تخزين الكهرباء والطاقة

المصدر: World - nuclear.org

مع نمو مصادر الطاقة المتجددة في الأهمية ، تعد أنظمة تخزين الطاقة الفعالة (ESS) حاسمة لإدارة الطبيعة المتقطعة للرياح والطاقة الشمسية. أصبحت حلول تخزين الطاقة لتطبيقات الشبكات شائعة بشكل متزايد بين مالكي الشبكات ومشغلي النظام والمستخدمين النهائيين. تتيح أنظمة تخزين الطاقة مجموعة واسعة من الاحتمالات وقد توفر حلولًا فعالة لموازنة الطاقة ، والخدمات المساعدة ، وتأجيل استثمارات البنية التحتية.

لا يمكن تخزين الكهرباء نفسها على نطاق واسع ، ولكن يمكن تحويلها إلى أشكال أخرى من الطاقة ، والتي يمكن تخزينها وتحويلها لاحقًا إلى الكهرباء حسب الحاجة. تشمل أنظمة تخزين الكهرباء البطاريات ، والحروف ، والهواء المضغوط ، و hydro المضغوط. إجمالي كمية الطاقة التي يمكن تخزينها في أي نظام محدود. يتم التعبير عن قدرتها على الطاقة في Megawatt - ساعات (MWH) ، ويتم التعبير عن قوتها في MegaWatts (MW أو MWE). يمكن تصميم أنظمة تخزين الكهرباء لتوفير الخدمات المساعدة لنظام النقل ، بما في ذلك التحكم في التردد ، وهو الدور الأساسي لبطاريات مقياس الشبكة - اليوم. لنلقي نظرة فاحصة على خيارات التخزين المختلفة أدناه.

تخزين المياه الضخ

يتضمن التخزين الضخ ضخ المياه الشاقة إلى خزان يمكن إطلاقه منه عند الطلب لتوليد الطاقة الكهرومائية. كفاءة العملية المزدوجة حوالي 70 ٪. يتألف التخزين المضخ من 95 ٪ من التخزين الكبير في العالم - في منتصف- 2016 ، و 72 ٪ من سعة التخزين المضافة في عام 2014. تتمتع Hedro المضخمة بميزة كونها طويلة - إذا لزم الأمر. ومع ذلك ، يتم نشر تخزين البطارية على نطاق واسع ، ووصل إلى حوالي 15.5 جيجاواط متصلة بشبكات الكهرباء في نهاية عام 2020 ، وفقًا لـ IEA. تم إنشاء تخزين الطاقة - في عام 2014 كإجراء مميز لتكنولوجيا الطاقة. نما هذا السوق بنسبة 50 ٪ سنة - على - ، مع بطاريات ليثيوم - البارزة ولكن بطاريات خلية تدفق الأكسدة تظهر الوعد. قد يكون هذا التخزين هو تقليل الطلب على الشبكة ، أو النسخ الاحتياطي ، أو للتحكيم في الأسعار.

تتمتع مشاريع ومعدات التخزين المضخمة بعمر طويل - 50 عامًا ، ولكن من المحتمل أن تكون أكثر ، مقارنة بالبطاريات - من 8 إلى 15 عامًا. يعد تخزين Hedro Hydro الأكثر ملاءمة لتوفير طاقة التحميل الذروة - لنظام يشتمل في الغالب على الوقود الأحفوري و/أو توليد نووي. ليس جيدًا - مناسبًا لملء جيل متقطع وغير مجدولة ولا يمكن التنبؤ به.

توقع تقرير لمجلس الطاقة العالمي في يناير 2016 انخفاضًا كبيرًا في تكلفة غالبية تقنيات تخزين الطاقة من عام 2015 إلى عام 2030. وأظهرت تقنيات البطارية أكبر انخفاض في التكلفة ، تليها الحرارية الحرارية والكامنة الفائقة. أظهرت تقنيات البطارية انخفاضًا من نطاق 100 يورو - 700/mwh في عام 2015 إلى 50 يورو - 190/mwh في عام 2030 - بتخفيض أكثر من 70 ٪ في حد التكلفة العليا في السنوات الـ 15 المقبلة. كبريت الصوديوم ، حمض الرصاص والليثيوم - تقود تقنيات أيون الطريق وفقًا لـ WEC. نماذج التقرير تخزين تتعلق بكل من محطات الرياح والطاقة الشمسية ، وتقييم التكلفة المستوية الناتجة عن التخزين (LCOs) على وجه الخصوص النباتات. ويشير إلى أن عامل التحميل ومتوسط ​​وقت التفريغ عند الطاقة المقدرة هو أحد المحددات المهمة لـ LCOs ، مع تواتر الدورة معلمة ثانوية. بالنسبة إلى Solar - ، كانت حالة التطبيق ذات الصلة تخزينًا يوميًا ، مع وجود ستة- وقت التفريغ في الطاقة المقدرة. للتخزين المتعلق بالرياح ، كانت حالة التطبيق لتخزين لمدة يومين مع تشغيل 24 ساعة في الطاقة المقدرة. في الحالة السابقة ، كان لدى تقنية التخزين الأكثر تنافسية LCOs من 50 إلى 200 يورو/ميجاوات. في الحالة الأخيرة ، كانت التكاليف المستوية أعلى وحساسة لعدد دورات التفريغ سنويًا ، وظهرت "تقنيات قليلة جذابة".

بعد دراسة اثنين - العامين من قبل لجنة المرافق العامة في كاليفورنيا ، أقرت الولاية في عام 2010 تشريعًا يتطلب 1325 ميجاوات من تخزين الكهرباء (باستثناء التخزين الكبير - المقيس) بحلول عام 2024. يحدد التشريع السلطة ، وليس سعة التخزين (MWH) ، مما يشير إلى أن الغرض الرئيسي هو التحكم في التردد. يتمثل الغرض المعلن في التشريع في زيادة موثوقية الشبكة من خلال توفير الطاقة القابلة للإرسال من نسبة متزايدة من مدخلات الطاقة الشمسية والرياح ، واستبدال احتياطي الغزل ، وتوفير التحكم في التردد وتقليل متطلبات سعة الذروة (الحلاقة الذروة). يمكن توصيل أنظمة التخزين بأنظمة الإرسال أو التوزيع ، أو تكون خلف العداد. ينصب التركيز الرئيسي على أنظمة تخزين طاقة البطارية (BESS). قد يؤدي التحكيم في الطاقة إلى تعزيز الإيرادات ، وشراء الذروة - وبيعها لذروة الطلب. أعلنت جنوب كاليفورنيا إديسون في عام 2014 عن خطط لـ 260 ميجاوات من تخزين الكهرباء لتعويض إغلاق المصنع النووي الذي يبلغ 2150 ميجاوات. في حين أن 1.3 جيجاواط في سياق الطلب البالغ 50 جيجاوات في الولاية لن يوفر الكثير من القوة القابلة للإرسال ، إلا أنه كان حافزًا كبيرًا للمرافق.

اتبعت ولاية أوريغون كاليفورنيا ، وفي عام 2015 ، حددت شرطًا للمرافق الأكبر (PGE و Pacificorp) لشراء ما لا يقل عن 5 ميجا واتو واط من التخزين بحلول عام 2020 ، واقترح PGE 39 جيجاوات في عدة مواقع ، بتكلفة 50 إلى 100 مليون دولار. في يونيو 2017 ، أصدرت ماساتشوستس هدفًا قدره 200 ميجاوات في الساعة بحلول عام 2020. في نوفمبر 2017 ، قررت نيويورك تحديد هدف تخزين لعام 2030.

في بعض الأماكن ، يتم استخدام التخزين الذي تم ضخه حتى الخروج من الحمل المولد اليومي عن طريق ضخ المياه إلى سد تخزين عالي أثناء إيقاف تشغيل الساعات الذروة- ، وذلك باستخدام سعة التحميل القاعدة الزائدة - من مصادر التكلفة المنخفضة-. خلال ساعات الذروة ، يمكن إطلاق هذا الماء من خلال التوربينات إلى خزان أقل لتوليد كهربائي Hydro - ، وتحويل الطاقة المحتملة إلى الكهرباء. يمكن أن تكون مضخة عكسية - توربين/محرك - مجموعات المولدات بمثابة مضخات وتوربينات*. يمكن أن تكون أنظمة التخزين التي تم ضخها فعالة في تلبية تغييرات الطلب على الذروة بسبب المنحدر السريع - Up أو Ramp - ، ومربح بسبب الفرق بين ذروة الأسعار بالجملة-. المشكلة الرئيسية بصرف النظر عن الماء والارتفاع هي جولة - كفاءة الرحلة ، والتي تبلغ حوالي 70 ٪ ، لذلك يتم استرداد كل MWH من المدخلات 0.7 ميجاوات فقط. بالإضافة إلى ذلك ، فإن أماكن قليلة نسبيًا لها مجال لسدود التخزين المضخمة بالقرب من حيث هناك حاجة إلى الطاقة.

توربينات Francis هي على نطاق واسع - المستخدمة للتخزين الضخ ولكن لها حد رأس هيدروليكي يبلغ حوالي 600 متر.

ترتبط معظم سعة التخزين المضخمة بسدود كهربائية - على الأنهار ، حيث يتم ضخ المياه مرة أخرى إلى سد تخزين مرتفع. يمكن استكمال مخططات المائيات المدمجة هذه بواسطة Off - Hiver Hydro. هذا يتطلب أزواج من الخزانات الصغيرة في التضاريس الجبلية وانضم إلى أنبوب مع المضخة والتوربينات.

هذا التخطيطي لمشروع Gordon Butte نموذجي لـ OFF - تخزين النهر (Gordon Butte)

لدى الجمعية الدولية للطاقة الكهرومائية أداة تتبع ، تقوم بتعيين المواقع وقدرة الطاقة لمشاريع التخزين الحالية والمخطط لها.

تم استخدام التخزين الضخ منذ العشرينات من القرن العشرين واليوم يتم تثبيت حوالي 160 جيجاوات تخزين تم ضخه في جميع أنحاء العالم ، بما في ذلك 31 جيجاوات في الولايات المتحدة الأمريكية ، و 53 جيجاوات في أوروبا والدوكندنافيا ، و 27 جيجاوات في اليابان و 23 جيجاوات في الصين. هذا يصل إلى حوالي 500 جيجاوات في الساعة يمكن تخزينه-حوالي 95 ٪ من تخزين الكهرباء الكبير في العالم في العالم في منتصف عام 2016 ، و 72 ٪ من هذه الصفة التي تمت إضافتها في عام 2014.توقعات الطاقة العالمية 2016مشاريع 27 جيجاواط من سعة التخزين الضخ التي يتم إضافتها بحلول عام 2040 ، وخاصة في الصين والولايات المتحدة الأمريكية وأوروبا.

من أجل OFF - ، تحتاج الخزانات المقترنة عادةً إلى اختلاف الارتفاع لا يقل عن 300 متر. المناجم المهجورة تحت الأرض لديها بعض الإمكانات كمواقع. في منطقة ليون في إسبانيا ، تخطط Navaleo لنظام Hedro الذي تم ضخه في منجم فحم سابق برأس 710 م وإخراج 548 ميجاوات ، ويتغذى على 1 TWH في السنة مرة أخرى في الشبكة.

على عكس مدخلات الرياح والطاقة الشمسية لنظام الشبكة ، فإن التوليد المائي متزامن وبالتالي يوفر خدمات المساعدة في شبكة الإرسال مثل التحكم في التردد وتوفير الطاقة التفاعلية. عادةً ما يكون لمشروع التخزين المضخم من 6 إلى 20 ساعة من تخزين الخزان الهيدروليكي للتشغيل ، مقارنة مع البطاريات أقل بكثير. عادة ما تكون أنظمة التخزين الضخ أكثر من 100 ميجاوات الطاقة المخزنة.

يعد تخزين Hedro Hydro الأكثر ملاءمة لتوفير طاقة التحميل الذروة - لنظام يشتمل في الغالب على الوقود الأحفوري و/أو توليد نووي بتكلفة منخفضة. إنه أقل ملاءمة بكثير لملء جيل متقطع وغير مجدولة مثل الرياح ، حيث يكون توافر الطاقة الفائض غير منتظم ولا يمكن التنبؤ به.

يقع أكبر منشأة للتخزين في فرجينيا ، الولايات المتحدة الأمريكية ، بسعة 3 جيجاوات و 30 GWH من الطاقة المخزنة. ومع ذلك ، يمكن أن تكون المرافق المفيدة صغيرة جدا. كما أنها لا تحتاج إلى أن تكون تكميلية لمخططات الكهروضوئية الرئيسية ، ولكن يمكنهم استخدام أي فرق في الارتفاع بين الخزانات العلوية والسفلية التي تزيد عن 100 متر إن لم تكن بعيدة جدًا. في Okinawa Seawater يتم ضخها إلى جرف - الخزان العلوي. في أستراليا ، تم النظر في منجم مهجور تحت الأرض لخزان أقل. تخطط إسرائيل لنظام الخزان 344 ميجاوات كوكاف هاياردن -.

في مونتانا ، الولايات المتحدة الأمريكية ، سيستخدم مشروع غوردون بوت ، الذي قام بمبلغ 1 مليار دولار ، 4 × 100 ميجاوات ، في الجزء الأوسط من الدولة ، الطاقة الزائدة من طاقة الذروة 665 ميجاوات في الولاية ، على الرغم من أن هذا أقل قابلية للتنبؤ به من قوة الذروة- المصممة لتزويد قاعدة التوريد -. ستقوم Absaroka Energy ببناء الخزان المرتفع على MESA 312 مترًا فوق الخزان السفلي من عام 2018. وتتوقع توفير 1300 GWH سنويًا ، مع الخدمات المساعدة.

في ألمانيا ، من المتوقع أن يتم تشغيل مشروع Gaildorf Wind and Hydro بالقرب من Münster في عام 2018. ويضم 13.6 ميجاوات من توربينات الرياح و 16 ميجاوات من السعة المائية من التخزين المضاد.

أنظمة تخزين طاقة البطارية

بطاريات تخزين وإطلاق الطاقة الكهروكيميائيا. متطلبات تخزين البطارية هي كثافة الطاقة العالية ، والطاقة العالية ، والحياة الطويلة (شحن - دورات التفريغ) ، وجولة عالية - كفاءة الرحلة ، والسلامة ، والتكلفة التنافسية. المتغيرات الأخرى هي مدة التفريغ ومعدل الشحن. يتم تقديم تنازلات مختلفة من بين هذه المعايير ، مما يؤكد قيود أنظمة تخزين طاقة البطارية (BESS) مقارنة مع مصادر التوليد القابلة للإرسال. تنشأ مسألة عائد الطاقة على Energy المستثمر (EROI) أيضًا ، والتي تتعلق بشدة بالمدة التي تستغرقها البطارية في الخدمة وكيف تتولى كفاءة الرحلة- خلال تلك الفترة.

تتطلب البطاريات نظام تحويل الطاقة (PCS) بما في ذلك العاكس للربط بنظام AC عادي. هذا يضيف حوالي 15 ٪ إلى تكلفة البطارية الأساسية.

أثبتت مشاريع المقياس المختلفة - أن البطاريات جيدة - مناسبة لتنعيم تباين الطاقة من أنظمة الرياح والطاقة الشمسية على مدار دقائق وحتى ساعات ، من أجل تكامل مدة قصير- من هذه الجليد المتجددة في شبكة. كما أظهروا أن البطاريات يمكن أن تستجيب بسرعة وبدقة أكثر من الموارد التقليدية مثل احتياطيات الغزل ونباتات الذروة. نتيجة لذلك ، أصبحت صفائف البطارية الكبيرة تقنية التثبيت المفضلة لتكامل مصادر الطاقة المتجددة- القصيرة. هذه هي وظيفة الطاقة ، وليس في المقام الأول تخزين الطاقة. الطلب على ذلك أقل بكثير من تخزين الطاقة - قدرت ISO في كاليفورنيا الطلب على تنظيم الترددات الذروة لعام 2018 عند 2000 ميجاوات من جميع المصادر.

تحل بعض تثبيتات البطارية محل احتياطي الغزل لعملية قصيرة - مرة أخرى - ، لذلك تعمل كآلات متزامنة افتراضية باستخدام محولات تشكيل الشبكة.

الشبكات الذكية الكثير من المناقشة حول تخزين البطارية فيما يتعلق بالشبكات الذكية. الشبكة الذكية هي شبكة طاقة تعمل على تحسين إمدادات الطاقة باستخدام المعلومات حول كل من العرض والطلب. يقوم بذلك من خلال وظائف التحكم في الشبكة للأجهزة ذات إمكانات الاتصال مثل العدادات الذكية.

ليثيوم - تخزين بطاريات أيون

الليثيوم - بطاريات أيونفي عام 2015 ، تمثل 51 ٪ من سعة نظام تخزين الطاقة ({2}} تم الإعلان عنها حديثًا و86 ٪ من سعة الطاقة ESS المنشورة. تم الإعلان عن ما يقدر بنحو 1،653 ميجاوات من سعة ESS الجديدة في جميع أنحاء العالم في عام 2015 ، مع ما يزيد قليلاً عن واحد - القادم من أمريكا الشمالية. بطاريات الليثيوم - هي التكنولوجيا الأكثر شعبية لأنظمة تخزين الطاقة الموزعة (بحث Navigant). تحتوي بطاريات الليثيوم - على كفاءة التيار المباشر بنسبة 95 ٪ ، حيث انخفضت إلى 85 ٪ عندما يتم تحويل التيار إلى تيار بالتناوب للشبكة. لديهم دورة 2000-4000 وعمر 10-20 سنة ، اعتمادا على الاستخدام.

على مستوى الأسرة ، خلف العداد*، يتم الترويج لتخزين البطارية. هناك توافق واضح بين الطاقة الشمسية الكهروضوئية والبطاريات ، بسبب كونها العاصمة. في ألمانيا ، حيث يبلغ متوسط ​​عامل الطاقة الشمسية PV بنسبة 10.7 ٪ ، تم تجهيز 41 ٪ من المنشآت الكهروضوئية الشمسية الجديدة في عام 2015 مع تخزين البطارية الخلفي- ، مقارنةً بنسبة 14 ٪ في عام 2014. ما يصل إلى 25 ٪ من النفقات الاستثمارية المطلوبة. يتطلب KFW استخدام الكهرباء الكهروضوئية الكافية للاستهلاك والتخزين في الموقع بحيث لا يصل أكثر من نصف الإخراج إلى شبكة الإرسال. وبهذه الطريقة ، يُزعم أن الشبكة من 1.7 إلى 2.5 ضعفًا يمكن التسامح مع السعة الشمسية المعتادة بواسطة الشبكة دون التحميل الزائد. في عام 2016 ، تم الإبلاغ عن 200 ميجاوات من قدرة التخزين المثبت لألمانيا.

لا تعد PV ذات الأعمال المنزلية والصغيرة جزءًا من نظام التوزيع ولكنها محلية بشكل أساسي للمباني ، مع استخدام الكثير من الطاقة المولدة هناك وربما يتم تصدير بعضها إلى النظام من خلال العداد الذي يقاس في الأصل الطاقة المستمدة من الشبكة المراد شحنها.

أكثر من - ثلث بطاريات البطارية 1.5 جيجاواط في عام 2015 كانت بطاريات ليثيوم - ، و 22 ٪ كانت بطاريات الصوديوم -. تقدر وكالة الطاقة المتجددة الدولية (IRENA) أن العالم يحتاج إلى 150 جيجا وات من تخزين البطارية للوفاء بالهدف المرغوب في إيرينا المتمثل في 45 ٪ من الطاقة الناتجة عن مصادر متجددة بحلول عام 2030. في ألمانيا ، زادت الأداة المساعدة المثبتة - تخزين البطارية من حوالي 120 ميجاوات في عام 2016 إلى حوالي 225 ميجاوات في عام 2017.

BESS كبير هو نظام أيون 40 ميجاوات/20 ميجاوات -} في شركة Tohoku Electric Power Company Nishi - Sendai sendai في اليابان ، بتكليف من عام 2015 ، و San Diego Gas & Electric لها 30 ميجاوات/120 ميجاوات ليثوم-}}. كما بدأت شركة Steag Energy Services برنامج تخزين أيون 90 ميجاوات - في ألمانيا (انظر أدناه) ، ويقوم Edison بإعداد مرفق 100 ميجاوات في لونج بيتش ، كاليفورنيا.

في جنوب أستراليا ، تم تثبيت نظام أيون Tesla 100 MW/129 MWH - بجوار مزرعة الرياح التي تبلغ من العمر 309 ميجا وايون بالقرب من جيمستاون - محمية هورنسديل للطاقة (HPR). يتم التعاقد على حوالي 70 ميجاوات من القدرة على حكومة الولاية لتوفير استقرار الشبكة وأمن النظام ، بما في ذلك خدمات التحكم في الترددات (FCAs) من خلال منصة Autobidder في Tesla في الأطر الزمنية من ست ثوان إلى خمس دقائق. السعة 30 ميجاوات أخرى لديها ثلاث ساعات من التخزين ، ويستخدم كتحويل الحمل بواسطة Neoen لمزرعة الرياح المجاورة. لقد أثبت أنه قادر على استجابة سريعة للغاية لـ FCAs ، حيث توفر ما يصل إلى 8 ميجاوات لمدة 4 ثوانٍ قبل أن يتم تخفيض FCAs البطيء عندما انخفض التردد إلى أقل من 49.8 هرتز. في عام 2020 ، تم توسيع المشروع بمقدار 50 ميجاوات/64.5 ميجاوات مقابل 79 مليون دولار بحيث يوفر الآن حوالي نصف الجمود الافتراضي المطلوب في الولاية لـ FCAs.

هناك عدة أنواع من البطارية الليثيوم - ، بعضها ذو كثافة طاقة عالية وشحن سريع لتناسب السيارات (EVs) ، والبعض الآخر مثل الفوسفات الحديد الليثيوم (LifePo₄، المختصرة كـ LFP) ، أثقل ، أقل طاقة - كثيفة ومع عمر دورة أطول. تتضمن مفاهيم تخزين المدة Long - إعادة استخدام بطاريات EV المستخدمة - بطاريات الحياة الثانية-.

الصوديوم - تخزين بطاريات الكبريت (NAS)

صوديوم - بطاريات الكبريت (NAS)تم استخدامها لمدة 25 عامًا وهي راسخة ، وإن كانت باهظة الثمن. كما يحتاجون إلى العمل في حوالي 300 درجة ، مما يعني بعض استهلاك الكهرباء عند الخمول. تكلفة نظام PG & E's 2 MW/14 MWH VACA - Dixon NAS BESS حوالي 11 مليون دولار (5500 دولار/كيلوواط ، مقارنة بحوالي 200 دولار/كيلوواط ، والتي تقدر أن تكون PG & E قد تم كسرها - في عام 2015). عمر الخدمة حوالي 4500 دورة. كانت جولة - كفاءة الرحلة في تجربة 18- 75 ٪. يتم بناء وحدة 4.4 ميجاوات/20 ميجاوات من قبل EWE في Varel في ساكسونيا السفلى ، ألمانيا الشمالية للتكليف في أواخر عام 2018. (إنها جزء من مجموعة - مع بطارية ليثيوم أيون 7.5 ميجاوات/2.5 ميجاوات ، تكلف النبات بأكمله 24 مليون يورو.)

تخزين بطاريات خلايا الأكسدة الأكسدة

بطاريات خلية تدفق الأكسدة والاختزال(RFBs) التي تم تطويرها في السبعينيات تحتوي على شوارد سائلة مفصولة بواسطة غشاء لإعطاء خلايا إيجابية وسلبية - ، ولكل منها قطب كهربائي ، عادةً الكربون. الفرق الجهد يتراوح بين 0.5 و 1.6 فولت في الأنظمة المائية. يتم شحنها وتفريغها عن طريق تخفيض عكسي - تفاعل الأكسدة عبر الغشاء. أثناء عملية الشحن ، تتأكسد الأيونات في القطب الإيجابي (إطلاق الإلكترون) وتخفيض في القطب السلبي (امتصاص الإلكترون). هذا يعني أن الإلكترونات تنتقل من المادة النشطة (المنحل بالكهرباء) من القطب الإيجابي إلى المادة النشطة للقطب السلبي. عند التفريغ ، تنعكس العملية ويتم إطلاق الطاقة. المواد النشطة هي أزواج الأكسدة والاختزال ،i.e.المركبات الكيميائية التي يمكن أن تمتص وإطلاق الإلكترونات.

تستخدم بطاريات تدفق الأكسدة في الفاناديوم (تدفق VRFB أو V -) حالات الأكسدة المتعددة في الفاناديوم لتخزين الشحن وإطلاقه. أنها تتناسب مع تطبيقات ثابتة ، مع العمر الطويل (تقريبا . 15 ، 000 دورة ، أو 'Infinite') ، التفريغ الكامل ، والتكلفة المنخفضة لكل كيلو واتو ساعة مقارنة مع الليثيوم - عند ركوب الدراجات يوميًا أو أكثر. تصبح بطاريات التدفق V - أكثر تكلفة - كلما طالت مدة التخزين - في كثير من الأحيان حوالي أربع ساعات - وأكبر احتياجات الطاقة والطاقة. يقال إن المقياس الاقتصادي للتقاطع هو حوالي 400 كيلو واط ساعة ، والتي يكون من خلالها أكثر اقتصادية من الليثيوم -. كما أنها تعمل في درجة حرارة المحيطة ، لذلك تكون أقل عرضة للحرائق من الليثيوم -. على التكلفة والحجم ، لدى VRFBs تطبيقات شبكة وصناعية رئيسية - تصل إلى مشاريع GWH بدلاً من MWH.

مع طاقة RFBs والطاقة يمكن تحجيمها بشكل منفصل. تحدد الطاقة حجم الخلية أو عدد الخلايا ، ويتم تحديد الطاقة بمقدار وسيط تخزين الطاقة. الوحدات النمطية تصل إلى 250 كيلو واط ويمكن تجميعها حتى 100 ميجاوات. يتيح ذلك تكييف بطاريات تدفق الأكسدة بشكل أفضل مع متطلبات معينة من التقنيات الأخرى. من الناحية النظرية ، لا يوجد حد لمقدار الطاقة ، وغالبًا ما تنخفض تكاليف الاستثمار المحددة مع زيادة نسبة الطاقة/الطاقة ، لأن وسط تخزين الطاقة عادة ما يكون له تكاليف منخفضة نسبيًا.

يحتوي مصنع "Peaker" في الصين على 100 ميجاوات الطاقة الشمسية الكهروضوئية مع VRFB 100 ميجاوات/500 ميجاوات.

كان النتيجة العامة من تجربة PG&E هي أنه إذا تم استخدام البطاريات لتحكيم الطاقة ، فيجب أن تكون مشتركة مع مزارع الرياح أو الشمسية - غالبًا ما تكون بعيدة عن مركز الحمل الرئيسي. ومع ذلك ، إذا تم استخدامها لتنظيم الترددات ، فهي تقع بشكل أفضل بالقرب من مراكز الحمل الحضرية أو الصناعية. نظرًا لأن تدفق إيرادات التحكم في الترددات أفضل بكثير من المراجحة ، فإن المرافق تفضل عادةً وسط المدينة بدلاً من المواقع البعيدة للأصول التي يمتلكونها.

انخفضت تكاليف البطارية الليثيوم - بنسبة اثنين - بين عامي 2000 و 2015 ، إلى حوالي 700 دولار/كيلو واتو واطو ساعة ، مدفوعة من سوق المركبات ، وتوقعت مزيد من التكلفة إلى التكلفة إلى 2025.

قد يتم تصنيف بطاريات الليثيوم - بواسطة كيمياء الكاثودات. مزيج مختلف من المعادن يؤدي إلى خصائص بطارية مختلفة بشكل كبير:

بطارية ليثيوم نيكل الكوبالت من أكسيد الألمنيوم (NCA)-نطاق طاقة محدد (200-250 WH/kg) ، قوة محددة عالية ، مدى الحياة من 1000 إلى 1500 دورة كاملة. مفضل في بعض EVs الممتازة (e.g.تسلا) ، ولكن أغلى من الكيمياء الأخرى.

بطارية ليثيوم نيكل المنغنيز أكسيد الكوبالت (NMC)-نطاق طاقة محدد (140 - 200 WH/kg) ، Lifetime 1000-2000 دورة كاملة. البطارية الأكثر شيوعًا المستخدمة في المركبات الكهربائية الكهربائية والمكونات الكهربائية. انخفاض كثافة الطاقة من NCA ، ولكن العمر الأطول.

بطارية فوسفات الحديد الليثيوم (LFP) - نطاق طاقة محدد (90 - 140 WH/kg) ، دورات Lifetime 2000 الكاملة. طاقة محددة منخفضة قيود للاستخدام في EVs بعيد المدى. يمكن أن يكون مفضلاً لتطبيقات تخزين الطاقة الثابتة ، أو المركبات التي يكون فيها حجم ووزن البطارية أقل أهمية. ذكرت أن تكون أقل عرضة للهروب الحراري والحرائق.

بطارية أكسيد المنغنيز الليثيوم (LMO)-نطاق طاقة محدد (100 - 140 WH/kg) ، Lifetime 1000-1500 Cycles. كيمياء خالية من الكوبالت التي ينظر إليها على أنها ميزة. تستخدم في الدراجات الكهربائية وبعض المركبات التجارية.

تخزين SuperCapacitors

يقوم المكثف بتخزين الطاقة عن طريق شحنة ثابتة بدلاً من رد الفعل الكهروكيميائي. المكثفات الفائقة كبيرة جدًا وتستخدم لتخزين الطاقة التي تخضع لدورات شحن وتفريغ متكررة في تيار مرتفع ومدة قصيرة. لقد تطورت ، واعتقلوا إلى تكنولوجيا البطارية باستخدام أقطاب خاصة والكهارل. تعمل في 2.5 - 2.7 فولت وشحن في أقل من عشر ثوان. التفريغ أقل من 60 ثانية ، وينخفض ​​الجهد تدريجيا. تتراوح الطاقة المحددة من المكثفات الفائقة إلى 30 ساعة/كجم ، أقل بكثير من بطارية ليثيوم أيون.

التناوب مثبتات متزامنة

للتعويض عن نقص الجمود المتزامن في توليد النبات عندما يكون هناك اعتماد كبير على مصادر الرياح والطاقة الشمسية ، يمكن إضافة المكثفات المتزامنة (المزامنة) ، والمعروفة أيضًا باسم المثبتات الدوارة ، إلى النظام. يتم استخدامها للتحكم في التردد والجهد حيث يجب تعزيز استقرار الشبكة بسبب نسبة عالية من المدخلات المتجددة المتغيرة. أنها توفر الجمود المتزامن الموثوق به ويمكن أن تساعد في تثبيت انحرافات التردد من خلال توليد وامتصاص الطاقة التفاعلية. هذه ليست تخزين للطاقة بالمعنى الطبيعي ، ويتم وصفها في صفحة المعلومات على الطاقة المتجددة والكهرباء.

أنظمة البطارية في جميع أنحاء العالم

أوروبا

بلغ إجمالي قدرة التخزين المائية غير المثبتة في أوروبا 2.7 GWH في نهاية عام 2018 ومن المتوقع أن تكون 5.5 GWH بحلول نهاية عام 2020 ، وفقًا لجمعية تخزين الطاقة الأوروبية. ويشمل ذلك أنظمة المنازل ، التي تضم أكثر من - ثلث الإضافات 2019 - 20. تخطط EDF للحصول على 10 جيجا وات من تخزين البطارية في جميع أنحاء أوروبا بحلول عام 2035. في مارس 2020 ، أطلقت إجمالي مشروع بطارية ليثيوم أيون 25 ميجاوات/25 ميجاوات في Mardyck بالقرب من Dunkirk ، ليكون "الأكبر في فرنسا".

تم تنشيط أول وحدات ليثيوم ستة ميجاوات مخطط لها 15 ميجاوات - في برنامج 100 مليون يورو ، 90 ميجاوات في يونيو 2016 في موقع Lünen Coal - في ألمانيا. للتأهل للتشغيل التجاري ، تحتاج البطاريات إلى الاستجابة للمكالمات الآلية في غضون 30 ثانية وتكون قادرة على التغذية - لمدة لا تقل عن 30 دقيقة.

في ألمانيا ، استثمرت RWE 6 ملايين يورو في نظام البطارية أيون 7.8 ميجاوات/7 ميجاوات - في موقع محطة توليد الطاقة Herdecke بالقرب من Dortmund ، حيث تعمل الأداة المساعدة على مصنع تخزين مضخ. وقد عملت منذ عام 2018.

في ألمانيا ، تم تشغيل نظام تخزين البطارية أيون 10 ميجاوات/10.8 ميجاوات - في عام 2015 في فيلدهايم ، براندنبورغ. لديها 3360 ليثيوم - أيون وحدات من LG Chem في كوريا الجنوبية. تقوم وحدة البطارية التي تبلغ قيمتها 13 مليون يورو بمتاجر الطاقة التي تم إنشاؤها بواسطة مزرعة رياح محلية 72 ميجاوات وتم تصميمها لتحقيق الاستقرار في شبكة TSO 50Hertz. كما أنه يشارك في المناقصات الأسبوعية لمحمية التحكم الأولية.

تخطط RWE لبطارية ليثيوم 45 ميجاوات - في لينغن وواحدة 72 ميجاوات في محطات الطاقة في Werne Gersstein بحلول نهاية عام 2022 ، بشكل رئيسي لـ FCAs. تخطط Siemens لبطارية 200 ميجاوات/200 ميجاوات في Wunsiedel في Bavaria لتخزين الطاقة وإدارة الذروة.

قامت الأداة المساعدة الهولندية Eneco و Mitsubishi ، بصفتها Enspireme ، بتثبيت بطارية أيون 48 ميجاوات/50 ميجاوات - في جارديلوند ، ألمانيا الشمالية. تتمثل البطارية في توفير احتياطي أولي للشبكة وتعزيز استقرار الشبكة في منطقة مع العديد من توربينات الرياح ومشاكل احتقان الشبكة.

تم الإبلاغ عن أن مشغلي أنظمة البطاريات الألمانية التي يتم عرضها في سوق احتياطي التحكم الأساسي على أساس أسبوعي تلقوا متوسط ​​سعر 17.8 يورو/ميجاوات خلال 18 شهرًا إلى نوفمبر 2016.

في إسبانيا ، كلفت Acciona محطة للرياح مع BESS في مايو 2017. تم تجهيز مصنع Acciona مع اثنين من أنظمة بطارية Samsung Lithium - ، واحدة توفر 1 ميغاواط/390 كيلوواط ساعة والآخر ينتج 0.7 ميجاوات/700 كيلو وات في الساعة ، متصلة بتوربينات الرياح 3 ميجاوات وعلى الشبكة. يبدو أن كلاهما لديه استجابة للتردد كجزء من دورهما.

في مايو 2016 ، تعاقدت شركة Fortum in Finland على شركة Saft الفرنسية لتزويد نظام تخزين طاقة بطارية أيون بقيمة 2 مليون يورو - كجزء من أكبر مشروع تجريبي على الإطلاق في البلدان Nordic. سيكون له ناتج رمزي يبلغ 2 ميجاوات وقادر على تخزين 1 ميجاوات من الكهرباء ، ليتم تقديمه إلى TSO لتنظيم التردد وتجانس الإخراج. إنه مشابه للنظام الذي يعمل في منطقة أوبي في فرنسا ، وربط مزرعتين للرياح ، إجمالي 18 ميجاوات. نشرت SAFT أكثر من 80 ميجاوات من البطاريات منذ عام 2012.

في المملكة المتحدة ، تم الإبلاغ عن 475 ميجاوات من تخزين البطارية في أغسطس 2019. في هذا ، تراوحت 11 مشروعًا من 10 إلى 87 ميجاوات ، ومعظمها مع عقود استجابة التردد المحسنة.

توفر شركة Renewables Energy Company RES 55 ميجاوات من استجابة التردد الديناميكي من تخزين البطارية الليثيوم - ، إلى الشبكة الوطنية. يحتوي RES بالفعل على أكثر من 100 ميجاوات/60 ميجاوات من تخزين البطارية قيد التشغيل ، ومعظمهم في أمريكا الشمالية.

في المملكة المتحدة ، على جزر أوركني ، يعمل نظام تخزين البطارية أيون 2 ميجاوات/500 كيلو وات. تستخدم محطة الطاقة Kirkwall هذه بطاريات Mitsubishi في حاوية شحن 12.2 مليون ، وتخزن الطاقة من توربينات الرياح.

في سومرست ، يحتوي تخزين الطاقة في Cranborne على نظام تخزين أيون سعة 250 كيلو واط/500 كيلو وات في الساعة. تدعي Tesla أنه يمكن تكوين PowerPacks لتوفير قدرة الطاقة والطاقة للشبكة كأصل مستقل ، مما يوفر تنظيم التردد ، والتحكم في الجهد ، وخدمات احتياطي الغزل. تبلغ وحدة PowerPack Tesla الصناعية القياسية 50 كيلو واط/210 كيلوواط ساعة ، مع كفاءة الرحلة بنسبة 88 ٪ -.

في المملكة المتحدة ، كلفت شركة Statoil تصميم نظام بطارية أيون 1 ميجاوات في الساعة - ، Batwind ، باعتباره تخزينًا على الشاطئ لمشروع Hywind الذي يبلغ 30 ميجاوات في Peterhead ، اسكتلندا. من عام 2018 ، يجب تخزين الإنتاج الزائد ، وخفض تكاليف الموازنة ، والسماح للمشروع بتنظيم مصدر الطاقة الخاص به والتقاط أسعار الذروة من خلال المراجحة.

أمريكا الشمالية

في نوفمبر 2016 ، تم الإبلاغ عن Pacific Gas & Electricity Co (PG&E) في مشروع عرض تقني لمدة 18 شهرًا- لاستكشاف أداء أنظمة تخزين البطارية المشاركة في أسواق الكهرباء في كاليفورنيا. بدأ المشروع في عام 2014 واستخدم PG & E's 2 MW/14 MWH VACA - Dixon و 4 MW Yerba Buena Sodium - أنظمة تخزين البطارية الكبريت لتوفير الطاقة والخدمات المساعدة في كاليفورنيا المستقلة للمشغل (CAISO) والتحكم فيها بواسطة CAISO في هذا السوق. تم إنشاء مشروع Yerba Buena Bess Pilot بقيمة 18 مليون دولار من قبل PG&E في عام 2013 بدعم قدره 3.3 مليون دولار من لجنة الطاقة في كاليفورنيا. ويرتبط Vaca-Dixon Bess بمصنع PG&E للطاقة الشمسية في مقاطعة Solano.

في عام 2017 ، ستستخدم PG&E بطارية Yerba Buena من أجل عرض تقني آخر يتضمن تنسيقًا من موارد الطاقة الموزعة في الطرف الثالث- - مثل نظام الطاقة الشمسية السكنية والتجارية - باستخدام المخالفات الذكية وتخزين البطارية ، يتم التحكم فيها من خلال نظام إدارة موارد الطاقة الموزعة (Derms).

في أغسطس 2015 ، تم التعاقد مع GE لبناء نظام تخزين بطارية ليثيوم أيون 30 ميجاوات/20 ميجاوات لشركاء تخزين الطاقة في Coachella (CESP) في كاليفورنيا ، على بعد 160 كم شرق سان دييغو. تم الانتهاء من مرفق 33 ميجاوات من قبل ZGLOBAL في نوفمبر 2016 ، وسوف يساعد على مرونة الشبكة وزيادة الموثوقية على شبكة منطقة الري الإمبراطورية من خلال توفير التنشئة الشمسية ، وتنظيم التردد ، وموازنة الطاقة ، وقدرة البدء الأسود لتوربينات الغاز المجاورة.

يحتوي San Diego Gas & Electric على ليثيوم 30 ميجاوات/120 ميجاوات - أيون بيس في Escondido ، الذي تم بناؤه بواسطة تخزين الطاقة AES ويتألف من 24 حاوية تضم 400000 بطارية Samsung في ما يقرب من 20،000 وحدة. سيوفر الطلب على الذروة المسائية ، ويحل محل جزئيًا لتخزين غاز Aliso Canyon على بعد 200 كم شمالًا والذي كان لا بد من التخلي عنه في أوائل عام 2016 بسبب تسرب هائل. (تم استخدامه لتوليد الغاز الذروة -.

مرفق تخزين بطارية SDG & E's 30MW في Escondido ، كاليفورنيا. (الصورة: سان دييغو للغاز والكهرباء)

تقوم Southern California Edison ببناء تركيب بطارية 100 ميجاوات/400 ميجاوات للتشكيل في عام 2021 ، ويضم 80،000 بطاريات ليثيوم- في حاويات. مشروع آخر Big SCE المقترح هو تخزين 20 ميجاوات/80 ميجاوات في Altagas Pomona Energy في مصنع San Gabriel Natural Gas -.

المشروع الكبير هو مشروع تخزين البطارية في جنوب كاليفورنيا Edison بقيمة 50 مليون دولار 8 ميجاوات/32 ميجاوات - مشروع تخزين البطارية الأيوني بالاقتران مع مزرعة الرياح 4500 ميجاو ، باستخدام 10،872 وحدة من 56 خلية من LG Chem ، والتي يمكن أن توفر 8 ميجاوات على مدار أربع ساعات. في عام 2016 ، تعاقدت Tesla لتزويد نظام تخزين بطارية أيون بحجم 20 ميجاوات/80 ميجاوات - في جنوب كاليفورنيا من ولاية ميرا لوما من جنوب كاليفورنيا ، للمساعدة في تلبية الطلب اليومي للطلب.

تمت الموافقة على نظام بطاريات كبير جدًا في مصنع توليد الكهرباء في فيسترا في Visstra. قد يكون هذا في نهاية المطاف 1500 ميجاوات/ 6000 ميجاوات ، بدءًا من 182.5 ميجاوات/ 730 ميجاوات في عام 2021. وسوف يستخدم 256 وحدة Megapack Tesla'3 MWH. أبعد من ذلك ، خطط مبدئية. تخطط فيسترا 300 ميجاوات/1200 ميجاوات في مكان آخر.

تم الإبلاغ عن تسلا على أنها تهدف إلى الحصول على 50 GWH عبر الإنترنت بحلول أوائل 2020s.

توظف مزرعة الرياح الجبلية التي يبلغ عددها 98 ميجاوات في ولاية فرجينيا الغربية ، استخدام 32 ميجاوات/8 ميجاوات شبكة - متصل بيس. المصنع مسؤول عن تنظيم التردد واستقرار الشبكة في سوق PJM وكذلك التحكيم. تم إجراء بطاريات ليثيوم - بواسطة أنظمة A123 ، وعندما تم تكليفها في عام 2011 ، كانت أكبر ليثيوم - ion bess في العالم.

في ديسمبر 2015 ، كلف EDF Renewable Energy أول مشروع BESS في أمريكا الشمالية ، بسعة 40 ميجاوات (20 ميجاوات من اللوحات) على شبكة شبكة PJM في إلينوي للمشاركة في أسواق التنظيم والقدرات. تم توفير بطاريات ليثيوم - إلكترونيات الطاقة وإلكترونيات الطاقة من قبل أمريكا ، وتتألف من 11 وحدة حاوية بلغ مجموعها 20 ميجاوات. تمتلك الشركة أكثر من 100 ميجاوات من مشاريع التخزين قيد التطوير في أمريكا الشمالية.

تقوم E.on North America بتركيب اثنين من 9.9 ميجاوات قصيرة - مدة أنظمة بطارية ليثيوم أيون من أجل مزارعها في بيرون ورياح الرياح في تكساس أمواج تخزين مشاريع في غرب تكساس. والغرض هو أساسا للخدمات المساعدة. يتبع المشروع 10 ميجاوات من الحصان الحديدي بالقرب من توكسون ، أريزونا ، بجوار صفيف شمسي 2 ميجاوات.

يستخدم SolarCity 272 Tesla PowerPacks (نظام تخزين ليثيوم -) لمشروعه في جزيرة كاواي في جزيرة كاواي في هاواي ، لتلبية الذروة المسائية. يتم توفير الطاقة إلى تعاونية جزيرة كاواي التعاونية (KIUC) بسرعة 13.9 سنت/كيلوواط لمدة 20 عامًا. تقوم KIUC أيضًا بتكليف مشروع مع مزرعة شمسية 28 ميجاوات ونظام بطارية 20 ميجاوات/100 ميجاوات.

قامت Toshiba بتزويد BESS كبير لهاملتون ، أوهايو ، والتي تضم مجموعة من بطاريات أيون 6 ميجاوات/ 2 ميجاوات -. تتم المطالبة بحياة أكثر من 10000 شحن -.

تقوم Powin Energy و Hecate Energy ببناء مشروعين يبلغ مجموعهما 12.8 ميجاوات/52.8 ميجاوات في أونتاريو ، لمشغل نظام الكهرباء المستقل. ستتألف مجموعة بطارية Powin's Stack 140 من 2 ميجاوات من الأنظمة ، في Kitchener (20 صفيفًا) و Stratford (6 صفائف).

الأداة المساعدة الكبيرة - تخزين الكهرباء هو 4 ميجاواتSodium - بطارية الكبريت (NAS)نظام لتوفير الموثوقية المحسنة وجودة الطاقة لمدينة بريسيدو في تكساس. تم تنشيطه في وقت مبكر من عام 2010 لتوفير الظهر السريع - لسعة الرياح في شبكة ERCOT المحلية. يتم استخدام بطاريات الكبريت الصوديوم - على نطاق واسع في مكان آخر لأدوار مماثلة.

في مرسى ، ألاسكا ، يتم استكمال نظام بطارية 2 ميجاوات/0.5 ميجاوات من قبل دولاب الموازنة ، للمساعدة في استخدام طاقة الرياح.

تقوم شركة Avista Corp في ولاية واشنطن ، شمال غرب الولايات المتحدة ، بشراء 3.6 ميجاواتبطارية تدفق الأكسدة الفاناديوم (VRFB)لتحميل التوازن مع مصادر الطاقة المتجددة.

تعاقد ISO في أونتاريو 2 ميغاواط- بطارية تدفق الأكسدة الحديدمن Vizn Energy Systems.

شرق آسيا

دعت لجنة التنمية والإصلاح الوطنية في الصين (NDRC) إلى عدة 100 ميجاواتبطارية تدفق الأكسدة الفاناديوم (VRFB)عمليات التثبيت بحلول نهاية عام 2020 (بالإضافة إلى وحدة تخزين طاقة الهواء المضغوطة بحجم 10 ميجاوات/100 ميجاوات ، ووحدة تخزين طاقة حذافة من الدرجة 10 ميجاوات/1000 ميجا ج 1 عامًا ، وجهاز تخزين طاقة بطارية 100 ميجاوات -.

تقوم Rongke Power بتركيب 200 ميجاوات/800 ميجاوات VRFB في داليان ، الصين ، مدعيا أنها أكبر العالم. إنه لتلبية الذروة للطلب ، وتقليل تقليص مزارع الرياح القريبة ، وتعزيز استقرار الشبكة وتوفير سعة بداية سوداء من Mid- 2019. يخطط Rongke 2 GW/YR Factory في 2020s. يخطط Pu Neng في بكين إنتاجًا واسع النطاق لـ VRFBS ، وحصل على عقد في نوفمبر 2017 لبناء وحدة 400 ميجاوات. قدمت Sumitomo 15 ميجاوات/60 ميجاوات VRFB ل Hepco في اليابان ، بتكليف في عام 2015.

تقوم VRB Energy في الصين بتطوير العديد من مشاريع بطارية خلايا التدفق: مقاطعة تشينغهاي ، 2 ميجاوات/10 ميجاوات لتكامل الرياح ؛ مقاطعة هوبي ، 10 ميغاواط/50 ميجاوات التكامل الكهروضوئية النمو إلى 100 ميجاوات/500 ميجاوات ؛ Lianlong Province ، 200 MW/800 MWH Integration ؛ Jiangsu 200 MW/1000 MWH تكامل الرياح البحرية.

تعاقدت Hokkaido Electric Power على Sumitomo Electric Industries لتزويد نظام تخزين طاقة بطارية التدفق في مزرعة الرياح في شمال اليابان. سيكون هذا بطارية Vanadium Redox Flow (VRFB) التي تبلغ مساحتها 17 ميجاوات/51 ميجاوات قادرة على التخزين لمدة ثلاث ساعات ، مستحقة على الإنترنت في عام 2022 في Abira ، مع عمر التصميم لمدة 20 عامًا. تدير Hokkaido بالفعل 15 ميجاوات/60 ميجاوات VRFB التي تم إنشاؤها أيضًا بواسطة Sumitomo Electric ، في عام 2015.

أستراليا

في جنوب أستراليا ، يعد محمية Hornsdale Power Reserve نظامًا ليثيومًا 150 ميجاوات/194 ميجاوات - بجوار مزرعة الرياح التي يبلغ عددها 309 ميجا وايون بالقرب من جاميستاون. يتم التعاقد على حوالي 70 ميجاوات من القدرة على حكومة الولاية لتوفير استقرار الشبكة وأمن النظام ، بما في ذلك خدمات التحكم في الترددات (FCAS). تفاصيل أكمل فيأنظمة تخزين طاقة البطاريةالقسم أعلاه.

في فيكتوريا ، تقوم نيوين ببناء بطارية كبيرة تبلغ 300 ميجاوات/450 ميجاوات في الفيكتوري بالقرب من جيلونج. لدى Neoen عقد خدمات شبكة 250 ميجاوات مع مشغل سوق الطاقة الأسترالي (AEMO) للمساعدة في استقرار الشبكة و "فتح المزيد من الطاقة المتجددة" مع FCAs. تم التعاقد مع Tesla لتزويد النظام وتشغيله ، الذي يتكون من 210 Tesla Megapacks ، المتوقع على الإنترنت بحلول عام 2022. خلال الاختبار الأولي في نهاية يوليو 2021 ، اشتعلت النيران في واحدة من Tesla Megapacks.

قامت نيوين ببناء بطارية 20 ميجاوات/34 ميجاوات مكملة بمزرعة رياح 196 ميجا بايت في ستويل في فيكتوريا ، لمركز بولجانا الأخضر.

في فيكتوريا ، تقع بطارية 30 ميجاوات/30 ميجاوات التي توفرها Fluence بالقرب من بالارات ، وفي Gannawarra بالقرب من Kerang منذ عام 2018 ، تم دمج بطارية Tesla Powerpack 25 ميجاوات في الساعة مع مزرعة شمسية تبلغ 50 ميجاوات.

في جنوب أستراليا ، تم اقتراح محطة ليون كهروضوئية تبلغ 330 ميجاوات من قبل مجموعة ليون ، مخطط تخزين الطاقة الشمسية في مورغان ، لدعم بطارية 100 ميجاوات/400 ميجاوات ، مع تقدير التكلفة عند 700 مليون دولار و 300 مليون دولار على التوالي. بالقرب من منجم السد الأولمبي في الشمال من الولاية ، يتم اقتراح مشروع Kingfisher الذي يبلغ طوله 120 ميجاوات بالإضافة إلى 100 ميجاوات/200 ميجاوات من قبل مجموعة Lyon ، من المحتمل أن تكون تكلفة 250 مليون دولار و 150 مليون دولار على التوالي.

تعاقدت AGL على Wärtsilä لتزويد بطارية فوسفات الحديد الليثيوم (LFP) 250 ميجاوات/250 ميجاوات في غاز الجزيرة Torrens - بالقرب من أديلايد لاستخدامها من 2023. قد يتم توسيعها إلى 1000 ميجاوات.

تم التخطيط للبطارية الكبيرة التي تبلغ 100 ميجاوات/100 ميجاوات في جنوب أستراليا بالتزامن مع مشروع Cultana 280 MW Solar PV لخدمة Whyalla Steelworks.

يتم بناء بطارية التدفق الأولى في أستراليا - في NeuroDla ، على بعد 430 كم شمال أديليد. سيتم توفيره بواسطة Invinity ولديه سعة 2 ميجاوات/8 ميجاوات لتوفير مكملات الذروة المسائية والخدمات الإضافية ، التي يتم شحنها بواسطة صفيف شمسي 6 ميجاوات. وحدات VRFB الفردية هي 40 كيلوواط.

في كوينزلاند في Wandoan South ، يتم تثبيت بطارية 100 ميجاوات/150 ميجاوات في Vena Energy.

في كوينزلاند ، بالقرب من Lakeland ، جنوب Cooktown ، سيتم استكمال مصنع الطاقة الشمسية 10.4 ميجاوات مع بطارية أيون 1.4 ميجاوات/5.3 ميجاوات من الليثيوم - كحافة مجموعة الشبكة - ، مع وضع الجزيرة أثناء ذروة المساء. ستستخدم مصنع Conergy Hybrid Energy Storage Plant ، ومن المقرر عبر الإنترنت في عام 2017. سيؤدي المشروع الذي تبلغ تكلفته 42.5 مليون دولار إلى تقليل الحاجة إلى ترقية الشبكة. يشارك BHP Billiton في المشروع كأنه النموذج الأولي لمواقع الألغام عن بُعد. هذه الأنظمة الأخرى في مناجم ديجروسا وويبا.

في Northwest Australia ، تعمل بطارية أيون 35 ميجاوات/11.4 ميجاوات - منذ سبتمبر 2017 على شبكة خاصة تقدم مناجم ، إلى جانب مصنع {5- الذي تم إطلاقه بطيئًا. وقد ساعد ذلك مع التحكم في التردد واستقرار الشبكة الصغيرة. مع الإضافة المقترحة من 60 ميجاوات من السعة الشمسية ، يتم تصور البطارية الثانية.

في Tom Price في Pilbara تعمل بطارية بطارية 45 ميجاوات/12 ميجاوات كآلة متزامنة افتراضية ، لتحل محل احتياطي الغزل في توربينات الغاز. كما يتم تثبيت بطارية Hitachi 50 ميجاوات/75 ميجاوات. تعمل بطارية 35 ميجاوات/12 ميجاوات بالفعل في مكان قريب في جبل نيومان.

بلدان أخرى

في رواندا ، يتم التعاقد مع 2.68 ميجاوات من تخزين البطارية من Tesvolt في ألمانيا لتوفير الشبكة مرة أخرى - للري الزراعي ، Off - ، باستخدام Samsung Lithium - في Modules 4.8 كيلووات. يدعي Tesvolt 6000 دورة شحن كاملة مع عمق التفريغ بنسبة 100 ٪ على مدى 30 عامًا من عمر الخدمة.

تقنيات البطارية الأخرى (من الليثيوم - أيون)

تم وصف بطاريات تدفق الفاناديوم NB وبطاريات الكبريت في قسم أنظمة تخزين طاقة البطارية أعلاه.

يحتوي Redflow على مجموعة من وحدات بطارية تدفق بروميد الزنك (ZBM) والتي يمكن تثبيتها فيما يتعلق بالإمداد المتقطع وقادرة على التفريغ العميق والشحن اليومي. فهي أكثر متانة من نوع الليثيوم - ، وتتراوح إنتاجية الطاقة المتوقعة لوحدات ZBM الأصغر إلى 44 ميجاوات. تتكون وحدات BARGE - بطارية (LSB) 60 بطاريات ZBM-3 التي توفر ذروتها 300 كيلوواط ، 240 كيلو واط ، في 400-800 فولت وتزويد 660 كيلو واط ساعة.

يستخدم EOS Energy Storage في الولايات المتحدة znythبطارية الزنك المائيةمع كاثود هجينة الزنك ، ومُحسّن لدعم شبكة المرافق ، مما يوفر تصريفًا مستمرًا من 4 إلى 6 ساعات. وهي تضم 4 كيلو واط في الساعة تشكل 250 كيلو واط/1 ميجاوات ونظام فرعي ونظام كامل ميغاواط/4 ميجاوات. في سبتمبر 2019 ، أعلنت EOS و HOLTEC International عن تشكيل Power Hi - ، وهو مشروع مشترك لإنتاج بطاريات الزنك المائية بشكل جماعي من أجل تخزين الطاقة الصناعي - ، بما في ذلك تخزين فائض الطاقة من مفاعلات SMR-160 الصغيرة في Holtec ، لتوصيل الطاقة إلى الجافة أثناء الطلب على الذروة.

Duke Energy يختبر أHybrid Ultracapacitor - تخزين البطاريةالنظام (HESS) في ولاية كارولينا الشمالية ، بالقرب من تركيب شمسي 1.2 ميجاوات. تستخدم بطارية 100 كيلوواط/300 كيلو واط ساعة كيمياء أيون هجين مائي مع إلكتروليت الماء المالح والفاصل القطني الاصطناعي. Rapid - استجابة ultracapacitors تنعيم تقلبات الحمل.

Lower - التكلفةالرصاص - بطاريات الحمضتستخدم أيضًا على نطاق واسع على نطاق المرافق الصغيرة ، مع استخدام البنوك التي تصل إلى 1 ميجاوات لتثبيت توليد الطاقة في مزرعة الرياح. هذه أرخص بكثير من الليثيوم - ، بعضها قادر على ما يصل إلى 4000 دورة تفريغ عميقة ، ويمكن إعادة تدويرها بالكامل في نهاية الحياة. يجمع ecoult UltraBattery بين صمام - منظمة - الحمض (vrla) بطارية مع ultracapacitor في خلية واحدة ، مما يعطي - -. تم تكليف نظام فائق الكيلومتر البالغ 250 كيلو واط/1000 كيلو واط ساعة مع 1280 بطاريات ECOULT في سبتمبر 2011 في مشروع تخزين الطاقة PNM في Albuquerque ، نيو مكسيكو ، بواسطة S&C Electric فيما يتعلق بنظام ضوئي شمسي 500 كيلو وات ، في المقام الأول لتنظيم الجهد. أكبر نظام تخزين البطارية في أستراليا - هو 3 ميغاواط/1.5 ميجاوات في جزيرة كينج.

جامعة ستانفورد تقوم بتطويرالألومنيوم - أيون البطارية، مع المطالبة بتكلفة منخفضة ، انخفاض قابلية التشهير وعالية - سعة تخزين الشحن أكثر من 7500 دورة. يحتوي على أنود الألمنيوم وكاثود الجرافيت ، مع المنحل بالكهرباء الملح ، ولكنه ينتج جهد منخفض فقط.

الأسرة - مقياس Bess

في مايو 2015 ، أعلنت Tesla عن وحدة تخزين بطارية منزلية من 7 أو 10 كيلو وات ساعة لتخزين الكهرباء من مصادر الطاقة المتجددة ، باستخدام بطاريات ليثيوم - تشبه تلك الموجودة في سيارات تسلا. سيقدم 2 كيلوواط ويعمل في 350 - 450 فولت. سيتم بيع نظام PowerWall للمثبتين بسعر 3000 دولار لوحدة 7 كيلو وات في الساعة أو 3500 دولارًا لمدة 10 كيلو وات ساعة ، على الرغم من توقف الخيار الأخير على الفور وتخفيضه السابق إلى 6.4 كيلو واط وتخزين 3.3 كيلوواط. على الرغم من أن هذا أمر محلي بوضوح ، إذا تم تناوله على نطاق واسع ، فسيكون لها آثار على الشبكة. تطالب Tesla بـ 15 درجة مئوية/كيلوواط ساعة للاستفادة من التخزين ، بالإضافة إلى تكلفة تلك الطاقة المتجددة في البداية ، مع ضمان 10 سنوات و 3650 دورة يغطي انخفاض الإنتاج إلى 3.8 كيلو واط في السنة في السنة الخامسة ، إجمالي 18000 كيلو واط في الساعة.

في المملكة المتحدة ، توفر Powervault بطاريات متنوعة للاستخدام المنزلي ، وخاصةً مع الطاقة الشمسية الكهروضوئية ولكن أيضًا بهدف التوفير مع العدادات الذكية. بطارية الحمض 4 كيلو وات ساعة - هي المنتج الأكثر شعبية عند 2900 جنيه إسترليني مثبت ، على الرغم من أن البطاريات الفعلية تحتاج إلى استبدال كل خمس سنوات. تبلغ تكلفة وحدة أيون 4 كيلو وات في الساعة - 3900 جنيهًا إسترلينيًا مثبتة ، وتتراوح المنتجات الأخرى من 2 إلى 6 كيلو وات ساعة ، بتكلفة ما يصل إلى 5000 جنيه إسترليني مثبتة.

في أبريل 2017 ، كانت LG Chem تقدم مجموعة من البطاريات في أمريكا الشمالية ، كلاهما منخفض - والجهد العالي-. لديها 48 بطاريات فولت مع 3.3 و 6.5 و 9.8 كيلو وات في الساعة ، و 400 بطاريات فولت مع 7.0 و 9.8 كيلو واط ساعة.

المحلي - المستوى الليثيوم - قد يخضع أيون لقيود النار التي لا تمنع الوحدات التي يتم ربطها بجدران المسكن.

تخزين طاقة الهواء المضغوط

يتم تجربة تخزين الطاقة مع الهواء المضغوط (CAES) في الكهوف الجيولوجية أو الألغام القديمة كتقنية تخزين كبيرة نسبيًا - ، باستخدام الضواغط الغازية - المطلقة أو الكهربائية ، يتم إلقاؤها بالحرارة الدائرية (هذا هو الجهاز المخالف). عند إصداره (مع التسخين للتعويض عن التبريد الأديبي) ، فإنه يعمل على تشغيل التوربينات الغازية مع حرق إضافي للوقود ، ويستخدم العادم للتسخين. إذا تم تخزين الحرارة adiabatic من الضغط واستخدامها لاحقًا للتسخين ، فإن النظام هو CAES (A- CAES).

يمكن أن تصل منشآت CAES إلى 300 ميجاوات ، مع حوالي 70 ٪ من الكفاءة. يمكن لسعة CAES حتى الإنتاج من مزرعة الرياح أو 5-10 ميجاوات من سعة الطاقة الشمسية الكهروضوئية وجعلها قابلة للإرسال جزئيًا. يعمل نظامان لـ CAES السكريان ، في ألاباما (110 ميجاوات ، 2860 ميجاوات) وألمانيا (290 ميجاوات ، 580 ميجاوات) ، وآخرون قاموا بتجربة أو تم تطويره في أماكن أخرى في الولايات المتحدة الأمريكية.

تتمتع البطاريات بكفاءة أفضل من CAEs (الناتج كنسبة من كهرباء المدخلات) ولكنها تكلف أكثر لكل وحدة من السعة ، ويمكن أن تكون أنظمة CAES أكبر بكثير.

تقوم شركة Duke Energy وثلاث شركات أخرى بتطوير مشروع 1200 ميجاوات ، 1.5 مليار دولار في ولاية يوتا ، ومساعداً إلى مزرعة رياح 2100 ميجاوات ومصادر أخرى قابلة للتجديد. هذا هو مشروع تخزين الطاقة Intermountain ، باستخدام كهوف الملح. يستهدف المدة لمدة 48 ساعة للتفريغ لسد فجوات المتقطع ، وبالتالي يبدو أكثر من 50 جيجاوات. قد يخزن الموقع أيضًا فائض الطاقة الشمسية المنقولة من جنوب كاليفورنيا. سيتم بناؤه في أربع مراحل 300 ميجاوات.

تخطط تخزين الطاقة الكهروضوئية مشروع CAES 550 GWH/YR في لارن ، أيرلندا الشمالية.

في الولايات المتحدة الأمريكية ، يتم تكييف مشروع Gill Ranch CAES ليكون مصنعًا مضغوطًا لتخزين طاقة الغاز (CUGES) ، مع تخزين الغاز الطبيعي بدلاً من تخزين الهواء تحت الضغط. يتم تخزين الغاز في حوالي 2500 رطل و 38 درجة. يتطلب التمدد لضغط خط الأنابيب 900 رطل / بوصة مربعة التسخين لتجنب تكوين الماء السائل والهيدرات.

لدى Toronto Hydro مع Hydrostor مشروع تجريبي يستخدم الهواء المضغوط في Bladders 55m تحت الماء في بحيرة أونتاريو ليحقق 0.66 ميجاوات على مدى ساعة واحدة.

التخزين المبرد

تعمل التكنولوجيا عن طريق تبريد الهواء لأسفل إلى - 196 ، وعندها تتحول إلى سائل للتخزين في خزانات الضغط المنخفضة-. يؤدي التعرض لدرجات الحرارة المحيطة إلى التغويز السريع وتوسيع 700 مرة في الحجم ، ويستخدم لدفع التوربينات وخلق الكهرباء دون احتراق. تخطط Highview Power في المملكة المتحدة لمرفق "Air Liquid Air" بحجم 50 ميجاوات/250 ميجاوات في موقع محطة توليد الطاقة المهجورة ، استنادًا إلى مصنع تجريبي في Slough ومصنع مظاهرة بالقرب من مانشستر. يمكن تخزين الطاقة لأسابيع (بدلاً من الساعات بالنسبة للبطاريات) بتكلفة متوقعة تبلغ 110 جنيهًا إسترلينيًا/ميجاوات (142 دولارًا/ميجاوات) لنظام لمدة 10 ساعات و 200 ميجاوات/2 جيجاوات ساعة.

التخزين الحراري

كما هو موضح في القسم الفرعي الحراري الشمسي لورقة الطاقة المتجددة WNA ، تستخدم بعض مصانع CSPالملح المنصهرلتخزين الطاقة بين عشية وضحاها. تدعي إسبانيا 20 ميجا واتوغرام الجيوماسولار أنها أول قاعدة قريبة في العالم - تحميل مصنع CSP ، مع عامل قدرة 63 ٪. يستخدم مصنع 200 ميجاوات أنداسول أيضًا تخزين حرارة الملح المنصهرة ، وكذلك سولانا 280 ميجاوات في كاليفورنيا.

قدم مطور واحد من مفاعل الملح المنصهر (MSR) ، Moltex ، مفهوم تخزين حرارة الملح المنصهر (GridReserve) لتكملة مصادر الطاقة المتجددة المتقطعة. يقترح Moltex مفاعل ملح مستقر 1000 ميجاوات يعمل بشكل مستمر ، مما يحول الحرارة عند حوالي 600 درجة في فترات الطلب المنخفض على تخزين ملح النترات (كما هو مستخدم في نباتات CSP الشمسية). خلال فترات الطلب المرتفع ، يمكن مضاعفة إنتاج الطاقة إلى 2000 ميجاوات باستخدام الحرارة المخزنة لمدة تصل إلى ثماني ساعات. يُزعم أن متجر الحرارة يضيف فقط 3 جنيهات إسترلينية/ميجاوات إلى التكلفة المستوية للكهرباء.

يتم تطوير شكل آخر من أشكال تخزين الحرارة في جنوب أستراليا ، حيث تستخدم شركة 1414 (14D)السيليكون المنصهر. يمكن أن تخزن العملية 500 كيلو وات في الساعة في مكعب 70 سم من السيليكون المنصهر ، حوالي 36 مرة مثل Powerwall في تسلا في نفس المساحة. إنه يفرغ من خلال جهاز التبادل - مثل محرك ستيرلنغ أو توربينات ويعيد تدوير الحرارة. ستكلف وحدة 10 ميجاوات حوالي 700،000 دولار. (1414 درجة هي نقطة انصهار السيليكون.) سيكون التوضيح TESS في مشروع Aurora Solar Energy بالقرب من بورت أوغستا ، جنوب أستراليا.

أيضا في أستراليا ، تسمى مادة مختلطةسبيكة الفجوة في سوء الفجوة (MGA)يخزن الطاقة في شكل حرارة. تتألف MGA من كتل صغيرة من المعادن المخلوطة ، والتي تتلقى الطاقة الناتجة عن مصادر الطاقة المتجددة مثل الطاقة الشمسية والرياح التي هي فائض للطلب على الشبكة وتخزينها لمدة تصل إلى أسبوع. يتم اقتباس تكلفة 35 دولارًا/كيلوواط ساعة ، أقل بكثير من بطاريات ليثيوم - ، ولكن لديها وقت استجابة أبطأ من البطاريات - 15 دقيقة. يتم إطلاق الحرارة لتوليد البخار ، وربما في مصانع الفحم المُعاد معاد تشغيلها -. تم إيقاف شركة MGA Thermal من جامعة نيوكاسل ، واستخدام منحة فيدرالية تقوم ببناء مصنع للتصنيع التجريبي. لديها العديد من الأنظمة التي يتم تطويرها لدرجات حرارة من 200 درجة إلى 1400 درجة.

شكل آخر من أشكال تخزين الطاقة هو الجليد.طاقة الجليدلديه عقود من جنوب كاليفورنيا إديسون لتوفير 25.6 ميجاوات من تخزين الطاقة الحرارية باستخدام نظام الدب الجليدي الخاص به ، متصل بوحدات تكييف الهواء الكبيرة. هذا يجعل الجليد في الليل عندما يكون الطلب على الطاقة منخفضًا ، ثم يستخدمه لتوفير التبريد أثناء النهار بدلاً من ضواغط تكييف الهواء ، وبالتالي تقليل الطلب على الذروة.

تخزين الهيدروجين

في ألمانيا ، كلفت شركة Siemens مصنع تخزين الهيدروجين 6 ميجاوات باستخدامغشاء تبادل البروتون (PEM)التكنولوجيا لتحويل طاقة الرياح الزائدة إلى الهيدروجين ، لاستخدامها في خلايا الوقود أو إضافتها إلى إمدادات الغاز الطبيعي. يعد المصنع في Mainz أكبر تثبيت PEM في العالم. في أونتاريو ، عقدت هيدروجينات Hydrogenics مع شركة E.ON الألمانية لإنشاء منشأة PEM 2 ميجاوات تم تشغيلها في أغسطس 2014 ، وتحويل المياه إلى الهيدروجين من خلال التحليل الكهربائي.

تبلغ كفاءة التحليل الكهربائي لخلايا الوقود إلى الكهرباء حوالي 50 ٪.

تعمل San Diego Gas & Electric مع Gencell الإسرائيلي لتثبيت 30 Gencell G5RX Back - في محطات الوقود. هذه هي هيدروجين - خلايا الوقود القلوية القائمة على إخراج 5 كيلو وات. وهي مصنوعة في إسرائيل ، وتستخدم هناك من قبل شركة إسرائيل الكهربائية.

التخزين الحركي

حذقاتتخزين الطاقة الحركية وقادرة على عشرات الآلاف من دورات إعادة الشحن.

تعاقدت ISO في Ontario لنظام تخزين دولاب الموازنة من NRSTOR Inc. تقوم شركة Hawaiian Electric Co بتركيب نظام الموازنة 80 كيلو واط في الساعة من حركية العنبر لشبكة OAHU الخاصة بها ، وهذا هو وحدة واحدة يحتمل أن تكون من عدة. عادةً ما يتم استخدام عوامل الطيران ، التي تخزن الطاقة الحركية جاهزة للعودة إلى الكهرباء ، للتحكم في الترددات بدلاً من تخزين الطاقة ، فهي توفر الطاقة على مدى فترة قصيرة نسبيًا ويمكن لكل منها ما يصل إلى 150 كيلو واط ساعة. Amber Kinetics يدعي أربعة - القدرة على التفريغ ساعة.

تقوم ألمانيا بتصنيع وحدات Durastor التي لها قدرات من عشرات الكيلووات حتى حوالي ميجاوات. تتراوح التطبيقات من الكبح المتجدد للقطارات إلى خدمات مزرعة الرياح.

يكون الاستخدام الرئيسي لـ flywheels في مزود الطاقة غير المقطوع Diesel Dotary (DRUPS) تعيين - ، مع 7 - 11 ثانية - من خلال وظيفة متزامنة أثناء بدء تشغيل مولد ديزل متكامل بعد فشل إمدادات mains. هذا يعطي الوقت -e.g.30 ثانية - للديزل العادي مرة أخرى - حتى تبدأ.