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상업용 에너지 저장 개요

08 월, 2022

By hoppt

에너지 저장 장치

재생 가능 에너지는 탄소 중립을 위한 장기 계획의 필수적인 부분입니다. 제어 가능한 핵융합, 우주 채굴 및 단기적으로 상업적 경로가 없는 수력 자원의 대규모 성숙 개발에 관계 없이 풍력 및 태양 에너지는 현재 가장 유망한 재생 에너지 원입니다. 그러나 그들은 바람과 빛 자원에 의해 제한됩니다. 에너지 저장은 미래 에너지 활용의 필수적인 부분이 될 것입니다. 이 기사와 후속 기사에는 주로 구현 사례에 중점을 둔 대규모 상업용 에너지 저장 기술이 포함됩니다.

최근 몇 년 동안 에너지 저장 시스템의 급속한 구축으로 인해 "압축 공기 에너지 저장은 총 설치 용량이 440MW로 440위, 나트륨-황 배터리는 총 용량 규모가 316위를 차지했습니다. 1300MW. 1300MW" 등. 또한 화웨이가 1300MWh로 세계 '최대' 에너지 저장 프로젝트에 서명했다는 소식은 압도적이다. 그러나 기존 데이터에 따르면 1600MWh는 전 세계적으로 가장 중요한 에너지 저장 프로젝트가 아닙니다. 중앙 최대 에너지 저장 프로젝트는 양수 저장에 속합니다. 소금 에너지 저장과 같은 물리적 에너지 저장 기술의 경우 전기화학적 에너지 저장의 경우 1200MWh가 가장 중요한 프로젝트가 아닙니다(통계적 차원의 문제일 수도 있음). 모스랜딩 에너지 저장센터의 현재 용량은 400MWh(XNUMX단계 XNUMXMWh, XNUMX단계 XNUMXMWh 포함)에 도달했다. 그럼에도 불구하고 화웨이의 진입은 무대에서 에너지 저장 산업을 스포트라이트했다.

현재 상용화된 잠재적 에너지 저장 기술은 기계적 에너지 저장, 열 에너지 저장, 전기 에너지 저장, 화학 에너지 저장 및 전기화학적 에너지 저장으로 분류할 수 있습니다. 물리학과 화학은 본질적으로 같은 것이기 때문에 일단 우리 선배들의 생각에 따라 분류해보자.

  1. 기계적 에너지 저장/축열 및 저온 저장

양수 저장:

상부저수지와 하부저수지 2020개가 있는데 에너지 저장시 상부저수지로 물을 펌핑하고 발전시 하부저수지로 물을 배수한다. 기술이 성숙합니다. 159년 말까지 양수 저장 용량의 전 세계 설치 용량은 94억 32.49만 킬로와트이며 전체 에너지 저장 용량의 55.13%를 차지합니다. 현재 우리나라는 총 3.6만 킬로와트의 양수 저장 발전소를 가동했습니다. 건설 중인 양수 저장 발전소의 전체 규모는 6.6만 킬로와트입니다. 건설 및 건설 중인 규모 모두 세계 8.8위입니다. 에너지 저장 발전소의 설치 용량은 수천 MW에 달할 수 있고 연간 발전량은 수십억 kWh에 달할 수 있으며 블랙 스타트 속도는 몇 분 정도일 수 있습니다. 현재 중국에서 운영 중인 최대 에너지 저장 발전소인 허베이 펑닝 양수 발전소는 설치 용량이 75만 킬로와트이고 연간 발전 용량이 3억 kWh(잉여 전력 5억 kWh를 흡수할 수 있으며, 약 2021%의 효율). 블랙 시작 시간 2035-XNUMX분. 양수 저장은 일반적으로 제한된 부지 선택, 긴 투자 주기 및 막대한 투자의 단점이 있는 것으로 간주되지만 여전히 가장 성숙한 기술, 가장 안전한 운영 및 가장 저렴한 에너지 저장 수단입니다. 국가 에너지청은 양수 저장을 위한 중장기 발전 계획(XNUMX-XNUMX)을 발표했습니다.

2025년까지 양수 저장의 총 생산 규모는 62만 킬로와트를 초과할 것입니다. 2030년까지 전체 생산 규모는 약 120억 2035천만 킬로와트가 될 것입니다. XNUMX년까지 새로운 에너지의 높은 비율과 대규모 개발 요구를 충족시키는 현대식 양수 저장 산업이 형성될 것입니다.

허베이 펑닝 양수 저장 발전소 - 하부 저수지

압축 공기 에너지 저장:

전력 부하가 낮을 때 공기는 전기에 의해 압축되어 저장됩니다(보통 지하 소금 동굴, 천연 동굴 등에 보관). 전력 소비가 최고조에 달하면 고압 공기가 방출되어 발전기를 구동하여 전기를 생성합니다.

압축 공기 에너지 저장

압축 공기 에너지 저장은 일반적으로 양수 저장 다음으로 GW 규모의 대규모 에너지 저장에 가장 적합한 기술로 간주됩니다. 그러나 펌프식 저장장치에 비해 더 엄격한 부지 선정 조건, 높은 투자 비용 및 에너지 저장 효율로 인해 제한을 받습니다. 낮음, 압축 공기 에너지 저장의 상업적 진행이 느립니다. 올해(2021년) 60월까지 우리나라 최초의 대규모 압축 공기 에너지 저장 프로젝트인 Jiangsu Jintan Salt Cave 압축 공기 에너지 저장 국가 테스트 시범 프로젝트가 그리드에 연결되었습니다. 프로젝트 60단계 설비용량은 1000MW이고 전력변환효율은 약 2021%이다. 프로젝트의 장기 건설 규모는 10MW에 달한다. XNUMX년 XNUMX월, 우리나라가 독자적으로 개발한 최초의 XNUMXMW 첨단 압축 공기 에너지 저장 시스템이 Guizhou, Bijie의 그리드에 연결되었습니다. 소형 공기 에너지 저장의 상업화는 이제 막 시작되었지만 미래는 밝다고 말할 수 있습니다.

Jintan 압축 공기 에너지 저장 프로젝트.

용융염 에너지 저장:

일반적으로 태양열 발전과 결합된 용융염 에너지 저장은 태양광을 집중시키고 용융염에 열을 저장합니다. 전기를 생산할 때 소금을 녹인 열을 이용하여 전기를 생산하며 대부분 증기를 발생시켜 터빈 발전기를 구동합니다.

용융염 축열

그들은 중국 최대의 태양열 발전소에서 하이테크 둔황 100MW 용융염탑 태양열 발전소를 외쳤다. 설치 용량이 더 큰 Delingha 135MW CSP 프로젝트가 건설을 시작했습니다. 그것의 에너지 저장 시간은 11시간에 도달할 수 있습니다. 프로젝트 총 투자액은 3.126억 위안이다. 30년 2022월 435일 이전에 공식적으로 계통에 연결될 예정이며 연간 약 XNUMX억 XNUMX만kWh의 전력을 생산할 수 있다.

둔황 CSP 역

물리적 에너지 저장 기술에는 플라이휠 에너지 저장, 저온 저장 에너지 저장 등이 포함됩니다.

  1. 전기 에너지 저장:

슈퍼커패시터: 낮은 에너지 밀도(아래 참조)와 심각한 자체 방전으로 인해 현재 제한된 범위의 차량 에너지 회수, 순간 피크 셰이빙 및 밸리 필링에만 사용됩니다. 일반적인 응용 분야는 23개의 크레인이 전력망에 큰 영향을 미치는 Shanghai Yangshan Deepwater Port입니다. 크레인이 전력망에 미치는 영향을 줄이기 위해 백업 소스로 3MW/17.2KWh 슈퍼커패시터 에너지 저장 시스템이 설치되어 20초 동안 지속적으로 전력을 공급할 수 있습니다.

초전도 에너지 저장: 생략

  1. 전기화학 에너지 저장:

이 기사에서는 상업용 전기화학 에너지 저장을 다음 범주로 분류합니다.

납산, 납-탄소 배터리

플로우 배터리

리튬 이온 배터리, 나트륨 이온 배터리 등을 포함한 금속 이온 배터리

충전식 금속-유황/산소/공기 배터리

other

납산 및 납-탄소 배터리: 납산 배터리는 성숙한 에너지 저장 기술로서 자동차 시동, 통신 기지국 발전소의 백업 전원 공급 장치 등에 널리 사용됩니다. 납산 배터리의 Pb 음극 이후 탄소 재료로 도핑 된 납 탄소 배터리는 과방 전 문제를 효과적으로 개선 할 수 있습니다. Tianneng의 2020년 연례 보고서에 따르면, 회사가 완료한 State Grid Zhicheng(Jinling 변전소) 12MW/48MWh 납-탄소 에너지 저장 프로젝트는 저장성 및 전국 최초의 초대형 납-탄소 에너지 저장 발전소입니다.

플로우 배터리: 플로우 배터리는 일반적으로 전극을 통해 흐르는 용기에 저장된 액체로 구성됩니다. 이온 교환막을 통해 충전과 방전이 완료됩니다. 아래 그림을 참조하십시오.

플로우 배터리 개략도

다롄 화학물리 연구소와 Dalian Rongke 에너지 저장 장치가 완료한 Guodian Longyuan, 5MW/10MWh 프로젝트는 보다 대표적인 전바나듐 흐름 배터리의 방향으로 중국에서 가장 광범위한 전바나듐 흐름 배터리 에너지 저장 시스템이었습니다. 그 당시 세계는 현재 건설 중이며 더 큰 규모의 전체 바나듐 레독스 흐름 배터리 에너지 저장 시스템은 200MW/800MWh에 도달합니다.

금속 이온 배터리: 가장 빠르게 성장하고 가장 널리 사용되는 전기화학 에너지 저장 기술. 그 중 리튬이온전지는 가전, 전력전지 등 다양한 분야에서 많이 사용되고 있으며, 에너지 저장 분야에서도 그 활용도가 높아지고 있다. 리튬 이온 배터리 에너지 저장 장치를 사용하여 건설 중인 이전 Huawei 프로젝트를 포함하여 지금까지 건설된 가장 큰 리튬 이온 배터리 에너지 저장 프로젝트는 Phase I 300MW/1200MWh 및 Phase II 100MW/400MWh로 구성된 Moss Landing 에너지 저장 스테이션입니다. 총 400MW/1600MWh.

리튬 이온 배터리

리튬 생산 능력과 비용의 한계로 인해 상대적으로 에너지 밀도는 낮지만 매장량이 풍부한 나트륨 이온을 대체하여 가격을 낮추는 것이 리튬 이온 전지의 발전 경로가 되었습니다. 그 원리와 주요 재료는 리튬 이온 배터리와 유사하지만 아직 대규모로 산업화되지 않았습니다. , 기존 보고서에서 가동 중인 나트륨 이온 배터리 에너지 저장 시스템의 규모는 1MWh에 불과했습니다.

알루미늄 이온 배터리는 이론 용량이 크고 매장량이 풍부한 특징이 있습니다. 리튬이온 배터리를 대체하는 연구 방향이기도 하지만 명확한 상용화 경로는 없다. 최근 인기를 끌고 있는 인도 기업이 알루미늄 이온 배터리 생산을 내년에 상용화하고 10MW 에너지 저장 장치를 건설할 것이라고 발표했다. 기다려 봅시다.

기다려 봐

충전식 금속-황/산소/공기 배터리: 리튬-황, 리튬-산소/공기, 나트륨-황, 충전식 알루미늄-공기 배터리 등을 포함하며 이온 배터리보다 에너지 밀도가 높습니다. 현재 상용화의 대표주자는 나트륨-황 전지이다. NGK는 현재 나트륨-황 배터리 시스템의 선도적인 공급업체입니다. 가동에 들어간 막대한 규모는 아랍에미리트에서 108MW/648MWh 나트륨-황 배터리 에너지 저장 시스템입니다.

  1. 화학 에너지 저장: 수십 년 전 슈뢰딩거는 생명이 음의 엔트로피를 얻는 데 달려 있다고 썼습니다. 그러나 외부 에너지에 의존하지 않으면 엔트로피가 증가하므로 생명이 권력을 차지해야 합니다. 생명은 길을 찾고 에너지를 저장하기 위해 식물은 광합성을 통해 태양 에너지를 유기물에서 화학 에너지로 변환합니다. 화학 에너지 저장은 처음부터 자연스러운 선택이었습니다. 화학 에너지 저장은 볼트를 전기 스택으로 만든 이후 인간에게 강력한 에너지 저장 방법이었습니다. 그러나 대규모 에너지 저장 장치의 상업적 활용은 이제 막 시작되었습니다.

수소 저장, 메탄올 등: 수소 에너지는 높은 에너지 밀도, 청정도 및 환경 보호의 뛰어난 장점을 가지며 미래의 이상적인 에너지원으로 널리 간주됩니다. 수소생산→수소저장→연료전지의 경로는 이미 진행 중이다. 현재 우리나라에는 100개 이상의 수소충전소가 건설되어 있으며 베이징에 있는 세계 최대 수소충전소를 포함하여 세계 XNUMX위입니다. 그러나 수소 저장 기술의 한계와 수소 폭발의 위험성 때문에 메탄올로 대표되는 간접 수소 저장은 대련 연구소 Li Can 팀의 "액체 태양광" 기술과 같이 미래 에너지의 필수 경로가 될 수도 있습니다. 중국과학원 화학과.

금속-공기 XNUMX차 전지: 이론 에너지 밀도가 높은 알루미늄-공기 전지로 대표되지만 상용화에 진전이 거의 없다. 많은 보고서에 언급된 대표적인 회사인 Phinergy는 차량에 알루미늄-공기 배터리를 사용했습니다. XNUMX마일을 달리는 에너지 저장 분야의 선도적인 솔루션은 충전식 아연-공기 배터리입니다.

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