Przechowywanie energii: definicje i drogi techniczne (ultra szczegółowe)

Magazynowanie energii: definicje i ścieżki techniczne (bardzo szczegółowe)

(1) Definicja magazynowania energii

Magazynowanie energii odnosi się do procesu magazynowania energii za pośrednictwem mediów lub sprzętu i uwalniania jej w razie potrzeby. Dzięki elastycznej kontroli ładowania i rozładowywania realizuje dopasowanie produkcji i zużycia energii w czasie i przestrzeni, co stanowi podstawę elastyczności systemu.

Magazynowanie energii to kluczowa technologia i podstawowe wyposażenie stanowiące podstawę nowego systemu elektroenergetycznego. Może świadczyć wiele usług związanych z obsługą sieci, w tym eliminowanie szczytów, regulację częstotliwości, zasilanie w trybie rezerwowym, rozruch autonomiczny i wsparcie w zakresie reagowania na zapotrzebowanie, działając jako kluczowy środek poprawiający elastyczność, ekonomiczność i bezpieczeństwo tradycyjnego systemu elektroenergetycznego. Może znacznie zwiększyć zdolność absorpcji energii odnawialnej, takiej jak energia wiatrowa i słoneczna, wspierać rozproszone wytwarzanie energii i mikrosieci, a także funkcjonować jako kluczowa technologia napędzająca przejście z energii pierwotnej z paliw kopalnych na energię odnawialną. Co więcej, magazynowanie energii ułatwia otwarte dzielenie się i elastyczny handel produkcją i zużyciem energii, a także koordynację wielu rodzajów energii. Stanowi podstawowy fundament budowy Internetu Energetycznego, postępu reformy systemu elektroenergetycznego i wspierania nowych form energetyki.

(II) Techniczne Drogi Magazynowania Energii

W zależności od sposobu magazynowania energii, magazynowanie energii można podzielić na pięć kategorii: magazynowanie energii mechanicznej, magazynowanie energii elektromagnetycznej, magazynowanie energii elektrochemicznej, magazynowanie energii cieplnej i magazynowanie energii wodorowej. Wśród nich mechaniczne magazynowanie energii obejmuje głównie magazynowanie energii szczytowo-pompowej, magazynowanie energii w sprężonym powietrzu, magazynowanie energii w kole zamachowym i tak dalej; magazynowanie energii elektromagnetycznej obejmuje głównie superkondensatory i nadprzewodzące magazyny energii magnetycznej; Elektrochemiczne magazynowanie energii obejmuje głównie akumulatory litowo-jonowe, akumulatory kwasowo-ołowiowe, akumulatory przepływowe, akumulatory sodowo-siarkowe i tak dalej.

Podzielono ją na cztery główne kategorie zgodnie z wymaganiami funkcjonalnymi scenariuszy zastosowań: technologia magazynowania energii zorientowana na wydajność, technologia magazynowania energii zorientowana na energię, technologia magazynowania energii zorientowana na energię i technologia magazynowania energii rezerwowej. Ogólnie rzecz biorąc, istnieją cztery kategorie: zorientowane na wydajność (≥4 godz.), zorientowane na energię (około 1–2 godz.), zorientowane na moc (≤30 min) i zasilanie rezerwowe (≥15 min).

(III) Techniczne wskaźniki magazynowania energii

Kluczowe wskaźniki techniczne technologii magazynowania energii obejmują głównie gęstość energii, gęstość mocy, szybkość ładowania i rozładowania, efektywność magazynowania energii, żywotność cyklu, czas reakcji i tak dalej.
Gęstość energii (Wh/kg): Odnosi się do energii zmagazynowanej przez akumulator na jednostkę masy, a 1 Wh równa się 3600 dżuli (J) energii. Gęstość energii zależy od właściwości materiałowych akumulatorów; na przykład gęstość energii zwykłych akumulatorów kwasowo-ołowiowych wynosi około 40 Wh/kg.
Gęstość mocy (W/kg): odnosi się do szybkości, z jaką akumulator na jednostkę masy może wytwarzać energię podczas rozładowywania. Gęstość mocy zależy również od właściwości materiału i nie ma bezpośredniej korelacji pomiędzy gęstością mocy a gęstością energii – wyższa gęstość energii nie oznacza wyższej gęstości mocy. W rzeczywistości gęstość mocy opisuje wydajność akumulatora, a mianowicie maksymalny prąd, przy którym akumulator może się rozładować. Gęstość mocy ma kluczowe znaczenie dla badań i rozwoju akumulatorów i pojazdów elektrycznych. Wysoka gęstość mocy umożliwia pojazdom elektrycznym szybkie przyspieszanie. Gęstość mocy konwencjonalnych akumulatorów kwasowo-ołowiowych zazwyczaj waha się od dziesiątek do setek watów na kilogram, co wskazuje na ich słabą wydajność przy dużym rozładowaniu, podczas gdy akumulatory litowo-jonowe mogą obecnie osiągać gęstość mocy na poziomie kilku kilowatów na kilogram.
Szybkość ładowania i rozładowania: Szybkość ładowania = prąd ładowania i rozładowania / pojemność znamionowa. Symbol „C” używany jest do określenia szybkości ładowania i rozładowywania akumulatora, gdzie 1C oznacza prąd wymagany do całkowitego rozładowania akumulatora w ciągu jednej godziny.
Efektywność magazynowania energii: odnosi się do stosunku ilości energii elektrycznej zmagazynowanej przez urządzenie magazynujące energię do energii wejściowej.