Legen Sie neue Wege für die Energiespeicherindustrie und beschleunigen Sie die Demonstration und Anwendung der Energiespeichertechnologie in Energiesystemen (1)

Energiespeicherung ist eine wichtige Technologie und Grundausstattung, um das neue Energiesystem zu unterstützen. Es ist von großer Bedeutung, die grüne Energiewende zu fördern, auf Extremereignisse zu reagieren, Energiesicherheit zu gewährleisten, eine qualitativ hochwertige Energieentwicklung zu fördern und CO2-Neutralität bei CO2-Spitzenwerten zu erreichen. Im Juli 2021 gaben die Nationale Entwicklungs- und Reformkommission und die Nationale Energieverwaltung die „Leitmeinungen zur Beschleunigung der Entwicklung neuer Energiespeicher“ heraus, in denen sie energisch den Bau von Energiespeicherprojekten auf der Stromseite förderten und aktiv die Rationalisierung der Netzseite förderten Energiespeicherung und aktive Unterstützung der nutzerseitigen Energiespeicherung Diversifizierte Entwicklung. Bis 2025 wird die installierte Leistung mehr als 30 Millionen Kilowatt erreichen, Umsetzung der Transformation neuer Energiespeicher von der Anfangsphase der Kommerzialisierung bis zur Entwicklung im großen Maßstab. Das „White Paper on Energy Storage Industry Research in 2021“ zeigt, dass unter den neuen Projekten, die 2020 in Betrieb genommen werden, die installierte Energiespeicherkapazität auf der Seite der neuen Energieerzeugung die größte ist, mit einer jährlichen Steigerung von 438 %. In Zukunft werden neue Energiespeicher ein explosives Wachstum zeigen. Shanghai muss dringend den neuen Weg der Energiespeicherindustrie beschreiten, den Wert von Energiespeicherressourcen energisch aktivieren und die groß angelegte Entwicklung fortschrittlicher Energiespeichertechnologien fördern. zeigt, dass unter den neuen Projekten, die 2020 in Betrieb genommen wurden, die installierte Energiespeicherkapazität auf der Seite der neuen Energieerzeugung die größte ist, mit einem Anstieg von 438 % gegenüber dem Vorjahr. In Zukunft werden neue Energiespeicher ein explosives Wachstum zeigen. Shanghai muss dringend den neuen Weg der Energiespeicherindustrie beschreiten, den Wert von Energiespeicherressourcen energisch aktivieren und die groß angelegte Entwicklung fortschrittlicher Energiespeichertechnologien fördern. zeigt, dass unter den neuen Projekten, die 2020 in Betrieb genommen wurden, die installierte Energiespeicherkapazität auf der Seite der neuen Energieerzeugung die größte ist, mit einem Anstieg von 438 % gegenüber dem Vorjahr. In Zukunft werden neue Energiespeicher ein explosives Wachstum zeigen. Shanghai muss dringend den neuen Weg der Energiespeicherindustrie beschreiten, den Wert von Energiespeicherressourcen energisch aktivieren und die groß angelegte Entwicklung fortschrittlicher Energiespeichertechnologien fördern.

Die Energiespeichertechnologie ist ein wichtiger Bestandteil der sechs Glieder „Bergbau – Erzeugung – Übertragung – Verteilung – Nutzung – Speicherung“ im Prozess des Stromnetzbetriebs. Nachdem die Energiespeicherverbindung in das Stromsystem eingeführt wurde, kann sie das Demand-Side-Management effektiv realisieren, die Peak-Valley-Differenz zwischen Tag und Nacht eliminieren und die Last glätten. Es kann nicht nur die Stromversorgung effektiver nutzen, die Stromversorgungskosten senken, sondern auch die Anwendung erneuerbarer Energien fördern. Es kann als Mittel zur Verbesserung der Systembetriebsstabilität, zur Anpassung der Frequenz und zum Ausgleich von Lastschwankungen eingesetzt werden.

1. Typische Anwendung der Energiespeichertechnologie im Energiesystem

Die Forschung und Entwicklung der Energiespeichertechnologie wurde schon immer von den Energie-, Transport-, Elektrizitäts-, Telekommunikations- und anderen Abteilungen verschiedener Länder geschätzt. Elektrische Energie kann in chemische Energie, potentielle Energie, kinetische Energie, elektromagnetische Energie und andere Speicherformen umgewandelt werden. Entsprechend seiner spezifischen Methoden kann es in vier Typen unterteilt werden: physikalische, elektromagnetische, elektrochemische und Phasenwechsel-Energiespeicher.

Bei Inbetriebnahme des Pumpspeicherkraftwerks muss dieses mit zwei Speicherbecken (Ober- und Unterbecken) vor- und nachgeschaltet werden. In Niedriglastzeiten arbeitet das Pumpspeicherwerk im Motorzustand, pumpt Wasser aus dem nachgeschalteten Reservoir in das vorgeschaltete Reservoir zur Speicherung und pumpt und speichert Wasser während Spitzenlasten. Die Anlage arbeitet als Generator und nutzt das im vorgeschalteten Reservoir gespeicherte Wasser zur Stromerzeugung. Pumpspeicher sind die am weitesten verbreitete Energiespeichertechnologie in Stromversorgungssystemen. Zu den Hauptanwendungsgebieten gehören Peak-Shaving und Valley-Filling, Frequenzmodulation, Phasenmodulation, Notfall-Backup, Schwarzstart und Bereitstellung von System-Backup-Kapazität. Es kann auch die Systembetriebseffizienz von mittleren thermischen Kraftwerken und Kernkraftwerken verbessern.

Das Druckluftspeicherkraftwerk (CAES) ist ein Gasturbinenkraftwerk zur Spitzenregulierung. Es verwendet hauptsächlich die verbleibende Energie, um Luft zu komprimieren, wenn die Netzlast niedrig ist, und speichert sie in einer hochdruckdichten Einrichtung mit einem typischen Druck von 7,5 MPa und gibt sie bei Spitzenstromverbrauch frei. Kommen Sie heraus, um die Gasturbine zur Stromerzeugung anzutreiben. Die Bauinvestitionen und Stromerzeugungskosten von CAES sind geringer als bei Pumpspeicherkraftwerken, aber die Energiedichte ist gering und durch Geländebedingungen wie Felsformationen begrenzt. Die Möglichkeit von Gaslecks und Rissen im CAES-Gasspeicher ist extrem gering, mit hohem Sicherheitsfaktor und langer Lebensdauer. Backup des Stromerzeugungssystems.

Das Schwungrad-Energiespeichersystem besteht aus einem Hochgeschwindigkeitsschwungrad, einem Lagerstützsystem, einem Motor/Generator, einem Stromrichter, einem elektronischen Steuersystem und zusätzlicher Ausrüstung wie einer Vakuumpumpe und einem Notstützlager. Bei Tallast wird das Schwungrad-Energiespeichersystem vom Stromfrequenznetz gespeist, um das Schwungrad anzutreiben, sich mit hoher Geschwindigkeit zu drehen, Energie in Form von kinetischer Energie zu speichern und den Umwandlungsprozess von elektrischer Energie in mechanische Energie abzuschließen; Wenn eine Spitzenlast auftritt, fungiert das mit hoher Geschwindigkeit rotierende Schwungrad als Antriebsmaschine zum Ziehen. Der Motor erzeugt Strom, und der Leistungswandler gibt Strom und Spannung aus, um den Energiefreisetzungsprozess der Umwandlung von mechanischer Energie in elektrische Energie abzuschließen.

Das supraleitende magnetische Energiespeichersystem verwendet Spulen aus Supraleitern zum Speichern von Magnetfeldenergie und erfordert keine Umwandlung von Energieformen während der Energieübertragung. Es hat eine schnelle Reaktionsgeschwindigkeit (ms-Niveau), einen hohen Umwandlungswirkungsgrad (≥96%) und eine große spezifische Kapazität/spezifische Leistung usw. Vorteile, ein Energieaustausch mit großer Kapazität in Echtzeit und eine Leistungskompensation mit dem Stromversorgungssystem können realisiert werden. Das supraleitende magnetische Energiespeichersystem ist technisch relativ einfach, ohne rotierende mechanische Teile und dynamische Dichtungsprobleme, und kann die Anforderungen der Spannungsunterstützung des Übertragungs- und Verteilungsnetzes, der Leistungskompensation, der Frequenzregelung und der Verbesserung der Systemstabilität und der Leistungsübertragungskapazität vollständig erfüllen .

Der Superkondensator-Energiespeicher wurde nach der Theorie der elektrochemischen Doppelschicht entwickelt, die eine starke Impulsleistung liefern kann. Wenn sich die Elektrodenoberfläche während des Ladevorgangs in einem ideal polarisierten Zustand befindet, zieht die Ladung die Ionen des entgegengesetzten Geschlechts in der umgebenden Elektrolytlösung an, wodurch sie sich an der Elektrodenoberfläche anlagern und bilden. Die elektrische Doppelschicht bildet die elektrische Doppelschichtkapazität. Aufgrund des sehr geringen Abstands zwischen den Ladungsschichten (im Allgemeinen weniger als 0,5 mm) und der speziellen Elektrodenstruktur vergrößert sich die Oberfläche der Elektrode um das Zehntausendfache, was zu einer enormen Kapazität führt. Aufgrund der niedrigen Spannungsfestigkeit des Dielektrikums und des Vorhandenseins von Leckströmen sind jedoch die Speicherenergie und die Haltezeit begrenzt.

Das Batterieenergiespeichersystem ist hauptsächlich ein System, das Lithiumbatterien / Bleibatterien als Energiespeicherträger verwendet, um elektrische Energie zu speichern und innerhalb eines bestimmten Zeitraums elektrische Energie bereitzustellen, und die bereitgestellte elektrische Energie hat die Funktionen eines reibungslosen Übergangs, Spitzenausgleichs und Talfüllung, Frequenzmodulation und Spannungsregelung usw. . Es kann den Wirkleistungsfluss steuern und gleichzeitig die Wirkleistung und Blindleistung des Zugangspunkts anpassen, wodurch eine schnelle Reaktionskapazität für das Hochspannungsübertragungssystem bereitgestellt wird. Da der Batteriespeicher eine relativ ausgereifte Technologie, große Kapazität, Sicherheit und Zuverlässigkeit sowie geringe Geräuschentwicklung aufweist, niedrige Kosten, starke Anpassungsfähigkeit an die Umwelt, einfache Installation und so weiter.

2. Typische Fälle von Demonstrationsprojekten zur Energiespeicherung in Bruderprovinzen und -städten

(1) Zhejiang untersucht Anwendungsszenarien und Geschäftsmodelle für Energiespeicherung

Im November 2021 gaben die Entwicklungs- und Reformkommission der Provinz Zhejiang und das Energiebüro der Provinz die „Implementation Opinions on Accelerating the Demonstration Application of New Energy Storage in Zhejiang Province“ heraus. In den nächsten drei Jahren wird ein neues Energiespeicher-Demonstrationsprojekt mit 1 Million Kilowatt am Netz gebaut. Five“ und streben danach, das Entwicklungsziel neuer Energiespeicher-Demonstrationsprojekte von etwa 2 Millionen Kilowatt zu erreichen. Zhejiang baut aktiv ein Demonstrationsgebiet auf Provinzebene für das neue Stromsystem des State Grid, erforscht ein neues Energiespeicher-Entwicklungsmodell und passt sich an zur Entwicklung des neuen Energiesystems, und sich auf die Unterstützung des Baus neuer Energiespeicherprojekte zu konzentrieren, die zentralisiert und groß angelegt und auf einer Plattform verteilt sind, um neue Energiespeicherprojekte für das Stromsystem zusammenzufassen. Bieten Sie Kapazitätsunterstützung und Funktionen zum Ausgleich von Spitzenlasten. Derzeit hat Zhejiang neue Geschäftsformen und neue Modelle wie den gemeinsamen Betrieb „neue Energie + Energiespeicherung“, die gemeinsame Energiespeicherung und den „One-Stop“-Service für Energiespeicherung und Netzanschluss hervorgebracht und viele Erfolge erzielt.

Im Dezember 2021 wurden das 110-kV-Umspannwerk Yueci und das 10-kV-Energiespeicherkraftwerk Qianwan im Ningbo Hangzhou Bay New District erfolgreich in Betrieb genommen. Als erstes netzseitiges vorgefertigtes Energiespeicherkraftwerk in der Provinz Zhejiang deckt das Energiespeicherkraftwerk Qianwan eine Fläche von nur zwei Basketballplätzen ab, verwendet jedoch Lithium-Eisenphosphat-Batterien mit hoher Energiedichte und langer Lebensdauer, die eine hohe Leistung erzielen können Effiziente Energiespeicherung. Realisieren Sie das Aufladen und die Energiespeicherung in Zeiten mit geringem Stromverbrauch und die Entladung in das Netz über Umspannwerke während der Spitzenzeiten, um die zeitliche Lücke auszugleichen und die Flexibilität und Sicherheit der Stromversorgung zu erhöhen.

(2) Die Provinz Guangdong fördert aktiv die innovative Entwicklung und Anwendung neuer Energiespeichertechnologien

Im April 2021 wurde das energiespeichergestützte Frequenzmodulationsprojekt AGC (Automatic Generation Control Device) der Guangdong Huadian Shaoguan Thermal Power Company fertiggestellt und in Betrieb genommen. Dies ist das erste leistungsseitige Energiespeichersystem in China, das eine Hochspannungskaskaden- + 1C-Batterielösung verwendet. China Southern Power Grid fördert aktiv die innovative Entwicklung und Anwendung neuer Energiespeichertechnologien. Die gemeinsame Frequenzregelung von thermischen Kraftwerken mit Energiespeichersystemen ist von großer Bedeutung, um die Verknappung von Frequenzregelungsressourcen in regionalen Stromnetzen effektiv zu lösen und die Zuverlässigkeit und Sicherheit des Stromnetzbetriebs zu verbessern. Das Projekt ist mit einem Lithium-Eisenphosphat-Batteriesystem mit langer Lebensdauer ausgestattet. Die Gesamtkapazität des Energiespeichersystems beträgt 10 MW/10 MWh. bis zu 88 %), schnelle Reaktion und flexible Anpassung (0,604 Sekunden zum Erreichen der vollen Ausgangsleistung), überlegener Batterieausgleichseffekt, geringer Platzbedarf usw., die kontinuierliche Lade- und Entladezeit beträgt bis zu 51 Minuten und die Batterielebensdauer ist etwa 5000 mal. Die Kernindikatoren erreichten beide das inländische Spitzenniveau.

(3) Shandongs erstes Energiespeicher-Demonstrationsprojekt in Huadian offiziell in Betrieb genommen

Im Dezember 2021 hat das 9-MW/MWh-Energiespeicher- und Frequenzmodulationskraftwerk des Huadian International Laicheng Power Plant den 168. Probebetrieb erfolgreich abgeschlossen und damit die offizielle Inbetriebnahme des ersten Energiespeicher-Demonstrationsprojekts in der Provinz Shandong markiert. Laicheng Power Generation transportiert vier 300.000-Kilowatt-Kohlekraftwerke, die wichtige Energiequellen für die Hochlastbereiche des Luzhong Power Grid sind und auch die Haupteinheiten für die Spitzen- und Frequenzregulierung im Shandong Power Grid sind. Um die Regulierungsleistung der Einheit weiter zu verbessern und sich an die Wettbewerbsanforderungen des Marktes für die Frequenzregulierung von Stromnetzen anzupassen, investierte Laicheng Power Generation in den Bau eines 9-MW/MWh-Energiespeicher-Frequenzregulierungskraftwerks. Nutzung der Vorteile einer schnellen und hochpräzisen Regelung der elektrischen Energiespeicherung durch die "Feuerspeicher-Kombinationsfrequenzregelung" Echtzeit-Anpassung der Stromerzeugungsleistung, um das Echtzeit-Gleichgewicht zwischen Stromerzeugungsleistung und Verbraucherseite zu erreichen Belastung. Nachdem das Projekt in Betrieb genommen wurde, wird es die Frequenzregelungsleistung von Laicheng-Generatorsätzen erheblich verbessern, das Einkommen von Nebendienstleistungen für Unternehmen steigern, die Betriebszuverlässigkeit des Stromnetzes von Shandong verbessern, die Kapazität des Verbrauchs erneuerbarer Energien erhöhen und eine Rolle spielen bei der Beschleunigung des Baus eines neuen Energiesystems mit neuer Energie als Hauptbestandteil. Guter Demonstrationseffekt. Echtzeit-Anpassung der Stromerzeugungsleistung, um das Echtzeit-Gleichgewicht zwischen Stromerzeugungsleistung und verbraucherseitiger Last zu erreichen. Nachdem das Projekt in Betrieb genommen wurde, wird es die Frequenzregelungsleistung von Laicheng-Generatorsätzen erheblich verbessern, das Einkommen von Nebendienstleistungen für Unternehmen steigern, die Betriebszuverlässigkeit des Stromnetzes von Shandong verbessern, die Kapazität des Verbrauchs erneuerbarer Energien erhöhen und eine Rolle spielen bei der Beschleunigung des Baus eines neuen Energiesystems mit neuer Energie als Hauptbestandteil. Guter Demonstrationseffekt. Echtzeit-Anpassung der Stromerzeugungsleistung, um das Echtzeit-Gleichgewicht zwischen Stromerzeugungsleistung und verbraucherseitiger Last zu erreichen. Nachdem das Projekt in Betrieb genommen wurde, wird es die Frequenzregelungsleistung von Laicheng-Generatorsätzen erheblich verbessern, das Einkommen von Nebendienstleistungen für Unternehmen steigern, die Betriebszuverlässigkeit des Stromnetzes von Shandong verbessern, die Kapazität des Verbrauchs erneuerbarer Energien erhöhen und eine Rolle spielen bei der Beschleunigung des Baus eines neuen Energiesystems mit neuer Energie als Hauptbestandteil. Guter Demonstrationseffekt. Steigerung des Einkommens von Nebendienstleistungen für Unternehmen, Verbesserung der Betriebszuverlässigkeit des Stromnetzes von Shandong, Erhöhung der Kapazität des Verbrauchs erneuerbarer Energien und Beschleunigung des Baus eines neuen Stromsystems mit neuer Energie als Hauptbestandteil. Guter Demonstrationseffekt. Steigerung des Einkommens von Nebendienstleistungen für Unternehmen, Verbesserung der Betriebszuverlässigkeit des Stromnetzes von Shandong, Erhöhung der Kapazität des Verbrauchs erneuerbarer Energien und Beschleunigung des Baus eines neuen Stromsystems mit neuer Energie als Hauptbestandteil. Guter Demonstrationseffekt.

(4) Lianyungang Port hat das erste integrierte Landstrom- und Energiespeichersystem in China fertiggestellt und in Betrieb genommen

Im April 2021 wurde das erste integrierte Energiespeichersystem für Landstrom im Inland fertiggestellt und im Hafen von Lianyungang in Betrieb genommen. Die Popularisierung und Anwendung der Landstromtechnologie ist von großer Bedeutung. Das Projekt verfügt über ein Energiespeicherkraftwerk mit einer Leistung von 5 Megawatt, das die Nachfrage nach Landstromzugang von insgesamt mehr als 10 Megawatt oder mehr als 3 Megawatt an einem einzigen Liegeplatz decken kann, und es gibt genügend Spielraum beim Landstrom arbeitet mit voller Kapazität, um die Zugangsanforderungen verschiedener zufälliger und stoßartiger Lasten wie Hafenkräne und Portalkräne zu erfüllen. Die Förderung der Landstromtechnologie ist die beste Lösung, um die Verschmutzung von Schiffen im Hafen zu reduzieren. Durch die „Oil-to-Electricity“-Transformation kann der Energieverbrauch von Schiffen bei Hafenanläufen ersetzt werden,