مروری بر توسعه و کاربرد صنعت ذخیره انرژی.
۱. مقدمه‌ای بر فناوری ذخیره‌سازی انرژی.
ذخیره انرژی به معنای ذخیره انرژی است. این به فناوری‌هایی اشاره دارد که یک شکل از انرژی را به شکلی پایدارتر تبدیل و ذخیره می‌کنند. سپس آن را در صورت نیاز به شکل خاصی آزاد می‌کنند. اصول مختلف ذخیره انرژی، آن را به ۳ نوع تقسیم می‌کنند: مکانیکی، الکترومغناطیسی و الکتروشیمیایی. هر نوع ذخیره انرژی، محدوده توان، ویژگی‌ها و کاربردهای خاص خود را دارد.
| نوع ذخیره انرژی | قدرت نامی | انرژی نامی | ویژگی‌ها | موارد کاربرد | |
| مکانیکی ذخیره انرژی | 抽水 储能 | ۱۰۰ تا ۲۰۰۰ مگاوات | ۴-۱۰ ساعت | فناوری بالغ و در مقیاس بزرگ؛ واکنش کند، نیازمند منابع جغرافیایی | تنظیم بار، کنترل فرکانس و پشتیبان سیستم، کنترل پایداری شبکه. |
| 压缩 空气储能 | IMW-300MW | ۱-۲۰ ساعت | فناوری بالغ و در مقیاس بزرگ؛ واکنش کند، نیاز به منابع جغرافیایی. | اصلاح پیک، پشتیبان سیستم، کنترل پایداری شبکه | |
| 飞轮 储能 | کیلووات-۳۰ مگاوات | ۱۵ ثانیه تا ۳۰ ثانیه دقیقه | توان ویژه بالا، هزینه بالا، سطح نویز بالا | کنترل گذرا/دینامیک، کنترل فرکانس، کنترل ولتاژ، یو پی اس و ذخیره انرژی باتری. | |
| الکترومغناطیسی ذخیره انرژی | 超导 储能 | کیلووات-۱ مگاوات | ۲ ثانیه تا ۵ دقیقه | پاسخ سریع، توان ویژه بالا؛ هزینه بالا، نگهداری دشوار | کنترل گذرا/دینامیک، کنترل فرکانس، کنترل کیفیت توان، یو پی اس و ذخیره انرژی باتری |
| 超级 电容 | کیلووات-۱ مگاوات | ۱-۳۰ ثانیه | پاسخ سریع، توان ویژه بالا؛ هزینه بالا | کنترل کیفیت توان، یو پی اس و ذخیره انرژی باتری | |
| الکتروشیمیایی ذخیره انرژی | 铅酸 电池 | کیلووات-۵۰ مگاوات | ۱ دقیقه تا ۳ h | فناوری بالغ، هزینه کم؛ طول عمر کوتاه، نگرانی‌های مربوط به حفاظت از محیط زیست | پشتیبان گیری از نیروگاه، شروع سیاه، یو پی اس، تعادل انرژی |
| 液流 电池 | کیلووات-۱۰۰ مگاوات | ۱-۲۰ ساعت | بسیاری از چرخه‌های باتری شامل شارژ و دشارژ عمیق هستند. ترکیب آنها آسان است، اما چگالی انرژی پایینی دارند. | این شامل کیفیت برق، برق پشتیبان، اصلاح پیک و پر کردن دره، مدیریت انرژی و ذخیره‌سازی انرژی تجدیدپذیر می‌شود. | |
| 钠硫 电池 | ۱ کیلووات تا ۱۰۰ مگاوات | ساعت‌ها | انرژی ویژه بالا، هزینه بالا، مسائل ایمنی عملیاتی نیاز به بهبود دارند. | کیفیت برق یک ایده است. منبع تغذیه پشتیبان ایده دیگری است. سپس، اصلاح اوج مصرف و پر کردن دره وجود دارد. مدیریت انرژی ایده دیگری است. در نهایت، ذخیره‌سازی انرژی تجدیدپذیر وجود دارد. | |
| 锂离子 电池 | کیلووات-۱۰۰ مگاوات | ساعت‌ها | انرژی ویژه بالا، هزینه با کاهش هزینه باتری‌های لیتیوم-یونی کاهش می‌یابد | کنترل گذرا/دینامیک، کنترل فرکانس، کنترل ولتاژ، یو پی اس و ذخیره انرژی باتری. | |
این روش مزایایی دارد. از جمله این مزایا می‌توان به تأثیر کمتر جغرافیا اشاره کرد. همچنین زمان ساخت کوتاهی دارند و چگالی انرژی بالایی دارند. در نتیجه، می‌توان از ذخیره‌سازی انرژی الکتروشیمیایی به صورت انعطاف‌پذیر استفاده کرد. در بسیاری از موقعیت‌های ذخیره‌سازی برق کار می‌کند. این فناوری برای ذخیره‌سازی برق است. وسیع‌ترین طیف کاربردها و بیشترین پتانسیل را برای توسعه دارد. باتری‌های اصلی، باتری‌های لیتیوم-یونی هستند. آنها در سناریوهایی از چند دقیقه تا چند ساعت استفاده می‌شوند.
۲. سناریوهای کاربرد ذخیره‌سازی انرژی
ذخیره‌سازی انرژی کاربردهای فراوانی در سیستم قدرت دارد. ذخیره‌سازی انرژی سه کاربرد اصلی دارد: تولید برق، شبکه و کاربران. این کاربردها عبارتند از:
تولید برق از انرژی‌های نو با انواع سنتی متفاوت است. این نوع تولید برق تحت تأثیر شرایط طبیعی قرار می‌گیرد. این شرایط شامل نور و دما می‌شود. توان خروجی بر اساس فصل و روز تغییر می‌کند. تنظیم توان با تقاضا غیرممکن است. این یک منبع انرژی ناپایدار است. هنگامی که ظرفیت نصب شده یا نسبت تولید برق به سطح خاصی برسد، بر پایداری شبکه برق تأثیر می‌گذارد. برای حفظ ایمنی و پایداری سیستم برق، سیستم انرژی نو از محصولات ذخیره انرژی استفاده خواهد کرد. آنها برای هموار کردن خروجی برق دوباره به شبکه متصل می‌شوند. این امر تأثیر انرژی‌های نو را کاهش می‌دهد. این شامل انرژی فتوولتائیک و بادی می‌شود. آنها متناوب و ناپایدار هستند. همچنین به مشکلات مصرف برق، مانند قطع برق از باد و نور، رسیدگی خواهد کرد.
طراحی و ساخت شبکه سنتی از روش حداکثر بار پیروی می‌کند. آنها این کار را در سمت شبکه انجام می‌دهند. این مورد هنگام ساخت یک شبکه جدید یا اضافه کردن ظرفیت صدق می‌کند. تجهیزات باید حداکثر بار را در نظر بگیرند. این امر منجر به هزینه‌های بالا و استفاده کم از دارایی‌ها خواهد شد. ظهور ذخیره‌سازی انرژی در سمت شبکه می‌تواند روش حداکثر بار اولیه را نقض کند. هنگام ساخت یک شبکه جدید یا گسترش یک شبکه قدیمی، می‌تواند تراکم شبکه را کاهش دهد. همچنین باعث گسترش و ارتقاء تجهیزات می‌شود. این امر در هزینه‌های سرمایه‌گذاری شبکه صرفه‌جویی می‌کند و استفاده از دارایی‌ها را بهبود می‌بخشد. ذخیره‌سازی انرژی از کانتینرها به عنوان حامل اصلی استفاده می‌کند. این روش در سمت تولید برق و شبکه استفاده می‌شود. عمدتاً برای کاربردهایی با توان بیش از 30 کیلووات است. آنها به ظرفیت تولید بالاتری نیاز دارند.
سیستم‌های انرژی جدید در سمت کاربر عمدتاً برای تولید و ذخیره برق استفاده می‌شوند. این امر هزینه‌های برق را کاهش می‌دهد و از ذخیره‌سازی انرژی برای تثبیت برق استفاده می‌کند. در عین حال، کاربران می‌توانند در مواقع پایین بودن قیمت‌ها از سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی برای ذخیره برق نیز استفاده کنند. این امر به آنها اجازه می‌دهد تا در مواقع بالا بودن قیمت‌ها، استفاده از برق شبکه را کاهش دهند. آنها همچنین می‌توانند برق حاصل از سیستم ذخیره‌سازی را بفروشند تا از قیمت‌های اوج و دره درآمد کسب کنند. ذخیره‌سازی انرژی در سمت کاربر از کابینت‌ها به عنوان حامل اصلی استفاده می‌کند. این سیستم برای کاربردها در پارک‌های صنعتی و تجاری و نیروگاه‌های فتوولتائیک توزیع‌شده مناسب است. این نیروگاه‌ها در محدوده توان ۱ کیلووات تا ۱۰ کیلووات هستند. ظرفیت محصول نسبتاً کم است.
۳. سیستم «منبع-شبکه-بار-ذخیره» یک سناریوی کاربردی توسعه‌یافته از ذخیره‌سازی انرژی است.
سیستم «منبع-شبکه-بار-ذخیره» یک حالت عملیاتی است. این سیستم شامل راه‌حلی برای «منبع برق، شبکه برق، بار و ذخیره‌سازی انرژی» است. این سیستم می‌تواند بهره‌وری مصرف انرژی و ایمنی شبکه را افزایش دهد. این سیستم می‌تواند مشکلاتی مانند نوسانات شبکه در استفاده از انرژی پاک را حل کند. در این سیستم، منبع، تأمین‌کننده انرژی است. این سیستم شامل انرژی‌های تجدیدپذیر مانند انرژی خورشیدی، بادی و برق آبی است. همچنین شامل انرژی‌های سنتی مانند زغال سنگ، نفت و گاز طبیعی نیز می‌شود. شبکه، شبکه انتقال انرژی است. این شبکه شامل خطوط انتقال و تجهیزات سیستم برق است. بار، کاربر نهایی انرژی است. این شبکه شامل ساکنان، شرکت‌ها و تأسیسات عمومی می‌شود. ذخیره‌سازی، فناوری ذخیره‌سازی انرژی است. این فناوری شامل تجهیزات و فناوری ذخیره‌سازی است.
در سیستم برق قدیمی، نیروگاه‌های حرارتی منبع تغذیه بودند. خانه‌ها و صنایع بار بودند. این دو از هم دور بودند. شبکه برق آنها را به هم متصل می‌کرد. این سیستم از یک حالت کنترل یکپارچه و بزرگ استفاده می‌کند. این یک حالت متعادل‌سازی بلادرنگ است که در آن منبع تغذیه از بار پیروی می‌کند.
تحت عنوان «سیستم جدید برق‌رسانی»، این سیستم تقاضای شارژ خودروهای انرژی نو را به عنوان «بار» برای کاربران اضافه کرد. این امر فشار بر شبکه برق را به شدت افزایش داده است. روش‌های جدید انرژی، مانند فتوولتائیک‌ها، به کاربران اجازه داده‌اند تا به «منبع برق» تبدیل شوند. همچنین، خودروهای انرژی نو نیاز به شارژ سریع دارند. و تولید برق انرژی نو ناپایدار است. بنابراین، کاربران برای تعدیل تأثیر تولید و استفاده از برق خود بر شبکه، به «ذخیره انرژی» نیاز دارند. این امر امکان استفاده از برق در زمان اوج مصرف و ذخیره برق در زمان اوج مصرف را فراهم می‌کند.
استفاده از انرژی‌های نو در حال متنوع شدن است. کاربران اکنون می‌خواهند ریزشبکه‌های محلی بسازند. این ریزشبکه‌ها «منابع انرژی» (نور)، «ذخیره انرژی» (ذخیره‌سازی) و «بارها» (شارژ) را به هم متصل می‌کنند. آنها از فناوری کنترل و ارتباطات برای مدیریت بسیاری از منابع انرژی استفاده می‌کنند. آنها به کاربران اجازه می‌دهند انرژی نو را به صورت محلی تولید و استفاده کنند. آنها همچنین از دو طریق به شبکه برق بزرگ متصل می‌شوند. این امر تأثیر آنها را بر شبکه کاهش می‌دهد و به تعادل آن کمک می‌کند. ریزشبکه کوچک و ذخیره انرژی یک «سیستم ذخیره‌سازی و شارژ فتوولتائیک» هستند. این سیستم یکپارچه است. این یک کاربرد مهم «ذخیره‌سازی بار شبکه منبع» است.
二. چشم‌انداز کاربرد و ظرفیت بازار صنعت ذخیره‌سازی انرژی
گزارش CNESA می‌گوید که تا پایان سال ۲۰۲۳، کل ظرفیت پروژه‌های ذخیره‌سازی انرژی عملیاتی ۲۸۹.۲۰ گیگاوات بوده است. این رقم نسبت به ۲۳۷.۲۰ گیگاوات در پایان سال ۲۰۲۲، ۲۱.۹۲ درصد افزایش یافته است. کل ظرفیت نصب‌شده ذخیره‌سازی انرژی جدید به ۹۱.۳۳ گیگاوات رسیده است. این افزایش ۹۹.۶۲ درصدی نسبت به سال قبل را نشان می‌دهد.
تا پایان سال ۲۰۲۳، کل ظرفیت پروژه‌های ذخیره‌سازی انرژی در چین به ۸۶.۵۰ گیگاوات رسید. این رقم نسبت به ۵۹.۸۰ گیگاوات در پایان سال ۲۰۲۲، ۴۴.۶۵ درصد افزایش یافته است. آنها اکنون ۲۹.۹۱ درصد از ظرفیت جهانی را تشکیل می‌دهند که نسبت به پایان سال ۲۰۲۲، ۴.۷۰ درصد افزایش یافته است. در میان آنها، ذخیره‌سازی تلمبه‌ای بیشترین ظرفیت را دارد. این رقم ۵۹.۴۰ درصد است. رشد بازار عمدتاً از ذخیره‌سازی انرژی جدید ناشی می‌شود. این شامل باتری‌های لیتیوم-یون، باتری‌های سرب-اسید و هوای فشرده می‌شود. ظرفیت کل آنها ۳۴.۵۱ گیگاوات است. این افزایش ۱۶۳.۹۳ درصد نسبت به سال گذشته است. در سال ۲۰۲۳، ذخیره‌سازی انرژی جدید چین ۲۱.۴۴ گیگاوات افزایش خواهد یافت که نسبت به سال گذشته ۱۹۱.۷۷ درصد افزایش نشان می‌دهد. ذخیره‌سازی انرژی جدید شامل باتری‌های لیتیوم-یون و هوای فشرده است. هر دو صدها پروژه در سطح مگاوات و متصل به شبکه دارند.
با توجه به برنامه‌ریزی و ساخت پروژه‌های جدید ذخیره‌سازی انرژی، می‌توان گفت که ذخیره‌سازی انرژی جدید در چین به مقیاس بزرگی تبدیل شده است. در سال 2022، 1799 پروژه وجود دارد. این پروژه‌ها برنامه‌ریزی شده، در حال ساخت یا در حال بهره‌برداری هستند. ظرفیت کل آنها حدود 104.50 گیگاوات است. اکثر پروژه‌های جدید ذخیره‌سازی انرژی که به بهره‌برداری رسیده‌اند، کوچک و متوسط هستند. مقیاس آنها کمتر از 10 مگاوات است. آنها حدود 61.98٪ از کل را تشکیل می‌دهند. پروژه‌های ذخیره‌سازی انرژی در حال برنامه‌ریزی و در حال ساخت عمدتاً بزرگ هستند. آنها 10 مگاوات و بالاتر هستند. آنها 75.73٪ از کل را تشکیل می‌دهند. بیش از 402 پروژه 100 مگاواتی در حال اجرا هستند. آنها اساس و شرایط ذخیره انرژی برای شبکه برق را دارند.
زمان ارسال: ۲۲ ژوئیه ۲۰۲۴