Хранение энергии. Обзор. Хранение энергии 28.06.22. Хранение энергии в контексте энергетического перехода обзор технологий Аннотация

• Название: Хранение энергии в контексте энергетического перехода обзор технологий Аннотация
• Анкор: Хранение энергии. Обзор
• Дата: 08.05.2023
• Размер: 4.08 Mb.
• Имя файла: Хранение энергии 28.06.22.docx
• Тип: Документы; #1115769
• страница: 8 из 11

Транспортные приложения

Эти приложения связаны с энергоснабжением транспорта. Высокая плотность энергии и высокая удельная энергия являются наиболее важными требованиями для этого приложения, но также важно быстрое время отклика. В этом конкретном случае некоторые технологии, которые могут производить топливо, совместимое с современными технологиями в транспортном секторе, также применимы в целостном понимании этого приложения.
Приложения TES связаны с хранением тепла и холода для бытовых целей (ГВС и отопление) и промышленных процессов, а также являются частью некоторых технологий EES (CAES, LAES, PTES) и возобновляемых источников энергии, таких как концентрированная солнечная энергия (CSP).[174]. Таблицы 8 а также 9 обобщает некоторые соответствующие приложения EES и TES соответственно. Для приложений EES собираются данные о номинальной мощности, продолжительности разряда, времени отклика и других конкретных требованиях, а также указываются применимые технологии ES.

2. 
   Соображения по поводу применения ЭС в контексте сценария энергетического перехода
   

В рамках традиционного энергетического сценария перехода на устойчивую энергетическую систему необходимо предпринять ряд действий, направленных на снижение выбросов GHG и повышение эффективности электросетевого хозяйства. Ожидается, что доля RES в энергетическом балансе будет расти, особенно VRES, такие как интенсивное использование ветра и солнца, которые потребуют все большей и большей гибкости в будущей конфигурации сети, чтобы быть хорошо интегрированными из-за их переменной производительности с неконтролируемой доступностью. В этом контексте каждая технология ES, представленная в Разделе 2 может внести свой вклад. Действительно, учитывая окончательный обзор приложений, только что представленный в Разделе 3.1, существует широкий портфель приложений, среди которых распределены возможные новые технологии. На самом деле ни одна технология ES не выделяется одновременно во всех технические характеристики и выбор для каждого применения должны быть сделаны в каждом конкретном случае отдельно. Будут рассмотрены четыре основных подхода для этого обсуждения, которые, кстати, дополняют друг друга: приложения для сезонного хранения, приложения для транспортировки, стратегии управления ES и целостный взгляд на энергетическую систему.

Сезонные хранилища могут сыграть важную роль, чтобы будущая сеть достигла высокого уровня RES. В распределенной или объемной форме, в соответствии с технологией ES, они могут не только частично хранить генерацию RES для последующего использования в будущем в контексте высокого уровня RES, но также улучшать текущее использование RES, используя излишки, которые тратятся впустую. Технологии, подходящие для этого применения, обычно требуют большой накопительной емкости и очень низких потерь на саморазряд.

Распределенная модель в этом случае будет рассматривать большие установки, предназначенные для установки генерации или в нескольких точках сети передачи. В этом случае могут быть применены такие технологии, как инновационные CAES (A-CAES, I-CAES, UW-CAES), а также LAES и PTES. Крупномасштабные сезонные аккумулирующие установки, подключенные к сети, в настоящее время основаны на PHS, зрелая и универсальная технология. Развитые страны концентрируют значительную часть строящихся в мире PHS, большая часть которых используется для обеспечения баланса спроса и предложения в часы пик. Эти страны уже изучили почти весь потенциал PHS в географически благоприятных местах, поскольку установка новых объектов затруднена из-за экологических проблем. Конкретным случаем, который можно изучить, является Бразилия, развивающаяся страна, которая может испытать развитие в области PHS.

Бразильская система производства электроэнергии в основном основана на гидроэлектроэнергии и биомассе сахарного тростника, ветровым и солнечным источникам еще предстоит пройти долгий и многообещающий путь, особенно в отношении последних двух RES. В Бразилии было построено только четыре относительно небольших PHS, одна из которых была связана с системой водоснабжения, а две - с реверсивным течением реки для снабжения гидроэлектростанции. Фактически, из-за обилия водных ресурсов в Бразилии была построена национальная система, основанная на гидроэнергетике, особенно в 1970–1980-х годах, и принятая стратегия безопасности энергоснабжения аккумулирования была в основном направлена на мониторинг и контроль уровней водяных плотин, а не на строительство новых PHSs. Однако, было показано, что эта стратегия подвержена воздействию засухи, и Бразилия уже испытывала трудности из-за сокращения производства гидроэлектроэнергии в начале 2000 года и в период с 2013 по 2015 годы. Еще одна проблема, связанная с этой стратегией, заключается в зависимости от очень больших плотин, которые больше не строятся с 1990-х годов из-за экологических проблем из-за больших площадей затопления. Некоторые инвентаризационные исследования потенциала PHS в Бразилии были проведены в 1980-х годах, и их следует обновить, чтобы оценить текущую жизнеспособность PHS в этих предлагаемых случаях, особенно с учетом модернизации традиционной гидроэлектростанции в PHS [185,186].
Помимо вышеупомянутых технологий, в основном технологий хранения механической энергии, другая группа технологий может помочь в обеспечении крупномасштабного сезонного хранения: технологии хранения химической энергии, включая P2G, P2L и Solar-toFuels.

Среди этих технологий P2G привлекла внимание в последние годы, способствуя исследованиям и разработкам, а также развертыванию демонстрационных и пилотных установок в нескольких странах. Германия является особым случаем, в котором имеют место многочисленные опыты P2G, но и в Соединенном Королевстве исследователи проявили большой интерес к объединению электроэнергетического и газового секторов [187–192].
Кроме того, крупномасштабные технологии сезонного хранения, такие как P2G, P2L и Solar-to-Fuels, имеют особое свойство: накопление электроэнергии с помощью этих технологий позволяет производить продукты, которые можно использовать вместо аналоговых ископаемых видов топлива (природный газ и нефтепродукты), по крайней мере, частично. Это очень важно, если рассматривается анализ выбросов парниковых газов. В настоящее время более 2/3 антропогенных выбросов GHG связаны с энергетическим сектором, из них около 40% приходится на производство электроэнергии и тепла и 20% — на транспорт. Помимо замены ископаемых видов топлива синтетическими, что было бы долгосрочной стратегией, текущие исследования в области транспорта сосредоточены на гибридных и электрических транспортных средствах, электромобилях, для которых изучаются различные типы аккумуляторов, от NiMH до Li-ion, но также с учетом NaNiCl₂ и даже проточные батареи.
Другой важный подход к технологиям и приложениям ES связан со стратегиями управления этими структурами в изолированных системах или в режиме подключения к сети. Одна многообещающая стратегия называется Vehicle-to-Grid (V2G) или Grid-Integrated Vehicle (GIV), когда парк электромобилей, включая полностью электрические автомобили (EV) и подключаемые гибридные электромобили (PHEV), удаленно вызывается для зарядки или разрядки во время простоя, подключенного к сети. Эта стратегия может включать в себя несколько возможных услуг, которые будут предоставляться парком, и может быть получено множество преимуществ, таких как более высокая гибкость реагирования на спрос, повышенная надежность сети и увеличение собственного потребления генераторов конечных пользователей. Проблемы в этих стратегиях связаны с эффектом сокращения срока службы в результате увеличения количества циклов, которые будет выполнять батарея EV / PHEV, и с потребностью в соответствующей сетевой инфраструктуре с возможностью интеллектуальной связи (включая оборудование для удаленного измерения и двух- способ связи) [193–199].

Эта интеллектуальная инфраструктура также является важным рычагом для интеграции и оптимизации использования ES не только в масштабной перспективе с помощью интеллектуальных сетей, но и в контексте локального уровня с микросетями. В обоих случаях стратегии управления очень важны для лучшего использования имеющейся инфраструктуры и ресурсов, и эта задача может быть решена с использованием эвристических и/или метаэвристических методов оптимизации [200, 201].
Наконец, при целостном взгляде на энергетический сектор такие технологии, как P2G и P2L, можно обобщить до P2X, где X также может быть T, обозначающим тепловую энергию, в тех случаях, когда электроэнергия хранится для целей нагрева или охлаждения. P2X и V2G — это технологии, которые интегрируют несколько вариантов использования энергии и, связанные с интеллектуальными сетевыми решениями (умные сети и/или микросети), могут работать в системе интеллектуальной энергии, в которой энергетические ресурсы будут использоваться более эффективно и экономично, менее затратный способ по сравнению с подходом отдельных секторов [48]