанции и атомные электростанции, представляют собой генераторы с низкими предельными затратами, поскольку у них высокие капитальные затраты и затраты на техническое обслуживание, но низкие затраты на топливо. С другой стороны, пиковые электростанции, такие как газовые турбины, работающие на природном газе.установки сжигают дорогое топливо, но их дешевле строить, эксплуатировать и обслуживать. Чтобы свести к минимуму общие эксплуатационные расходы на производство электроэнергии, генераторы базовой нагрузки отправляются чаще всего, в то время как генераторы пиковой мощности отправляются только при необходимости, как правило, при пиках спроса на энергию. Это называется «экономическая диспетчеризация».

Спрос на электроэнергию из различных мировых сетей меняется в течение дня и от сезона к сезону. По большей части изменение спроса на электроэнергию удовлетворяется за счет изменения количества электроэнергии, подаваемой из первичных источников. Однако все чаще операторы накапливают более дешевую энергию, произведенную в ночное время, а затем отправляют ее в сеть в пиковые периоды дня, когда она является более ценной. [99] В районах, где существуют плотины гидроэлектростанций, сброс может быть отложен до тех пор, пока спрос не увеличится; эта форма хранения является распространенной и может использовать существующие резервуары. Это не накопление «избыточной» энергии, произведенной где-либо еще, но чистый эффект такой же, хотя и без потерь эффективности. Возобновляемые источники энергии с переменным производством, например ветери солнечная энергия , как правило, увеличивают чистое изменение электрической нагрузки, увеличивая возможности для хранения энергии в сети.

Возможно, будет более экономичным найти альтернативный рынок неиспользованной электроэнергии, чем пытаться хранить ее. Постоянный ток высокого напряжения позволяет передавать электроэнергию, теряя всего 3% на 1000 км.

Международная база данных по хранению энергии Министерства энергетики США предоставляет бесплатный список проектов по хранению энергии в сетях, многие из которых показывают источники и суммы финансирования. [100]

Выравнивание нагрузки [ править ]

Спрос на электроэнергию со стороны потребителей и промышленности постоянно меняется, в основном по следующим категориям:

  • Сезонный (в темные зимы требуется больше электрического освещения и отопления, в то время как в другом климате жаркая погода увеличивает потребность в кондиционировании воздуха)
  • Еженедельно (большинство предприятий закрывается в выходные, что снижает спрос)
  • Ежедневно (например, в утренний пик, когда открываются офисы и включаются кондиционеры )
  • Ежечасно (один из методов оценки количества просмотров телевидения в Соединенном Королевстве - это измерение скачков мощности во время рекламных пауз или после программ, когда зрители идут включить чайник [101] )
  • Переходный процесс (колебания из-за действий отдельных лиц, различия в эффективности передачи энергии и другие небольшие факторы, которые необходимо учитывать)

В настоящее время существует три основных метода работы с изменяющимся спросом:

  • Электрические устройства обычно имеют требуемый диапазон рабочего напряжения , обычно 110–120 В или 220–240 В. Незначительные колебания нагрузки автоматически сглаживаются небольшими колебаниями напряжения, доступного в системе.
  • Электростанции могут работать ниже своей нормальной мощности, с возможностью почти мгновенно увеличивать количество, которое они вырабатывают. Это называется «вращающийся резерв».
  • Дополнительное поколение может быть выведено в онлайн. Обычно это гидроэлектрические или газовые турбины, которые можно запустить за считанные минуты.

Проблема с резервными газовыми турбинами - более высокая стоимость, дорогое генерирующее оборудование большую часть времени не используется. Резерв вращения также имеет свою цену: заводы, работающие ниже максимальной производительности, обычно менее эффективны. Накопление энергии в сети используется для переключения выработки с периодов пиковой нагрузки на часы непиковой нагрузки. Электростанции могут работать с максимальной эффективностью в ночное время и в выходные дни.

Стратегии выравнивания спроса и предложения могут быть предназначены для снижения стоимости поставки пиковой мощности или для компенсации периодической выработки ветровой и солнечной энергии.

Управление спросом на энергию [ править ]

Для того, чтобы обеспечить стабильное снабжение электроэнергией и иметь дело с изменяющимися электрическими нагрузками, необходимо уменьшить разницу между производством и спросом. Если это делается путем изменения нагрузки, это называется управлением на стороне спроса (DSM). На протяжении десятилетий коммунальные предприятия продавали внепиковую мощность крупным потребителям по более низким ценам, чтобы побудить этих пользователей переключить свои нагрузки на непиковые часы, так же, как телефонные компании поступают с отдельными клиентами. Обычно эти зависящие от времени цены оговариваются заранее. В попытке сэкономить деньги некоторые коммунальные предприятия экспериментируют с продажей электроэнергии по поминутным спотовым ценам., которые позволяют пользователям с оборудованием для мониторинга обнаруживать пики спроса по мере их возникновения и изменять спрос, чтобы сэкономить как пользователю, так и коммунальные услуги. Управление спросом может быть ручным или автоматическим и не ограничивается крупными промышленными заказчиками. Например, в жилых домах и малых предприятиях модули управления бытовой техникой могут снизить потребление энергии водонагревателями , кондиционерами , холодильниками и другими устройствами в эти периоды, отключив их на некоторую часть времени пикового спроса или снизив мощность. что они рисуют. Управление спросом на энергию включает в себя больше, чем сокращение общего энергопотребления или перенос нагрузок на непиковые часы. Особенно эффективный метод управления спросом на энергию включает поощрение потребителей электроэнергии к установке дополнительныхэнергоэффективное оборудование. Например, многие коммунальные предприятия предоставляют скидки на покупку теплоизоляции , уплотнителя , а также приборов и лампочек, которые являются энергоэффективными. Некоторые коммунальные предприятия субсидируют покупку геотермальных тепловых насосов своими потребителями, чтобы снизить спрос на электроэнергию в летние месяцы за счет повышения эффективности кондиционирования воздуха до 70%, а также для снижения спроса на электроэнергию зимой по сравнению с обычными тепловыми насосами, работающими на воздухе или резистивный нагрев. [102] Компании с заводами и большими зданиями также могут устанавливать такие продукты, но они также могут покупать энергоэффективное промышленное оборудование, такое как котлы., или использовать более эффективные процессы для производства продуктов. Компании могут получать такие стимулы, как скидки или ссуды под низкие проценты от коммунальных предприятий или правительства за установку энергоэффективного промышленного оборудования. Объекты могут изменить свой спрос, привлекая третью сторону для предоставления хранилища энергии как услуги (ESaaS).

Переносимость [ править ]

Это область наибольшего успеха современных технологий хранения энергии. Одноразовые и перезаряжаемые батареи распространены повсеместно и обеспечивают питание устройств с такими разнообразными требованиями, как цифровые часы и автомобили. Однако прогресс в технологии аккумуляторов, как правило, был медленным, и большая часть увеличения срока службы аккумуляторов, по мнению потребителей, связана с эффективным управлением питанием, а не с увеличением емкости накопителя. Портативная бытовая электроника значительно выиграла от уменьшения размера и мощности, связанного с законом Мура.. К сожалению, закон Мура не применяется к перевозке людей и грузов; основные потребности в энергии для транспорта остаются намного выше, чем для информационных и развлекательных приложений. Емкость аккумуляторов стала проблемой, поскольку растет потребность в альтернативах двигателям внутреннего сгорания в автомобилях, грузовиках, автобусах, поездах, кораблях и самолетах. Такое использование требует гораздо большей плотности энергии (количества энергии, хранящейся в заданном объеме или весе), чем может обеспечить современная технология аккумуляторов. Жидкое углеводородное топливо (например, бензин / бензин и дизельное топливо ), а также спирты ( метанол , этанол и бутанол).) и липиды ( прямое растительное масло , биодизель ) имеют гораздо более высокую плотность энергии.

Существуют синтетические способы использования электричества для уменьшения углекислого газа и воды до жидких углеводородов или спиртового топлива. [103] Эти пути начинаются с электролиза воды для получения водорода, а затем восстановления диоксида углерода с избытком водорода в вариациях обратной реакции конверсии водяного газа . Неископаемые источники углекислого газа включают ферментационные заводы и очистные сооружения. Преобразование электрической энергии в жидкое топливо на основе углерода имеет потенциал для создания портативного накопителя энергии, который можно использовать в большом существующем парке автомобилей и другого оборудования с приводом от двигателя, без трудностей, связанных с водородом или другим экзотическим энергоносителем.. Эти синтетические пути могут привлекать внимание в связи с попытками повысить энергетическую безопасность в странах, которые полагаются на импортируемую нефть, но имеют или могут разработать крупные источники возобновляемой или ядерной электроэнергии, а также для решения возможных проблем будущего снижения количества доступной нефти. импортировать.

Поскольку транспортный сектор очень неэффективно использует энергию из нефти, замена нефти электричеством для мобильной энергетики не потребует очень больших инвестиций в течение многих лет. [ необходима цитата ]

Надежность [ править ]

Практически все устройства, работающие от электричества, страдают от внезапного отключения источника питания. Доступны такие решения, как ИБП ( источники бесперебойного питания ) или резервные генераторы, но они дороги. Эффективные методы хранения энергии позволят устройствам иметь встроенную резервную копию на случай отключения электроэнергии, а также уменьшить влияние сбоя на генерирующей станции. Примеры этого в настоящее время доступны с использованием топливных элементов и маховиков.

См. Также [ править ]

  • Аккумуляторные электромобили
  • Батарея-сетка
  • Стоимость электроэнергии по источникам
  • Распределенная генерация
  • Управление спросом на энергию
  • Хранилище энергии
  • Хранение энергии как услуга (ESaaS)
  • Автомобиль на топливных элементах
  • Электрическая система с привязкой к сети
  • Гибридный электромобиль
  • Водородная экономика
  • Список проектов по хранению энергии
  • Вне пиковой нагрузки
  • Power-to-X
  • Аккумулятор
  • Солнечный автомобиль
  • Лодки на солнечных батареях
  • Международная база данных по хранению энергии Министерства энергетики США , список проектов по хранению энергии в сети
  • Ванадиевая окислительно-восстановительная батарея , управляемое сетевое хранилище энергии
  • От автомобиля к сети или V2G
  • Виртуальная электростанция
  • Ветряная электростанция

Ссылки [ править ]

  1. Смит, Дебра (24 августа 2015 г.). «Джей Уайтакр и съедобная батарея» . Ози . Архивировано 8 июня 2016 года . Проверено 15 июня +2016 .
  2. ^ "Сетевое хранилище энергии" (PDF) . Министерство энергетики США . Декабрь 2013. с. 28. Архивировано (PDF) из оригинала 28 февраля 2017 года . Проверено 13 февраля 2017 года .
  3. ^ Дуг Херли; Пол Петерсон; Мелисса Уитед (май 2013 г.). «Ответ на спрос как ресурс энергосистемы» (PDF) . Решения RAP Energy, Synapse Energy Economics. п. 13. Архивировано (PDF) из оригинала 30 апреля 2017 года . Проверено 13 февраля 2017 года .
  4. ^ a b «Министерство энергетики публикует отчет по хранению энергии в сети» . 12 декабря 2013. Архивировано 13 мая 2017 года.
  5. ^ Лай, Чун Синг; Локателли, Джорджио; Пимм, Эндрю; Ву, Сяомэй; Лай, Лой Лей (сентябрь 2020 г.). «Обзор по долгосрочному моделированию электроэнергетической системы с накоплением энергии» . Журнал чистого производства . 280 : 124298. DOI : 10.1016 / j.jclepro.2020.124298 .
  6. ^ Пализбан, Омид; Кауханиеми, Киммо (май 2016 г.). «Системы накопления энергии в современных сетях - Матрица технологий и приложений». Журнал хранения энергии . 6 : 248–259. DOI : 10.1016 / j.est.2016.02.001 .
  7. ^ Ло, Син; Ван, Джихонг; Dooner, Марк; Кларк, Джонатан (1 января 2015 г.). «Обзор текущего развития технологий накопления электроэнергии и возможностей применения в эксплуатации энергосистем» . Прикладная энергия . 137 : 511–536. DOI : 10.1016 / j.apenergy.2014.09.081 .
  8. ^ Daim, Tugrul U .; Ли, Синь; Ким, Джисун; Симмс, Скотт (июнь 2012 г.). «Оценка технологий хранения энергии для интеграции с возобновляемой электроэнергией: количественная оценка мнений экспертов». Экологические инновации и социальные преобразования . 3 : 29–49. DOI : 10.1016 / j.eist.2012.04.003 .
  9. ^ Фам, Конг-Тоан; Монссон, Даниэль (ноябрь 2015 г.). «Анализ пригодности нечеткой логики в качестве метода оценки для выбора технологий хранения энергии в приложениях Smart Grid» . 2015 Международный симпозиум по интеллектуальным системам и технологиям распределения электроэнергии (EDST) . 2015 Международный симпозиум по интеллектуальным системам и технологиям распределения электроэнергии (EDST). С. 452–457. DOI : 10.1109 / SEDST.2015.7315251 . ISBN 978-1-4799-7736-9. S2CID  42921444 .
  10. ^ Фам, Конг-Тоан; Монссон, Даниэль (октябрь 2017 г.). «О моделировании физических систем накопителей энергии как схем замещения с описанием параметров для переменной нагрузки (Часть I)» . Журнал хранения энергии . 13 : 73–84. DOI : 10.1016 / j.est.2017.05.015 .
  11. ^ Фам, Конг-Тоан; Монссон, Даниэль (август 2018 г.). «Оптимальный размер накопителя энергии с использованием моделирования эквивалентной схемы для потребительских приложений (Часть II)». Журнал хранения энергии . 18 : 1–15. DOI : 10.1016 / j.est.2018.04.015 .
  12. Раза, Сайед Шаббар; Джанаджрех, Исам; Генай, Чауки (декабрь 2014 г.). «Подход с индексом устойчивости как критерий выбора системы хранения энергии из прерывистого возобновляемого источника энергии». Прикладная энергия . 136 : 909–920. DOI : 10.1016 / j.est.2018.04.015 .
  13. ^ Морено, Родриго; Морейра, Роберто; Штрбак, Горан (январь 2015 г.). «Модель MILP для оптимизации мультисервисных портфелей распределенного хранения энергии» (PDF) . Прикладная энергия . 137 : 554–566. DOI : 10.1016 / j.apenergy.2014.08.080 . ЛВП : 10044/1/39706 .
  14. ^ Ли, Рэйчел; Хоман, Самуил; Мак Доуэлл, Найл; Браун, Соломон (15 февраля 2019 г.). «Анализ замкнутого контура аккумуляторных систем в масштабе сети, обеспечивающий частотную характеристику и резервные услуги в сети с переменной инерцией» (PDF) . Прикладная энергия . 236 : 961–972. DOI : 10.1016 / j.apenergy.2018.12.044 .
  15. ^ Рейхани, Эхсан; Моталлеб, Махди; Горбани, Реза; Саад Сауд, Лайс (февраль 2016 г.). «Снижение пиков нагрузки и выравнивание мощности распределительной сети с высоким уровнем проникновения возобновляемых источников энергии» . Возобновляемая энергия . 86 : 1372–1379. DOI : 10.1016 / j.renene.2015.09.050 .
  16. ^ Pendick, Daniel (2007), "Сохранение энергии от ветра в сжатом воздухе водохранилищах", New Scientist , 195 (2623): 44-47, DOI : 10.1016 / S0262-4079 (07) 62476-2
  17. ^ "LightSail получает 5,5 млн долларов от Total, Thiel, Khosla, Gates для хранения энергии на сжатом воздухе" . CleanTechnica . 21 февраля 2013 г.
  18. ^ Kevin Bullis (20 мая 2013). «Возрождение жидкого воздуха для хранения энергии» . Обзор технологий Массачусетского технологического института . Проверено 7 июня 2013 года .
  19. ^ «Британская компания предлагает эффективное хранение энергии с использованием« жидкого воздуха » » . ExtremeTech . Архивировано 14 декабря 2012 года.
  20. ^ "Как жидкий воздух может помочь держать свет включенным" . BBC News . Проверено 23 октября 2019 года .
  21. ^ "Highview Power для разработки нескольких криогенных хранилищ энергии в Великобритании и для создания крупнейшей системы хранения в Европе" . Мощность Highview . Проверено 23 октября 2019 года .
  22. ^ Роджер, Харрабин. «Энергетическая установка Великобритании, использующая жидкий воздух» . BBC News . Дата обращения 7 ноября 2020 .
  23. ^ «Highview Power открывает новые возможности для долговременного накопления энергии CRYOBattery 250 МВт / ч» . Новости и объявления компании . Мощность Highview . Дата обращения 7 ноября 2020 .
  24. Junior Isles (сентябрь 2020 г.). «Действительно классное хранилище» (PDF) . The Energy Industry Times . 13 (5): 15. ISSN 1757-7365 . Дата обращения 7 ноября 2020 .  
  25. ^ «Энергия будущего: электрическая энергия может быть захвачена в виде жидкого воздуха» . Экономист . 30 ноября 2019 . Проверено 8 ноября 2020 .
  26. ^ Хокинс, Неемия (1917). Руководство Хокинса по электричеству ...: Вопросы, ответы и иллюстрации; прогрессивный курс обучения для инженеров, электриков, студентов и тех, кто желает получить практические знания об электричестве и его применении; Практический трактат . T. Audel & Company. С. 989–.
  27. ^ Эрик Wesoff (2 апреля 2013). «Подрывная технология аккумуляторов Aquion Energy собрала 35 миллионов долларов в венчурном капитале» . greentechmedia.com . Архивировано 6 августа 2013 года.
  28. Захари Шахан (9 мая 2015 г.). «Цены на энергоблоки и энергоблоки Tesla за кВт / ч в сравнении с Aquion Energy, Eos Energy и Imergy» . CleanTechnica . Проверено 19 марта 2018 .
  29. Дэвид Л. Чендлер, MIT News Office (19 ноября 2009 г.). "Жидкостный аккумулятор, достаточно большой для электросети?" . MIT News . Архивировано 13 февраля 2010 года.
  30. ^ «Аппалачская энергия посвящена мега-батарее; новая технология обеспечивает дополнительную мощность и надежность» (пресс-релиз). Аппалачская держава. 20 июля 2006 Архивировано из оригинала 22 октября 2006 года.
  31. ^ Эрик Wesoff (24 мая 2012). «Стартап Sadoway's MIT по производству жидких металлических батарей добавляет 15 миллионов долларов и Khosla Ventures в качестве инвестора» . greentechmedia.com . Архивировано из оригинального 25 сентября 2012 года.
  32. ^ «Возобновляемый. Перезаряжаемый. Замечательный.», Тематическая статья, сентябрь 2005 г. Архивировано 15 января 2009 г. в Wayback Machine
  33. ^ "Grid-Scale хранилище с ванадиевыми батареями окислительно-восстановительного потока" . REDT Energy Storage . Архивировано из оригинального 15 мая 2014 года.
  34. ^ «Ветряная электростанция с аккумуляторным хранилищем в Ирландии» . Леонардо Энергия. Архивировано из оригинала 2 ноября 2007 года.
  35. ^ Паркер, Робин; Клаппер, младший, Уильям Л. "СИСТЕМА ХРАНЕНИЯ ЭНЕРГИИ НА ОСНОВЕ ВОДОРОДА" (PDF) . Архивировано (PDF) из оригинала 9 августа 2017 года . Дата обращения 2 февраля 2017 .
  36. ^ Gyuk я, Кулкарни Р, Сэйер JH, и др. (2005). «Соединенные Штаты хранения». Журнал IEEE Power and Energy . 3 (2): 31–9. DOI : 10.1109 / MPAE.2005.1405868 . S2CID 34193246 . 
  37. ^ International, Эдисон. «SCE представляет крупнейший проект по хранению энергии на аккумуляторах в Северной Америке» . Эдисон Интернэшнл . Дата обращения 10 мая 2020 .
  38. ^ «Дешевая, долговечная, устойчивая батарея для хранения энергии в сети | KurzweilAI» . www.kurzweilai.net . 16 сентября 2016 года. Архивировано 28 декабря 2016 года . Дата обращения 2 февраля 2017 .
  39. ^ МИКУ, АЛЕКСАНДРУ (30 января 2017 г.). «Ряды батарей Tesla будут держать свет в Южной Калифорнии ночью» . ZME Science . Архивировано 1 февраля 2017 года . Дата обращения 2 февраля 2017 .
  40. ^ Накопитель энергии Гранд Ридж компании Invenergy получил награду 2015 года за лучший возобновляемый проект. Архивировано 10 января 2016 года на Wayback Machine , Solar Server, 12 декабря 2015 года.
  41. ^ 5 проектов аккумуляторов , на которые стоит обратить внимание в 2016 г. Архивировано 29 января 2017 г. на Wayback Machine , Utility Dive, Кристи Шалленбергер, 30 ноября 2015 г.
  42. Конвей, Э. (2 сентября 2008 г.) «На Аляске включили самую большую в мире батарею» Telegraph.co.uk
  43. ^ "Демонстрационный проект хранения ветра Duke Energy Notrees" . Глобальная база данных Министерства энергетики США по хранению энергии . Архивировано из оригинального 26 октября 2014 года . Проверено 13 октября 2014 года .
  44. ^ Ли, Øyvind (12 октября 2014). "Her er verdens kraftigste batterier" [Вот самые мощные батареи в мире] (на датском). Текниск Укеблад . Архивировано из оригинального 14 октября 2014 года . Проверено 13 октября 2014 года .
  45. ^ СМИ, BioAge. «Конгресс экологически чистых автомобилей: Daimler и партнеры развертывают крупнейшие в мире аккумуляторные батареи для электромобилей второго срока службы для поддержки энергосистемы» . Архивировано 7 ноября 2015 года.
  46. ^ «В 2015 году рынок аккумуляторов энергии в США вырос на 243%, что стало крупнейшим годом за всю историю наблюдений» . 4 марта 2016 г. Архивировано 5 марта 2016 г.
  47. ^ Madelyn Ньютон (10 июля 2018). «В Хартфордшире завершено строительство« крупнейшего »хранилища аккумуляторных батарей в Великобритании» .
  48. ^ Меган Geuss (1 декабря 2017). «Tesla опережает сроки, включает гигантский австралийский аккумулятор» . Проверено 29 сентября 2018 года .
  49. ^ Меган Гёсс (11 апреля 2018 г.). «Австралийскому оператору энергетического рынка очень нравится его новая батарея Tesla» . Проверено 29 сентября 2018 года .
  50. ^ «Начальная эксплуатация системы хранения энергии аккумуляторной батареи Hornsdale Power Reserve» (PDF) . Оператор австралийского энергетического рынка . Апрель 2018 . Проверено 29 сентября 2018 года .
  51. ^ Martin Lamonica (20 марта 2013). «Батареи Flow могут стать резервом энергосистемы будущего» . Новый ученый . 217 (2909): 22. Bibcode : 2013NewSc.217 ... 22L . DOI : 10.1016 / S0262-4079 (13) 60735-6 . Архивировано 6 мая 2015 года.
  52. ^ "Сетевой потенциал идет после хранения энергии с улучшенными свинцово-кислотными батареями" . greentechmedia.com . 2013. Архивировано 20 марта 2013 года.
  53. ^ «BBC News - Новая схема электромобилей для Калифорнии» . bbc.co.uk . 19 февраля 2010 года. Архивировано 20 февраля 2010 года.
  54. ^ a b c d Эберле, Ульрих; фон Гельмольт, Риттмар (14 мая 2010 г.). «Устойчивый транспорт на основе концепций электромобилей: краткий обзор» . Королевское химическое общество . Архивировано 21 октября 2013 года . Проверено 8 июня 2010 года .
  55. ^ «Зарядите аккумулятор всего за шесть минут» . Архивировано 15 октября 2008 года.
  56. ^ «Toshiba: пресс-релизы 29 марта 2005 г.» . toshiba.co.jp . Архивировано 30 декабря 2016 года.
  57. ^ Вуди, Тодд. «Планы по электропитанию аккумуляторов PG&E могут дать толчок рынку электромобилей». Архивировано 8 февраля 2008 года в Wayback Machine (блог). Зеленый Вомбат, 12 июня 2007 г. Проверено 19 августа 2007 г.
  58. ^ Планета Арк Экологический фонд. «E.on UK планирует использовать гигантскую батарею для хранения энергии ветра» . Позитивные новости окружающей среды. Архивировано 18 сентября 2007 года.
  59. ^ «Установлено, что V2G увеличивает срок службы аккумуляторных батарей электромобилей» . Новости чистой энергии . Архивировано из оригинального 28 марта 2018 года . Проверено 5 мая 2018 .
  60. ^ Келли-Detwiler, Питер (18 марта 2014). «Загробная жизнь для аккумуляторов электромобилей: будущий источник хранения энергии?» . Forbes .
  61. ^ Garthwaite, Джози (12 ноября 2012). «Вторая жизнь старых аккумуляторов электромобилей: хранители электросетей» . National Geographic .
  62. ^ "Завод по хранению энергии в Европе объявлен в Мидлендсе" . Департамент бизнеса, предпринимательства и инноваций. 26 марта 2015. Архивировано из первого гибридного Маховик оригинала Проверить значение ( помощь ) 28 ноября 2016 года . Проверено 28 января 2020 года .|url=
  63. ^ «Новая электростанция может произвести революцию в секторе возобновляемых источников энергии» . Хранитель . Архивировано 4 декабря 2016 года.
  64. ^ "Совместное европейское предприятие Torus - Детали маховика" . Архивировано из оригинала на 1 февраля 2014 года . Проверено 18 января 2014 года .
  65. Дэвид Гамильтон (8 января 2010 г.). «Terremark устанавливает компактный ИБП с маховиком в новом центре обработки данных» . Обзор индустрии веб-хостинга . Архивировано из оригинального 28 апреля 2010 года . Проверено 16 ноября 2010 года .
  66. ^ "EDA - Electricidade dos Açores" . Архивировано 28 ноября 2007 года.
  67. ^ "Проект маховика PowerStore Кораллового залива" . Глобальная база данных Министерства энергетики США по хранению энергии . Архивировано 26 августа 2017 года . Проверено 26 августа 2017 года .,
  68. ^ a b c Эберле, Ульрих; Мюллер, Бернд; фон Гельмольт, Риттмар (15 июля 2012 г.). «Электромобили на топливных элементах и ​​водородная инфраструктура: статус 2012» . Королевское химическое общество . Архивировано 9 февраля 2014 года . Проверено 8 января 2013 года .
  69. ^ a b Анскомб, Надя (4 июня 2012 г.). «Хранение энергии: может ли водород быть ответом?» . Солнечный Новус сегодня . Архивировано 19 августа 2013 года . Проверено 3 ноября 2012 года .
  70. Переоборудование газовой системы Великобритании для транспортировки водорода. Архивировано 16 мая 2016 г. в Португальском веб-архиве.
  71. ^ Oprisan, Морель (апрель 2007). «Внедрение водородных технологий на острове Рамеа» (PDF) . Совместный семинар IEA Wind - KWEA. Архивировано из оригинального (PDF) 30 июля 2016 года . Дата обращения 2 февраля 2017 .
  72. ^ Olaf Kruck; Фриц Кротогино (14 августа 2013 г.). «Сравнительный анализ выбранных вариантов хранения» (PDF) . HyUnder .
  73. Рейнхольд Вурстер; Вернер Циттель. «Водородная энергетика» . HyWeb - информационный портал LBST о водороде и топливных элементах . Архивировано из оригинального 2 -го января 2004 года.
  74. ^ "Зачем хранить крупномасштабные прерывистые возобновляемые источники энергии с водородом?" . HyUnder . Архивировано 11 ноября 2013 года.
  75. ^ Хранение возобновляемой энергии: является ли водород жизнеспособным решением? [ мертвая ссылка ]
  76. ^ «Подготовка к водородной экономике с использованием существующей системы природного газа в качестве катализатора» (PDF) . Naturalhy. Октябрь 2009 г. Архивировано 18 января 2012 г. из оригинального (PDF) .
  77. ^ Лан, Ронг; Тао, Шаньвэнь (5 мая 2018 г.). «Аммиак как подходящее топливо для топливных элементов» . Границы энергетических исследований . 2 . DOI : 10.3389 / fenrg.2014.00035 .
  78. ^ «Международная энергетическая статистика» . Архивировано 3 октября 2011 года.
  79. ^ Растлер; и другие. (2010). «Варианты технологии хранения электроэнергии: руководство по применению, затратам и выгодам» . EPRI . Архивировано из оригинала ((Бесплатная загрузка)) 17 августа 2011 года . Проверено 30 сентября 2011 года .
  80. ^ "Насосная гидро (PH)" . Электрохранилище . Архивировано из оригинального 15 марта 2013 года . Проверено 26 марта 2013 года .
  81. ^ "Накачка гидроэлектрических накопителей энергии" . Имперский колледж Лондон. Архивировано из оригинального 29 октября 2007 года.
  82. ^ a b "Первая гидроэлектростанция Dinorwig" . Архивировано из оригинального 12 мая 2016 года.
  83. CIA - The World Factbook - Китай Архивировано 13 августа 2008 г. в Wayback Machine
  84. ^ a b «Гидроэлектростанция» (PDF) . Бюро мелиорации США . Архивировано из оригинального (PDF) 21 октября 2008 года . Проверено 13 октября 2008 года .
  85. ^ "Страница проекта Гувера SCPPA" . Управление государственной власти Южной Калифорнии . Архивировано из оригинального 27 сентября 2008 года . Проверено 13 октября 2008 года .
  86. ^ «Переосмысление наших водных путей - 5.3 планы водопользования» . www.rethinkingwater.ca . Архивировано 5 октября 2017 года . Проверено 5 мая 2018 .
  87. ^ Преимущества использования расплавленной соли. Архивировано 5 июня 2011 г. на Wayback Machine. Tom Mancini, Sandia National Laboratories, Альбукерке, Нью-Мексико, доступ в декабре 2007 г.
  88. ^ Ли, Захари Э .; Сунь, Цинсюань; Ма, Чжао; Ван, Цзянфэн; Макдональд, Джейсон С .; Чжан, К. Макс (февраль 2020 г.). «Обеспечение сетевых услуг с помощью тепловых насосов: обзор» . Журнал инженерии для устойчивых зданий и городов . 1 (1). DOI : 10.1115 / 1.4045819 .
  89. ^ "Технология PHES Isentropic" . Архивировано из оригинального 10 -го октября 2014 года.
  90. ^ Горли, Перри (31 августа 2020). «Эдинбургская фирма, стоящая за невероятным проектом по хранению гравитационной энергии, приветствует веху» . www.edinburghnews.scotsman.com . Дата обращения 1 сентября 2020 .
  91. ^ Мэсси, Натанаэль и ClimateWire . Аккумулирование энергии Хиты Rails Out West: В Калифорнии и Невады, проекты хранения электроэнергии в виде тяжелых железнодорожных вагонов запряженных в гору Archived 30 апреля 2014 в Wayback Machine , ScientificAmerican.com сайта, 25 марта 2014 годаизвлекаемый 28 марта 2014 года.
  92. ^ «Некоторые накопители энергии уже стоят конкурентоспособно, как показывает новое оценочное исследование» . Utility Dive . 24 ноября 2015 года. Архивировано 18 октября 2016 года . Проверено 15 октября +2016 .
  93. ^ "Приведенный анализ стоимости хранения Lazard" (PDF) . Архивировано 2 февраля 2017 года (PDF) . Дата обращения 2 февраля 2017 .
  94. ^ Лай, Чун Синг; Маккаллох, Малкольм Д. (март 2017 г.). «Нормированная стоимость электроэнергии для солнечной фотоэлектрической и накопительной энергии». Прикладная энергия . 190 : 191–203. DOI : 10.1016 / j.apenergy.2016.12.153 .
  95. Chip Register (13 января 2015 г.). «Батарейная революция: технологический прорыв, обсуждение экономики и приложений сетевого уровня с Eos Energy Storage» . Forbes . Архивировано 11 ноября 2016 года.
  96. ^ "Eos Energy Storage - Технология и продукты" . eosenergystorage.com . Архивировано из оригинала на 6 февраля 2014 года.
  97. ^ https://www.lazard.com/perspective/levelized-cost-of-energy-and-levelized-cost-of-storage-2020/
  98. ^ Лай, Чун Синг; Цзя, Ювэй; Сюй, Чжао; Лай, Лой Лей; Ли, Сюэцун; Цао, Цзюнь; Маккаллох, Малкольм Д. (декабрь 2017 г.). «Сниженная стоимость электроэнергии для гибридной системы фотоэлектрической / биогазовой электростанции с затратами на деградацию накопления электроэнергии» . Преобразование энергии и управление . 153 : 34–47. DOI : 10.1016 / j.enconman.2017.09.076 .
  99. ^ Управление энергетической информации / Annual Energy Review 2006 Архивировано 25 июня 2008 г. в Wayback Machine , Таблица 8.2a
  100. ^ «Проекты» . Глобальная база данных Министерства энергетики США по хранению энергии . Архивировано из оригинального 15 ноября 2014 года . Проверено 13 ноября 2013 года .
  101. ^ "BBC News - Рождественское телевидение - Великая война телевизионных рейтингов" . bbc.co.uk . Архивировано 12 января 2009 года.
  102. ^ "Геотермальные тепловые насосы" . Столичный электрический кооператив . Архивировано из оригинала 6 декабря 2008 года . Проверено 5 октября 2008 года .
  103. Брэдли, Дэвид (6 февраля 2004 г.). «Большой потенциал: Великие озера как региональный возобновляемый источник энергии» (PDF) . Архивировано из оригинального (PDF) 25 марта 2009 года . Проверено 4 октября 2008 года .
  • Спасение на безветренный день Шона Дэвиса в журнале E&T Magazine Vol 5, выпуск 9 с сайта www.IET.org

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Бакстер, Ричард (2006). Хранение энергии: нетехническое руководство . Книги PennWell. ISBN 978-1-59370-027-0.

Внешние ссылки [ править ]

  • Большая никель-кадмиевая батарея, подключенная к сети
  • Стационарные накопители энергии… ключ к возобновляемым энергосистемам
  • Справочник по хранению электроэнергии