Đặt ra một lộ trình mới cho ngành lưu trữ năng lượng và đẩy nhanh việc trình diễn và ứng dụng công nghệ lưu trữ năng lượng trong các hệ thống điện (1)

Lưu trữ năng lượng là một công nghệ quan trọng và thiết bị cơ bản để hỗ trợ hệ thống điện mới. Việc thúc đẩy quá trình chuyển đổi năng lượng xanh, ứng phó với các sự kiện cực đoan, đảm bảo an ninh năng lượng, thúc đẩy phát triển năng lượng chất lượng cao và đạt được mức trung hòa carbon ở mức carbon cao nhất có ý nghĩa to lớn. Vào tháng 7 năm 2021, Ủy ban Cải cách và Phát triển Quốc gia và Tổng cục Năng lượng Quốc gia đã ban hành "Ý kiến ​​​​Hướng dẫn về Đẩy nhanh Phát triển Kho lưu trữ Năng lượng Mới", thúc đẩy mạnh mẽ việc xây dựng các dự án lưu trữ năng lượng phía điện, tích cực thúc đẩy hợp lý hóa phía lưới điện. lưu trữ năng lượng và tích cực hỗ trợ lưu trữ năng lượng phía người dùng Phát triển đa dạng. Đến năm 2025, công suất lắp đặt đạt hơn 30 triệu KW, hiện thực hóa việc chuyển đổi lưu trữ năng lượng mới từ giai đoạn thương mại hóa ban đầu sang phát triển quy mô lớn. "Sách trắng về nghiên cứu ngành lưu trữ năng lượng năm 2021" cho thấy trong số các dự án mới được đưa vào vận hành vào năm 2020, công suất lắp đặt của lưu trữ năng lượng ở phía phát điện năng lượng mới là lớn nhất, với mức tăng hàng năm là 438%. Trong tương lai, lưu trữ năng lượng mới sẽ cho thấy sự phát triển bùng nổ. Thượng Hải cần khẩn trương nắm bắt hướng đi mới của ngành lưu trữ năng lượng, kích hoạt mạnh mẽ giá trị của các nguồn lưu trữ năng lượng và thúc đẩy sự phát triển quy mô lớn của các công nghệ lưu trữ năng lượng tiên tiến. cho thấy trong số các dự án mới được đưa vào vận hành vào năm 2020, công suất lắp đặt của hệ thống lưu trữ năng lượng ở phía phát điện năng lượng mới là lớn nhất, với mức tăng 438% so với cùng kỳ năm ngoái. Trong tương lai, lưu trữ năng lượng mới sẽ cho thấy sự phát triển bùng nổ. Thượng Hải cần khẩn trương nắm bắt hướng đi mới của ngành lưu trữ năng lượng, kích hoạt mạnh mẽ giá trị của các nguồn lưu trữ năng lượng và thúc đẩy sự phát triển quy mô lớn của các công nghệ lưu trữ năng lượng tiên tiến. cho thấy trong số các dự án mới được đưa vào vận hành vào năm 2020, công suất lắp đặt của hệ thống lưu trữ năng lượng ở phía phát điện năng lượng mới là lớn nhất, với mức tăng 438% so với cùng kỳ năm ngoái. Trong tương lai, lưu trữ năng lượng mới sẽ cho thấy sự phát triển bùng nổ. Thượng Hải cần khẩn trương nắm bắt hướng đi mới của ngành lưu trữ năng lượng, kích hoạt mạnh mẽ giá trị của các nguồn lưu trữ năng lượng và thúc đẩy sự phát triển quy mô lớn của các công nghệ lưu trữ năng lượng tiên tiến.

Công nghệ lưu trữ năng lượng là một phần quan trọng trong sáu mắt xích “khai thác-phát điện-truyền tải-phân phối-sử dụng-tích trữ” trong quá trình vận hành lưới điện. Sau khi liên kết lưu trữ năng lượng được đưa vào hệ thống điện, nó có thể thực hiện hiệu quả việc quản lý phía nhu cầu, loại bỏ sự chênh lệch đỉnh-thung lũng giữa ngày và đêm và làm dịu tải. Nó không chỉ có thể sử dụng hiệu quả hơn các thiết bị điện, giảm chi phí cung cấp điện mà còn thúc đẩy ứng dụng năng lượng tái tạo. Nó có thể được sử dụng như một phương tiện để cải thiện độ ổn định vận hành hệ thống, điều chỉnh tần số và bù cho các biến động tải.

1. Ứng dụng điển hình của công nghệ lưu trữ năng lượng trong hệ thống điện

Việc nghiên cứu và phát triển công nghệ lưu trữ năng lượng luôn được đánh giá cao bởi năng lượng, giao thông vận tải, năng lượng điện, viễn thông và các bộ phận khác của các quốc gia khác nhau. Năng lượng điện có thể được chuyển đổi thành hóa năng, thế năng, động năng, năng lượng điện từ và các dạng tích trữ khác. Theo các phương pháp cụ thể của nó, nó có thể được chia thành bốn loại: lưu trữ năng lượng vật lý, điện từ, điện hóa và thay đổi pha.

Khi nhà máy điện lưu trữ được bơm đi vào hoạt động, nó phải được trang bị hai hồ chứa (hồ trên và hồ dưới) ở thượng lưu và hạ lưu. Trong thời gian tải thấp, thiết bị lưu trữ được bơm hoạt động ở trạng thái động cơ, bơm nước từ hồ chứa ở hạ lưu lên hồ chứa ở thượng lưu để lưu trữ và bơm và lưu trữ nước trong thời gian tải cao điểm. Thiết bị hoạt động như một máy phát điện, sử dụng nước được lưu trữ trong hồ chứa ở thượng nguồn để tạo ra điện. Lưu trữ năng lượng được bơm là công nghệ lưu trữ năng lượng được sử dụng rộng rãi nhất trong các hệ thống điện. Các lĩnh vực ứng dụng chính của nó bao gồm điều chế cực đại và lấp đầy thung lũng, điều chế tần số, điều chế pha, sao lưu khẩn cấp, khởi động đen và cung cấp dung lượng dự phòng hệ thống. Nó cũng có thể cải thiện hiệu quả vận hành hệ thống của các nhà máy nhiệt điện trung bình và nhà máy điện hạt nhân.

Nhà máy điện lưu trữ năng lượng khí nén (CAES) là một nhà máy điện tua-bin khí để điều chỉnh giờ cao điểm. Nó chủ yếu sử dụng năng lượng còn lại để nén không khí khi tải lưới thấp và lưu trữ nó trong một cơ sở kín áp suất cao với áp suất điển hình là 7,5MPa và giải phóng nó trong thời gian tiêu thụ điện năng cao nhất. Đi ra để lái tuabin khí để tạo ra điện. Chi phí đầu tư xây dựng và sản xuất điện của CAES thấp hơn so với các nhà máy điện tích năng bơm, nhưng mật độ năng lượng của nó thấp và bị hạn chế bởi các điều kiện địa hình như đá hình thành. Khả năng rò rỉ gas, nứt vỡ bình chứa gas CAES là cực kỳ nhỏ, hệ số an toàn cao, tuổi thọ lâu dài. Dự phòng hệ thống phát điện.

Hệ thống lưu trữ năng lượng của bánh đà bao gồm bánh đà tốc độ cao, hệ thống hỗ trợ ổ trục, động cơ/máy phát điện, bộ chuyển đổi năng lượng, hệ thống điều khiển điện tử và các thiết bị bổ sung như bơm chân không và ổ trục dự phòng khẩn cấp. Ở tải thung lũng, hệ thống lưu trữ năng lượng của bánh đà được cung cấp bởi lưới tần số điện để điều khiển bánh đà quay với tốc độ cao, lưu trữ năng lượng dưới dạng động năng và hoàn thành quá trình chuyển đổi năng lượng điện thành năng lượng cơ học; khi tải cực đại xảy ra, bánh đà quay tốc độ cao đóng vai trò là động cơ chính để kéo Động cơ tạo ra điện và bộ chuyển đổi năng lượng tạo ra dòng điện và điện áp để hoàn thành quá trình giải phóng năng lượng của quá trình chuyển đổi năng lượng cơ học thành năng lượng điện.

Hệ thống lưu trữ năng lượng từ trường siêu dẫn sử dụng các cuộn dây làm bằng chất siêu dẫn để lưu trữ năng lượng từ trường và không yêu cầu chuyển đổi các dạng năng lượng trong quá trình truyền tải điện năng. Nó có tốc độ phản hồi nhanh (mức ms), hiệu suất chuyển đổi cao (≥96%) và công suất riêng/công suất cụ thể lớn, v.v. Ưu điểm, có thể thực hiện trao đổi năng lượng công suất lớn theo thời gian thực và bù công suất với hệ thống điện. Hệ thống lưu trữ năng lượng từ trường siêu dẫn có công nghệ tương đối đơn giản, không có các bộ phận cơ khí quay và các vấn đề về niêm phong động, đồng thời có thể đáp ứng đầy đủ các yêu cầu về hỗ trợ điện áp mạng lưới truyền tải và phân phối, bù công suất, điều chỉnh tần số và cải thiện độ ổn định của hệ thống và khả năng truyền tải điện năng .

Lưu trữ năng lượng siêu tụ điện được phát triển theo lý thuyết về lớp kép điện hóa, có thể cung cấp năng lượng xung mạnh mẽ. Khi bề mặt điện cực ở trạng thái phân cực lý tưởng trong quá trình sạc, điện tích sẽ hút các ion trái dấu trong dung dịch điện phân xung quanh, làm cho nó bám vào bề mặt điện cực, tạo thành lớp kép điện tạo thành điện dung lớp kép điện. Do khoảng cách rất nhỏ giữa các lớp điện tích (thường nhỏ hơn 0,5mm) và cấu trúc điện cực đặc biệt, diện tích bề mặt của điện cực tăng lên hàng chục nghìn lần, dẫn đến điện dung rất lớn. Tuy nhiên, do điện áp chịu đựng thấp của chất điện môi và sự tồn tại của dòng điện rò rỉ, năng lượng lưu trữ và thời gian lưu trữ bị hạn chế,

Hệ thống lưu trữ năng lượng pin chủ yếu là hệ thống sử dụng pin lithium / pin chì làm chất mang lưu trữ năng lượng để lưu trữ năng lượng điện và cung cấp năng lượng điện trong một khoảng thời gian nhất định, và năng lượng điện được cung cấp có chức năng chuyển đổi suôn sẻ, cạo đỉnh và lấp đầy thung lũng, điều chế tần số và điều chỉnh điện áp, v.v. . Nó có khả năng điều khiển dòng công suất tác dụng, đồng thời có thể điều chỉnh công suất tác dụng và công suất phản kháng của điểm truy cập, mang lại khả năng đáp ứng nhanh cho hệ thống truyền tải cao áp. Bởi vì bộ lưu trữ năng lượng pin có công nghệ tương đối hoàn thiện, dung lượng lớn, độ an toàn và độ tin cậy, độ ồn thấp Chi phí thấp, khả năng thích ứng môi trường mạnh mẽ, lắp đặt dễ dàng, v.v.

2. Các trường hợp điển hình của các dự án trình diễn lưu trữ năng lượng điện ở các tỉnh và thành phố anh em

(1) Chiết Giang khám phá các kịch bản ứng dụng lưu trữ năng lượng và mô hình kinh doanh

Vào tháng 11 năm 2021, Ủy ban Cải cách và Phát triển tỉnh Chiết Giang và Cục Năng lượng tỉnh đã ban hành "Ý kiến ​​triển khai về việc đẩy nhanh ứng dụng trình diễn lưu trữ năng lượng mới ở tỉnh Chiết Giang". Trong ba năm tới, một dự án trình diễn lưu trữ năng lượng mới với công suất 1 triệu kilowatt sẽ được xây dựng trên lưới điện. Năm" và phấn đấu đạt được mục tiêu phát triển của các dự án trình diễn lưu trữ năng lượng mới khoảng 2 triệu kilowatt. Chiết Giang đang tích cực xây dựng khu vực trình diễn cấp tỉnh cho hệ thống điện mới của Lưới điện Nhà nước, khám phá mô hình phát triển lưu trữ năng lượng mới, thích ứng phát triển hệ thống điện mới, tập trung hỗ trợ xây dựng các dự án tích trữ năng lượng mới tập trung, quy mô lớn và phân tán trên nền tảng tổng hợp các dự án tích trữ năng lượng mới cho hệ thống điện. Cung cấp khả năng hỗ trợ công suất và khả năng cạo đỉnh cao. Hiện tại, Chiết Giang đã sản sinh ra các hình thức kinh doanh mới và mô hình mới như vận hành chung "năng lượng mới + lưu trữ năng lượng", lưu trữ năng lượng dùng chung và dịch vụ "một cửa" để lưu trữ năng lượng và kết nối lưới điện, và đã gặt hái được nhiều thành công.

Vào tháng 12 năm 2021, Trạm biến áp 110kV Yueci và Trạm lưu trữ năng lượng 10kV Qianwan ở Quận mới Vịnh Hàng Châu, Ninh Ba đã được đưa vào vận hành thành công. Là nhà máy điện lưu trữ năng lượng đúc sẵn phía lưới đầu tiên ở tỉnh Chiết Giang, nhà máy điện lưu trữ năng lượng Qianwan có diện tích chỉ bằng hai sân bóng rổ, nhưng nó sử dụng pin lithium iron phosphate với mật độ năng lượng cao và tuổi thọ dài, có thể đạt được hiệu quả cao. Lưu trữ năng lượng hiệu quả. Thực hiện sạc và lưu trữ năng lượng trong thời gian tiêu thụ điện thấp điểm và xả vào lưới thông qua các trạm biến áp trong giờ cao điểm, để bù đắp kịp thời khoảng trống và tăng cường tính linh hoạt và an toàn của nguồn cung cấp điện.

(2) Tỉnh Quảng Đông tích cực thúc đẩy phát triển sáng tạo và ứng dụng các công nghệ lưu trữ năng lượng mới

Vào tháng 4 năm 2021, dự án điều chế tần số hỗ trợ lưu trữ năng lượng AGC (Thiết bị điều khiển phát điện tự động) của Công ty Nhiệt điện Thiều Quan Quảng Đông Huadian đã hoàn thành và đi vào hoạt động. Đây là hệ thống lưu trữ năng lượng phía nguồn điện đầu tiên ở Trung Quốc áp dụng giải pháp pin điện áp cao + 1C. China Southern Power Grid tích cực thúc đẩy sự phát triển sáng tạo và ứng dụng các công nghệ lưu trữ năng lượng mới. Việc điều tần chung các tổ máy nhiệt điện có hệ thống lưu trữ năng lượng có ý nghĩa rất lớn nhằm giải quyết hiệu quả tình trạng thiếu nguồn điều tần của lưới điện các khu vực và nâng cao độ tin cậy, an toàn vận hành lưới điện. Dự án được trang bị hệ thống pin lithium iron phosphate với vòng đời dài. Tổng công suất của hệ thống lưu trữ năng lượng là 10 MW/10 MWh. lên đến 88%), phản hồi nhanh và điều chỉnh linh hoạt (0,604 giây để đạt được công suất tối đa), hiệu ứng cân bằng pin vượt trội, dấu chân nhỏ, v.v., thời gian sạc và xả liên tục lên đến 51 phút và tuổi thọ của chu kỳ pin là khoảng 5000 lần. Các chỉ số cốt lõi Cả hai đều đạt mức hàng đầu trong nước.

(3) Dự án trình diễn lưu trữ năng lượng đầu tiên của Sơn Đông chính thức đi vào hoạt động tại Huadian

Vào tháng 12 năm 2021, nhà máy điện điều biến tần số và lưu trữ năng lượng 9 MW/MWh của Nhà máy điện Huadian International Laicheng đã hoàn thành thành công lần vận hành thử thứ 168, đánh dấu việc chính thức vận hành dự án trình diễn lưu trữ năng lượng đầu tiên ở tỉnh Sơn Đông. Laicheng Power Generation đang vận chuyển bốn tổ máy nhiệt điện than 300.000 kilowatt, là nguồn điện quan trọng cho các khu vực chịu tải cao của Lưới điện Luzhong, đồng thời cũng là tổ máy chính để điều chỉnh tần số và cao điểm trong Lưới điện Sơn Đông. Để cải thiện hơn nữa hiệu suất điều tiết của tổ máy và thích ứng với nhu cầu cạnh tranh của thị trường điều chỉnh tần số lưới điện, Laicheng Power Generation đã đầu tư xây dựng một nhà máy điện điều chỉnh tần số lưu trữ năng lượng 9 MW/MWh. Tận dụng lợi thế của việc điều chỉnh lưu trữ năng lượng điện nhanh và có độ chính xác cao, thông qua "điều chỉnh tần số kết hợp lưu trữ lửa" Điều chỉnh sản lượng phát điện theo thời gian thực để đáp ứng sự cân bằng thời gian thực giữa sản lượng phát điện và phía người dùng trọng tải. Sau khi dự án đi vào hoạt động, nó sẽ cải thiện đáng kể hiệu suất điều chỉnh tần số của các tổ máy phát điện Laicheng, tăng thu nhập cho các dịch vụ phụ trợ của doanh nghiệp, cải thiện độ tin cậy vận hành của lưới điện Sơn Đông, tăng khả năng tiêu thụ năng lượng tái tạo và đóng vai trò đẩy nhanh xây dựng hệ thống điện mới lấy năng lượng mới làm chủ đạo. Hiệu quả trình diễn tốt. Điều chỉnh thời gian thực của sản lượng phát điện để đáp ứng sự cân bằng thời gian thực giữa sản lượng phát điện và tải phía người dùng. Sau khi dự án đi vào hoạt động, nó sẽ cải thiện đáng kể hiệu suất điều chỉnh tần số của các tổ máy phát điện Laicheng, tăng thu nhập cho các dịch vụ phụ trợ của doanh nghiệp, cải thiện độ tin cậy vận hành của lưới điện Sơn Đông, tăng khả năng tiêu thụ năng lượng tái tạo và đóng vai trò đẩy nhanh xây dựng hệ thống điện mới lấy năng lượng mới làm chủ đạo. Hiệu quả trình diễn tốt. Điều chỉnh thời gian thực của sản lượng phát điện để đáp ứng sự cân bằng thời gian thực giữa sản lượng phát điện và tải phía người dùng. Sau khi dự án đi vào hoạt động, nó sẽ cải thiện đáng kể hiệu suất điều chỉnh tần số của các tổ máy phát điện Laicheng, tăng thu nhập cho các dịch vụ phụ trợ của doanh nghiệp, cải thiện độ tin cậy vận hành của lưới điện Sơn Đông, tăng khả năng tiêu thụ năng lượng tái tạo và đóng vai trò đẩy nhanh xây dựng hệ thống điện mới lấy năng lượng mới làm chủ đạo. Hiệu quả trình diễn tốt. tăng thu nhập của các dịch vụ phụ trợ doanh nghiệp, nâng cao độ tin cậy vận hành của lưới điện Sơn Đông, tăng khả năng tiêu thụ năng lượng tái tạo và đóng vai trò đẩy nhanh việc xây dựng hệ thống điện mới lấy năng lượng mới làm chủ đạo. Hiệu quả trình diễn tốt. tăng thu nhập của các dịch vụ phụ trợ doanh nghiệp, nâng cao độ tin cậy vận hành của lưới điện Sơn Đông, tăng khả năng tiêu thụ năng lượng tái tạo và đóng vai trò đẩy nhanh việc xây dựng hệ thống điện mới lấy năng lượng mới làm chủ đạo. Hiệu quả trình diễn tốt.

(4) Cảng Liên Vân Cảng hoàn thành và đưa vào vận hành hệ thống tích hợp năng lượng bờ và tích trữ năng lượng đầu tiên ở Trung Quốc

Vào tháng 4 năm 2021, hệ thống tích hợp lưu trữ năng lượng điện trên bờ trong nước đầu tiên đã được hoàn thành và đưa vào hoạt động tại cảng Liên Vân Cảng. Việc phổ biến và ứng dụng công nghệ điện bờ có ý nghĩa rất lớn. Dự án có một nhà máy điện lưu trữ năng lượng với công suất 5 megawatt, có thể đáp ứng nhu cầu tiếp cận nguồn điện trên bờ tổng cộng hơn 10 megawatt hoặc hơn 3 megawatt trong một bến, và có đủ biên độ khi điện bờ đang hoạt động hết công suất, đáp ứng yêu cầu ra vào của nhiều loại tải trọng tác động, ngẫu nhiên khác nhau như cẩu cảng, cẩu giàn. Đẩy mạnh công nghệ điện bờ là giải pháp tốt nhất để giảm thiểu ô nhiễm của tàu tại cảng. Thông qua quá trình chuyển đổi "dầu thành điện", mức tiêu thụ năng lượng của tàu có thể được thay thế trong các lần ghé cảng,