Экономия для будущего|Текущее состояние хранения энергии и хранения энергии натриевой соли

Концепция и сценарии применения накопителей энергии

Хранение энергии имеет решающее значение для достижения цели «двойного углерода», является основой обеспечения энергетической безопасности и построения новой энергетической системы, а также является ключом к развитию стратегически новых отраслей. В условиях быстрого развития возобновляемой энергетики новые технологии хранения энергии стали ключом к содействию энергетическому переходу. Новые технологии хранения энергии относятся к технологиям хранения энергии, отличным от гидроаккумулирования, включая электрохимическое хранение энергии, хранение энергии на сжатом воздухе, хранение энергии на маховике, сверхпроводящее хранение энергии, суперконденсаторное хранение энергии, хранение энергии на водороде и другие формы. По сравнению с гидроаккумулированием новое хранилище энергии имеет такие преимущества, как короткий период строительства, простой и гибкий выбор места, а также широкие возможности настройки, а также лучшее взаимодействие с разработкой и использованием новой энергии.

Аккумуляторная батарея — это устройство, которое преобразует химическую энергию в электрическую и является основным носителем для хранения электрохимической энергии. В настоящее время аккумуляторные батареи достигли коммерциализации и масштабирования, а совокупная установленная мощность электрохимических накопителей энергии в Китае достигла 3,27 ГВт в 2020 году, а годовой совокупный темп роста, как ожидается, достигнет более 50% с 2021 по 2025 год.

С опубликованием «Руководящих мнений по ускорению разработки новых систем хранения энергии» новое хранение энергии четко разделено на три сценария: со стороны источника питания, со стороны сети и со стороны пользователя. Ценность накопления энергии различна в разных сценариях.

Хранение энергии на стороне источника питания

Энергетическое хранение энергии включает в себя системы, которые сочетаются с ветровой, солнечной энергией и другими объектами по производству электроэнергии, с целью повышения надежности и стабильности производства электроэнергии, сокращения энергетических потерь и повышения эффективности. Регулируя колебания возобновляемой энергии, системы хранения энергии могут сгладить выработку электроэнергии и повысить экономическую ценность активов по производству электроэнергии.

Сетевое хранилище энергии

Сетевое хранилище энергии предназначено для поддержки работы энергосистемы, предоставления вспомогательных услуг, а также задержки или замены модернизации объектов передачи и преобразования. Он повышает возможности частотной модуляции, стабильность и надежность электросети, а также может обеспечить аварийное резервное питание.

Хранение энергии на стороне пользователя

Системы хранения энергии на стороне пользователя развертываются на стороне пользователя, например, в домах, коммерческих зданиях или промышленных парках, с целью снижения счетов за электроэнергию, использования разницы в ценах на электроэнергию в период пиковой нагрузки, увеличения собственного потребления и обеспечения резервного питания. посредством управления спросом. Эти системы обеспечивают гибкость зарядки и разрядки в ответ на изменения цен на электроэнергию или спроса, оптимизируя использование энергии.

Текущие проблемы и вызовы

Безопасность остается главным приоритетом

С 2017 года во всем мире произошло более 70 пожаров в хранилищах энергии. Среди них 27 пожаров на электростанциях по хранению энергии произошли в Корее, а 522 электростанции по хранению энергии были принудительно закрыты; После 2021 года в регионах с быстрым развитием систем хранения энергии, таких как Китай, США, Европа и Австралия, произошел ряд серьезных аварий, вызвавших большой ущерб.

В сентябре 2024 года произойдет целых 7 возгораний накопителей энергии, включая взрыв литиевых батарей в дата-центрах Alibaba Cloud и взрыв исходной производственной базы ведущего предприятия.

Возможность вторичной переработки

Возможность переработки аккумуляторных батарей сталкивается с рядом технических, экономических и политических проблем, которые не только влияют на эффективность переработки батарей, но также оказывают глубокое влияние на окружающую среду, контроль затрат и устойчивое развитие будущих систем хранения энергии.

01Процесс переработки сложен

02Недостаточные экономические выгоды

03Недостаточная политическая и нормативная поддержка

Тенденция развития индустрии аккумуляторов на основе натриевой соли

Хлорированный натрий — твердотельная батарея, также известная как батарея ZEBRA (исследовательская деятельность в области батарей с нулевым уровнем выбросов), представляет собой искробезопасную твердотельную натриевую батарею с хлоридом никеля в качестве материала катода, металлическим натрием в качестве отрицательного электрода и глиноземной керамикой в ​​качестве материала катода. электролит. Аккумулятор работает при высокой температуре 270–350 градусов, чтобы гарантировать, что металлический натрий и хлорид никеля остаются стабильными, когда химическая реакция происходит в процессе зарядки и разрядки. Высокая температура заставляет ионы натрия мигрировать в твердом электролите, который переносит заряд между электродами.

Высокая безопасность

Натриево-солевые батареи более стабильны в условиях высокой температуры и зарядной перегрузки, не склонны к возгоранию или взрыву, вызванному тепловым выходом из-под контроля, и подходят для сценариев с высокими требованиями безопасности (например, для хранения энергии в сети).

Экологически чистый и пригодный для вторичной переработки

100% подлежит вторичной переработке, основными материалами являются в основном металлы и соли, процесс переработки прост, не загрязняет окружающую среду и безвреден.

Широкий температурный диапазон

Натриево-солевая батарея имеет относительно хорошую адаптируемость к низким и высоким температурам и может работать при температуре окружающей среды -40 градусов ~ 65 градусов без ухудшения производительности, а снижение ее производительности меньше, чем у литиевых батарей в условиях низкой температуры. .

Сопротивление короткого замыкания

Короткое замыкание в литий-ионной батарее может привести к выходу из строя; Если керамическая трубка натриево-солевой батареи разрывается или происходит короткое замыкание, металлический натрий вступает в реакцию с электролитом с образованием металлического алюминия, который закупоривает трещину и предотвращает дальнейшую реакцию, что приводит к короткому замыканию подобного аккумулятору проводника. и напряжение падает до уровня 2,58 В на элемент. Батарейный модуль может выдерживать отказ элемента от 5% до 10%, не влияя на нормальное использование.

Обильные ресурсы

Натрий широко распространен в земной коре, и его гораздо дешевле добыть, чем литий. По сравнению с литиевыми батареями, натриево-солевые батареи имеют более низкую себестоимость производства, что делает их экономически выгодными для крупномасштабных систем хранения энергии.

Преимущества натриево-солевых батарей в области хранения энергии делают их пригодными для регулирования сети, хранения возобновляемой энергии, удаленных энергетических объектов и других областей. Ожидается, что с дальнейшим развитием технологий натриево-солевые батареи станут экономичными, экологически чистыми и безопасными решениями в области крупномасштабного хранения энергии.

В настоящее время Китай, США, Германия, Швейцария, Корея и другие страны привержены исследованиям, разработкам и производству натриево-солевых батарей, а также глобальной политике поддержки чистой энергии и технологий хранения энергии, а также стремлению к Цель «углеродной нейтральности» обеспечит благоприятную рыночную среду для разработки натриево-солевых батарей, что сделает их привлекательным выбором в области хранения энергии с точки зрения безопасности, длительного срока службы, широкого диапазона температур и низкоуглеродной защиты окружающей среды.