การเปรียบเทียบข้อดีและข้อเสียของระบบจัดเก็บพลังงาน

ต่างๆ 1 การจัดเก็บพลังงานกล การจัดเก็บพลังงานกลส่วนใหญ่ประกอบด้วยการจัดเก็บแบบสูบ การจัดเก็บพลังงานลมอัด และการจัดเก็บพลังงานมู่เล่

(1) การจัดเก็บแบบสูบ: เมื่อกริดใช้ไฟฟ้าส่วนเกินเป็นพลังงานของเหลวน้ำจากอ่างเก็บน้ำที่อยู่ต่ำไปยังอ่างเก็บน้ำที่อยู่สูง โหลดสูงสุดของกริดของน้ำในอ่างเก็บน้ำสูงกลับไปยังอ่างเก็บน้ำด้านล่างเพื่อส่งเสริม การผลิตกระแสไฟฟ้าของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากังหัน ประสิทธิภาพโดยทั่วไปประมาณ 75% หรือที่เรียกกันทั่วไปว่าเข้า 4 ใน 3 โดยมีความสามารถในการปรับรายวันสำหรับโหลดสูงสุดและการสำรอง

ข้อบกพร่อง: ตำแหน่งที่ยากลำบากและการพึ่งพาภูมิประเทศ วงจรการลงทุนมีขนาดใหญ่ และการสูญเสียมีสูง รวมถึงการสูญเสียการระบายน้ำและการจัดเก็บ + การสูญเสียสายการผลิต ในขั้นตอนนี้ นโยบายราคาไฟฟ้าของจีนยังถูกจำกัดอีกด้วย และมากกว่า 80% ของการสูบน้ำและการจัดเก็บของจีนในปีที่แล้วยังอยู่ภายใต้แสงอาทิตย์

(2) การจัดเก็บพลังงานลมอัด (CAES) : การจัดเก็บพลังงานลมอัด คือ การใช้ไฟฟ้าที่เหลืออยู่ของระบบไฟฟ้าเมื่อมีโหลดต่ำ โดยขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์เพื่อขับเคลื่อนเครื่องอัดอากาศ โดยอากาศจะถูกกดเข้าไปในช่องปิดขนาดใหญ่- ถ้ำใต้ดินที่มีความจุเป็นห้องเก็บก๊าซ เมื่อระบบผลิตไฟฟ้าไม่เพียงพอ อากาศอัดจะถูกผสมกับน้ำมันหรือก๊าซธรรมชาติผ่านตัวแลกเปลี่ยนความร้อนและการเผาไหม้เข้าสู่กังหันก๊าซเพื่อผลิตไฟฟ้า มีการศึกษาจากต่างประเทศมากขึ้น เทคโนโลยีมีความเป็นผู้ใหญ่ และจีนเริ่มล่าช้าเล็กน้อย ราวกับว่านักวิชาการ Lu Qiang มีการวิจัยเพิ่มเติมในแง่มุมนี้ โคเจนเนอเรชั่นพลังงานเย็นคืออะไร และอื่นๆ

การจัดเก็บอากาศอัดยังมีฟังก์ชันพีคกิ้งซึ่งเหมาะสำหรับฟาร์มกังหันลมขนาดใหญ่ เนื่องจากงานเครื่องกลที่เกิดจากพลังงานลมสามารถขับเคลื่อนคอมเพรสเซอร์ให้หมุนได้โดยตรง ช่วยลดการแปลงระดับกลางเป็นไฟฟ้า จึงช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพ

ข้อเสีย: ข้อเสียเปรียบหลักประการหนึ่งคือประสิทธิภาพต่ำ เหตุผลก็คืออุณหภูมิของอากาศจะเพิ่มขึ้นเมื่อมีการบีบอัด และอุณหภูมิจะลดลงเมื่ออากาศถูกปล่อยและขยายตัว ในกระบวนการอัดอากาศ พลังงานบางส่วนจะสูญเสียไปเป็นความร้อน และจะต้องได้รับความร้อนอีกครั้งก่อนที่จะขยายตัว โดยปกติก๊าซธรรมชาติจะใช้เป็นแหล่งความร้อนเพื่อให้ความร้อนแก่อากาศ ซึ่งส่งผลให้ประสิทธิภาพการจัดเก็บพลังงานลดลง ข้อเสียที่เป็นไปได้อื่นๆ คือความต้องการหน่วยจัดเก็บก๊าซขนาดใหญ่ สภาพทางธรณีวิทยาบางประการ และการพึ่งพาการเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิล

(3) การจัดเก็บพลังงานมู่เล่: เป็นการใช้มู่เล่หมุนความเร็วสูงเพื่อกักเก็บพลังงานในรูปของพลังงานจลน์ และเมื่อต้องการพลังงาน มู่เล่จะช้าลงและปล่อยพลังงานที่เก็บไว้ เทคโนโลยีเดียวของการจัดเก็บพลังงานมู่เล่นั้นเป็นพื้นฐานภายในประเทศ (แต่ช่องว่างกับต่างประเทศมากกว่า 10 ปี) ปัญหาคือการพัฒนาผลิตภัณฑ์ใหม่ที่มีฟังก์ชั่นที่แตกต่างกันตามการใช้งานที่แตกต่างกัน ดังนั้นแหล่งจ่ายไฟเก็บพลังงานมู่เล่จึงสูง ผลิตภัณฑ์เทคโนโลยีแต่นวัตกรรมดั้งเดิมยังไม่เพียงพอ ซึ่งทำให้ยากต่อการได้รับการสนับสนุนทุนสนับสนุนการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ระดับชาติ ความหนาแน่นของพลังงานไม่สูงพอ อัตราการคายประจุเองสูง เช่น การหยุดชาร์จ พลังงานจะหมดภายในสองสามถึงสิบชั่วโมง เหมาะสำหรับบางกลุ่มตลาดเท่านั้น เช่น เครื่องสำรองไฟฟ้าคุณภาพสูง

2 การจัดเก็บพลังงานไฟฟ้า (1) การจัดเก็บพลังงานซุปเปอร์คาปาซิเตอร์: โครงสร้างชั้นไฟฟ้าสองชั้นประกอบด้วยอิเล็กโทรดที่มีรูพรุนของถ่านกัมมันต์และอิเล็กโทรไลต์ใช้เพื่อให้ได้ความจุไฟฟ้าขนาดใหญ่ ซึ่งแตกต่างจากแบตเตอรี่ซึ่งใช้ปฏิกิริยาเคมี กระบวนการชาร์จและการคายประจุของซุปเปอร์คาปาซิเตอร์นั้นเป็นกระบวนการทางกายภาพเสมอ เวลาในการชาร์จสั้น อายุการใช้งานยาวนาน ลักษณะอุณหภูมิที่ดี การประหยัดพลังงาน และการปกป้องสิ่งแวดล้อมสีเขียว ซุปเปอร์คาปาซิเตอร์ไม่ได้มีสิ่งที่ซับซ้อนเกินไป นั่นคือการชาร์จตัวเก็บประจุ ส่วนที่เหลือเป็นเรื่องของวัสดุ และทิศทางการวิจัยในปัจจุบันคือพื้นที่มีขนาดเล็กและความจุมีขนาดใหญ่หรือไม่ การพัฒนาซุปเปอร์คาปาซิเตอร์ยังคงเร็วมากและซุปเปอร์คาปาซิเตอร์ใหม่ที่ใช้วัสดุกราฟีนนั้นร้อนมาก

ข้อเสีย: เมื่อเปรียบเทียบกับแบตเตอรี่ ความหนาแน่นของพลังงานทำให้เกิดการกักเก็บพลังงานที่ค่อนข้างต่ำในน้ำหนักเท่ากัน ซึ่งทำให้อายุการใช้งานแบตเตอรี่ลดลงโดยตรง และอาศัยการกำเนิดของวัสดุใหม่ เช่น กราฟีน

(2) การจัดเก็บพลังงานตัวนำยิ่งยวด (SMES) : อุปกรณ์ที่ทำจากตัวนำยิ่งยวดที่มีความต้านทานเป็นศูนย์เพื่อกักเก็บพลังงานไฟฟ้า ระบบกักเก็บพลังงานตัวนำยิ่งยวดส่วนใหญ่ประกอบด้วยแผนภาพตัวนำยิ่งยวด ระบบอุณหภูมิต่ำ ระบบควบคุมกำลัง และระบบตรวจสอบ การพัฒนาเทคโนโลยีวัสดุตัวนำยิ่งยวดถือเป็นสิ่งสำคัญสูงสุดของเทคโนโลยีการเก็บพลังงานของตัวนำยิ่งยวด วัสดุตัวนำยิ่งยวดสามารถแบ่งคร่าวๆ ได้เป็นวัสดุตัวนำยิ่งยวดที่มีอุณหภูมิต่ำ วัสดุตัวนำยิ่งยวดที่อุณหภูมิสูง และวัสดุตัวนำยิ่งยวดที่อุณหภูมิห้อง

ข้อเสีย: การจัดเก็บพลังงานตัวนำยิ่งยวดมีค่าใช้จ่ายสูง (วัสดุและระบบทำความเย็นแบบแช่แข็ง) ทำให้การใช้งานมีจำกัดมาก ข้อจำกัดด้านความน่าเชื่อถือและความประหยัด การใช้งานเชิงพาณิชย์ยังอยู่ห่างไกล

3. การจัดเก็บพลังงานไฟฟ้าเคมี

(1) แบตเตอรี่กรดตะกั่ว: เป็นแบตเตอรี่ที่อิเล็กโทรดส่วนใหญ่ทำจากตะกั่วและออกไซด์ และมีอิเล็กโทรไลต์เป็นสารละลายกรดซัลฟิวริก ปัจจุบันมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในโลก อายุการใช้งานของวงจรสามารถเข้าถึงได้ประมาณ 1,000 ครั้ง ประสิทธิภาพสามารถเข้าถึง 80% -90% ประสิทธิภาพด้านต้นทุนสูงและมักใช้ในแหล่งจ่ายไฟอุบัติเหตุหรือแหล่งจ่ายไฟสำรอง ของระบบไฟฟ้า

ข้อเสีย: ถ้าปล่อยพลังงานสูงลึกเร็วความจุที่มีอยู่จะลดลง โดดเด่นด้วยความหนาแน่นของพลังงานต่ำและช่วงชีวิตสั้น แบตเตอรี่ตะกั่วกรดมีอายุการใช้งานเพิ่มขึ้นมากในปีนี้โดยการเพิ่มวัสดุคาร์บอนที่มีฤทธิ์ยิ่งยวดลงในแผ่นขั้วลบของแบตเตอรี่อะลูมิเนต

(2) แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน: เป็นคลาสของโลหะลิเธียมหรือโลหะผสมลิเธียมเป็นวัสดุอิเล็กโทรดลบ การใช้สารละลายอิเล็กโทรไลต์ที่ไม่ใช่น้ำของแบตเตอรี่ ส่วนใหญ่ใช้ในอุปกรณ์พกพาแบบพกพา ประสิทธิภาพสามารถเข้าถึงมากกว่า 95% เวลาในการคายประจุอาจนานถึงสองสามชั่วโมง จำนวนรอบอาจสูงถึง 5,000 ครั้งหรือมากกว่า การตอบสนองรวดเร็ว เป็นแบตเตอรี่ที่ใช้งานได้จริงใน ภูมิทัศน์พลังงานที่ใช้มากที่สุดในปัจจุบัน ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา เทคโนโลยียังได้รับการปรับปรุงอย่างต่อเนื่อง และวัสดุอิเล็กโทรดขั้วบวกและขั้วลบมีการใช้งานที่หลากหลาย

แบตเตอรี่ลิเธียมพลังงานกระแสหลักในตลาดแบ่งออกเป็นสามประเภท: แบตเตอรี่ลิเธียมกรดโคบอลต์, แบตเตอรี่ลิเธียมกรดแมงกานีสและแบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟต แบบแรกมีความหนาแน่นของพลังงานสูง แต่ความปลอดภัยแย่กว่าเล็กน้อย แบบหลังตรงกันข้ามกับรถยนต์ไฟฟ้าในประเทศ เช่น BYD ซึ่งส่วนใหญ่ใช้แบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟตในปัจจุบัน แต่ดูเหมือนว่าชาวต่างชาติกำลังเล่นแบตเตอรี่ลิเธียมแบบไตรภาคและแบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟต?

แบตเตอรี่ลิเธียม-ซัลเฟอร์ยังร้อนมาก โดยมีซัลเฟอร์เป็นอิเล็กโทรดเชิงบวก และโลหะลิเธียมเป็นอิเล็กโทรดเชิงลบ และความหนาแน่นของพลังงานจำเพาะทางทฤษฎีสามารถเข้าถึง 2,600wh/kg และความหนาแน่นของพลังงานจริงสามารถเข้าถึง 450wh/kg อย่างไรก็ตาม วิธีปรับปรุงวงจรการชาร์จและการคายประจุแบตเตอรี่อย่างมาก การใช้ความปลอดภัยก็เป็นปัญหาใหญ่เช่นกัน

ข้อเสีย: มีราคาสูง (4 หยวน/ชั่วโมง) การชาร์จไฟมากเกินไปทำให้เกิดความร้อน การเผาไหม้ และปัญหาด้านความปลอดภัยอื่นๆ จำเป็นต้องมีการป้องกันการชาร์จ

(3) แบตเตอรี่โซเดียมซัลเฟอร์: เป็นแบตเตอรี่รองที่มีโซเดียมโลหะเป็นอิเล็กโทรดลบ, ซัลเฟอร์เป็นอิเล็กโทรดบวก และหลอดเซรามิกเป็นไดอะแฟรมอิเล็กโทรไลต์ วงจรสามารถเข้าถึงได้ถึง 4,500 ครั้ง เวลาในการคายประจุคือ 6-7 ชั่วโมง ประสิทธิภาพของวงจรคือ 75% ความหนาแน่นของพลังงานสูง และเวลาตอบสนองรวดเร็ว ปัจจุบัน มีการสร้างโรงไฟฟ้ากักเก็บพลังงานดังกล่าวมากกว่า 200 แห่งในญี่ปุ่น เยอรมนี ฝรั่งเศส สหรัฐอเมริกา และสถานที่อื่นๆ ซึ่งส่วนใหญ่ใช้สำหรับการปรับระดับโหลด การเปลี่ยนจุดสูงสุด และปรับปรุงคุณภาพไฟฟ้า

ข้อเสีย : เนื่องจากใช้โซเดียมเหลว ทำงานที่อุณหภูมิสูง เผาไหม้ง่าย และหากกริดไฟฟ้าดับก็ต้องใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าดีเซลเพื่อช่วยรักษาอุณหภูมิสูงหรือช่วยตามเงื่อนไขในการระบายความร้อนของแบตเตอรี่

(4) แบตเตอรี่ Flow: แบตเตอรี่ประสิทธิภาพสูงที่ใช้อิเล็กโทรไลต์บวกและลบเพื่อแยกและหมุนเวียนตามลำดับ พลังงานและพลังงานของแบตเตอรี่ไม่สัมพันธ์กัน และพลังงานที่เก็บไว้ขึ้นอยู่กับขนาดของถังเก็บ จึงสามารถเก็บพลังงานได้นานถึงสองสามชั่วโมงถึงสองสามวัน โดยมีความจุสูงถึง Mw แบตเตอรี่ชนิดนี้มีหลายระบบ เช่น ระบบเหล็กโครเมียม ระบบซิงค์โบรมีน ระบบโซเดียมโพลีซัลไฟด์โบรมีน และระบบวาเนเดียมทั้งหมด ซึ่งแบตเตอรี่วาเนเดียมได้รับความนิยมมากที่สุด

ข้อเสีย: ปริมาณแบตเตอรี่ใหญ่เกินไป แบตเตอรี่มีข้อกำหนดสูงเกี่ยวกับอุณหภูมิแวดล้อม ราคาสูง (นี่อาจเป็นปรากฏการณ์ระยะสั้น) ระบบมีความซับซ้อน (เป็นปั๊มและท่อซึ่งไม่ง่ายเหมือนแบตเตอรี่ที่ไม่ไหลเช่นลิเธียม) การจัดเก็บพลังงานแบตเตอรี่มีปัญหาสิ่งแวดล้อมไม่มากก็น้อย



4. การจัดเก็บพลังงานความร้อน: ในระบบจัดเก็บพลังงานความร้อน พลังงานความร้อนจะถูกเก็บไว้ในตัวกลางของภาชนะหุ้มฉนวน ซึ่งสามารถแปลงกลับเป็นพลังงานไฟฟ้าได้เมื่อจำเป็น และยังสามารถนำมาใช้โดยตรงและไม่แปลงกลับเป็นไฟฟ้าอีกต่อไป พลังงาน. การจัดเก็บพลังงานความร้อนสามารถแบ่งออกเป็นการเก็บความร้อนสัมผัสและการเก็บความร้อนแฝง ความร้อนที่เก็บไว้ในที่เก็บพลังงานความร้อนอาจมีขนาดใหญ่ จึงสามารถนำไปใช้ในการผลิตพลังงานหมุนเวียนได้

ข้อเสีย: การจัดเก็บพลังงานความร้อนต้องใช้ตัวกลางการทำงานด้วยความร้อนทางเคมีที่มีอุณหภูมิสูงหลากหลาย และโอกาสในการใช้งานค่อนข้างจำกัด

5 การจัดเก็บพลังงานเคมี การจัดเก็บพลังงานเคมี: การใช้ไฮโดรเจนหรือก๊าซธรรมชาติสังเคราะห์เป็นตัวพาพลังงานทุติยภูมิ การใช้ไฟฟ้าส่วนเกินเพื่อผลิตไฮโดรเจน คุณสามารถใช้ไฮโดรเจนเป็นตัวพาพลังงานได้โดยตรง คุณยังสามารถทำปฏิกิริยากับคาร์บอนไดออกไซด์เข้าไปได้ ก๊าซธรรมชาติสังเคราะห์ (มีเทน) ไฮโดรเจน หรือก๊าซธรรมชาติสังเคราะห์ นอกเหนือจากการผลิตไฟฟ้าแล้ว ยังมีวิธีการใช้งานอื่นๆ เช่น การขนส่ง เยอรมนีมีความกระตือรือร้นที่จะส่งเสริมเทคโนโลยีและมีโครงการสาธิตในการดำเนินงาน

ข้อเสีย: ประสิทธิภาพเต็มรอบต่ำ ประสิทธิภาพการผลิตไฮโดรเจนเพียง 40% และประสิทธิภาพของก๊าซธรรมชาติสังเคราะห์น้อยกว่า 35%