De stocare a energiei cinetice, NPK - echipamente eenrgeticheskoe

Revizuirea tehnologiilor de stocare a energiei electrice existente

În prezent, problema utilizării eficiente a energiei electrice este o sarcină urgentă pentru toate domeniile de activitate. O modalitate de a îmbunătăți eficiența energetică poate fi utilizarea sistemelor, acumularea generator de energie și o furnizează cel puțin rețeaua necesară. Sistemele avansate de stocare a energiei sunt în măsură să rezolve diverse probleme de stocare a energiei și de conversie, punerea în aplicare a condițiilor optime de funcționare ale consumatorilor de furnizare de echipamente cu setări non-implicite.

Printre functiile cheie de stocare pot fi identificate:

• Capacitatea de a echilibra sarcina pe listele de rețea;
• Implementarea sistemului de fiabilitate pentru consumatori;
• Asigurarea de aprovizionare neîntreruptă a instalațiilor critice, centrale electrice auxiliare și substații;
• Smoothing putere oscilație, stabilizarea sistemelor de generare cu emisii reduse de inerție distribuită.

în viitor, stocarea energiei electrice va fi un element esențial al inteligente (activ-adaptive) rețele de ultimă generație, fără de care este imposibil de creștere calitativă în continuare a economiei.

Principalele tipuri de unități:

În prezent, există mai multe clasificări diferite de stocare a energiei electrice. Cu toate acestea, din punct de vedere practic, cea mai precisă reprezentare a clasificării pe unități electrochimice și fizice. Primul - electric energie este transformată în substanțe chimice, energetice din urmă - în energie mecanică.

Prin stocarea energiei electrochimice includ:

dispozitive de stocare a energiei bazate pe condensatori moleculare.

Unitățile fizice sunt două tipuri de sisteme de putere:

de stocare a energiei gravitațională (PSP);

de stocare a energiei cinetice (volant).

dispozitive de stocare a energiei,

baterii plumb-acid

Acest sistem electrochimic este una dintre cele mai frecvente dintre bateriile în vederea ieftinătate sale, tehnologia de producție a deșeurilor și experiența îndelungată de funcționare. În baterii plumb-acid (în continuare CAS) electrolit este o soluție de acid sulfuric, substanța activă a plăcilor pozitive - PbO2 plumb bioxid, plăcile negative, - plumb spongioasă Pb.

Bateriile plumb-acid sunt distribuite pe scară largă, cu toate acestea, împreună cu avantajele și au dezavantaje semnificative - consum redus de energie (la un nivel de 10-30 Wh / kg), un mic număr de cicluri de încărcare / descărcare în și adâncimea admisibilă scăzută de descărcare de cele mai multe soiuri.

În prezent bateriei având caracteristici îmbunătățite de viață, ajungând la 3000 de cicluri la 50% adâncime de descărcare. Cu toate acestea, prețul acestor baterii este mai mare decât cea a sistemelor standard.

baterii nichel-cadmiu

baterii nichel-cadmiu sunt, de asemenea, cunoscut pentru o lungă perioadă de timp. Principiul de funcționare se bazează pe formarea de hidroxid de cadmiu la hidroxid de nichel și anod - catod. Consumul lor de energie este de aproape două ori mai mare decât cea a CAS, acestea sunt eficiente la temperaturi joase, de încărcare și descărcare admisibile curenții sunt, de asemenea, în mod substanțial mai mari. Aceste avantaje permit bateriilor nichel-cadmiu sunt utilizate pe scară largă în transporturi, aviație și sisteme de staționare, în ciuda faptului că acestea sunt mai scumpe.

Cu toate acestea, baterii nichel-cadmiu sunt inerente într-un astfel de dezavantaj ca un efect de memorie - consumul de energie scade drastic la încărcarea completă sau nu taxa pentru recuperarea acestuia necesită algoritmi speciali de încărcare. ele sunt, de asemenea, cele mai critice de toate tipurile de baterii electrochimice la conformitatea exactă cu cerințele pentru funcționarea corectă.

Bateriile de sodiu-sulf

Consumul de energie al sistemului poate ajunge la 925 Wh / kg, dar în realitate atins un număr mult mai mici, 100-150 Wh / kg. Există o serie de nuanțe semnificative - electrolit în sistemul ceramic, ceea ce duce la temperatură ridicată a bateriei de funcționare (290-360 ° C).

În ciuda incapacitatea de a stoca energia stocată pentru o perioadă lungă de timp (dar va fi cheltuită pentru menținerea temperaturii de lucru a electrolitului), bateriile de sodiu-sulf au fost în cerere de reglementare a orarelor de livrare de putere și de întreținere a unei frecvențe de curent alternativ în rețelele mari din Japonia și Statele Unite, ca surse regenerabile, deoarece și puterea centralizată. Lipsa de materiale scumpe, a însemnat că valoarea energiei stocate pentru sistemul este situat la nivelul SCA.

baterii litiu-ion.

Pentru acest tip de baterie se caracterizează printr-un consum mare de energie, cicluri de descărcare-încărcare adâncime (70-80%), nici un efect de memorie. În același timp, resurse și costul acestor baterii depinde de tipul sistemelor electrochimice utilizate în catod și anod, precum și condițiile de temperatură și de funcționare.

Principalul motiv pentru răspândirea acestui tip de baterii mici devin explozivitate lor. Probabilitatea unui scurtcircuit și explozie limitează utilizarea bateriilor litiu-ion o dimensiune mare - de exemplu, în măsura necesară pentru energia electrică sau utilizați ca de stocare a energiei în rețea, care au nevoie de mii de kilowați-oră de energie.

Supercapacitors.

Supercapacitor este un dispozitiv de impulsuri electrochimice adaptat pentru a compensa tranzitorii rapide în diverse circuite electrice. Orice tip de baterie este diferită semnificativ mai mic consum de energie (unitate W h / kg) și densitatea de putere crescută (2-10 kW / kg). Procesul de stocare a energiei în supercapacitorilor în detrimentul taxei de separare la cei doi electrozi, cu o diferență de potențial suficient de mare între ele.

Deoarece conversia chimică a substanțelor în proces nu se produce supercapacitor (să nu depășească tensiunea de încărcare), resursa de sistem este suficient de mare și poate fi mai mare de 100.000 de cicluri de încărcare descărcare. Având în vedere caracteristicile de mai sus-menționate ale ultracapacitoare, este recomandabil să le utilizeze în circuite hibride cu baterii. În acest caz, super-condensator reacționează la vârfuri scurte de producere sau de consum de energie, creșterea de viață a bateriei și reducând timpul de răspuns al întregului sistem la influențe externe.

Este demn de remarcat faptul că toată energia furnizată de dispozitivele de stocare electrochimice (cu excepția Supercapacitors) au împărtășit dezavantaje semnificative, inclusiv.:

Sisteme de costuri unitare ridicate.

Necesitatea de a respecta regulile de încărcare / descărcare.

Cerințe de mediu speciale pentru implementare și utilizare.

Nevoia de sisteme de întreținere și de inspecție regulate.

încărcare îngust / ciclu de descărcare.

Incapacitatea de a răspunde la exploziile scurte de consum (cu excepția supercapacitorilor).

Depozitarea de energie pe baza de condensatoare moleculare

drive-urile moleculare sunt un produs nou în domeniul depozitării și se află în prezent în etapa de construire și testarea de prototipuri.

Printre această clasă de aplicare practică a unității este în prezent a găsit consum numai Sverprovodnikovy de stocare a energiei inductive (SPINE) mică putere (până la 106 J.).

În același timp, aplicarea industrială Spine va fi posibilă numai după dezvoltarea și crearea de superconductoare la temperaturi ridicate bazate pe coloana vertebrala.

SPINE pot găsi aplicații în industria energetică ca un mijloc eficient pentru a îmbunătăți fiabilitatea și stabilitatea limitată a sistemelor de energie electrică. Astfel alocate astfel de proprietăți de stocare inductive, viteza, cu randament ridicat, posibilitatea de automatizare completă a energiei de intrare și de ieșire, o energie specifică mare, reglează puterea activă și reactivă.

unități fizice de energie electrică

Printre stocarea fizică a energiei electrice, a primit aplicarea practică în dispozitive de stocare a energiei pot fi identificate cu ajutorul gravitației naturale - acestea includ stația de pompare de stocare (PSP) și unități de stocare, folosind energia cinetică a volantului - așa-numita stocare a energiei cinetice (SCE).

Pompata stație de alimentare de stocare (PSP).

PSP-urile sunt una dintre cele mai vechi tehnici de stocare a unor cantități mari de energie. Principalii factori care determină posibilitatea de a construi GAES, capacitatea sa maximă, iar costul este deosebit de teren și necesitatea de a inunda zone mari.

Aplicarea PSPP poate fi eficientă în cazul în care locul de muncă nu este o putere reglementată bazată pe tehnologii convenționale sau surse regenerabile de energie, și grila de dimensiuni mai mari, cum ar fi grila de o mare metropolă.

Construcția de stocare prin pompare este realizată pentru mai mult de 100 de ani în lume. Primul PSP - Letty (Elveția), la aproximativ 100 kW, a fost pus în funcțiune în 1882. Acum, numărul total de PSPs din lume este mai mare de 460 de stații, iar capacitatea totală a acestora depășește 300 de milioane. Kilowați.

pompaj centrale hidroelectrice este o structură unică, prin care este posibil să se acumuleze (magazin) de energie electrică, aceasta revenind la rețea după cum este necesar. Ceasul când în energie electrică surplusul de energie (în principal - noapte) hidroelectrică pompat acționează ca pompe de stocare și consumatoare de ieftine surplusul de electricitate, pompa apa din piscina inferioară la piscina superioară acumulează pe înălțimea câteva zeci sau sute de metri. Ceasul când în capacitate penurie de generare de energie este formată, în mod avantajos - dimineața și seara, hidroelectrice prin pompare de lucru de depozitare ca generatoare și debitul de apă de energie este transformată - în energie electrică. Ea intră într-un sistem unificat.

Având în vedere manevrabilitate ridicată a echipamentelor hidroenergetice, numărul de porniri ale unităților hidraulice reversibile PSPP, spre deosebire de hidro-electrice convenționale ajunge la câteva sute (500-700), într-o lună, și, uneori, de aproximativ 30 de lansări pe zi.

Astăzi, în România astfel de stații de numai 2: centrala Zagorskului la Moscova și Stavropol PSP pe drum Big Stavropol Canalul (OSC).

Scopul principal al Zagorskului PSP este controlul automat al fluxurilor de frecvență și putere. precum și de zi cu zi de vârf de acoperire la Moscova și sistemele centrale ale puterii.

Locul 1 și 2 Zagorskului PSP poate compensa doar parțial pentru lipsa de putere de reglementare de manevră în regiunea centrală a România, care se ridică în prezent la mai mult de 3,0 milioane de kilowați, inclusiv în Moscova și regiunea Moscova -. Aproximativ 2 milioane de kilowați ..

neajunsuri importante sunt PSPs:

specific de energie redus,

cerinte ridicate la locul de instalare,

necesitatea unei intervenții substanțiale în ecologia zonei,

costul unitar extrem de mare de construcție

(Mai mult de 2 000 1 sq. De energie electrică).

Agregatori energie cinetică (SCE)

Printre stocarea fizică a energiei de departe cea mai promițătoare sunt unitățile care funcționează pe principiul de stocare a energiei cinetice în volantă rotativ. Astfel de plante sunt numite de stocare a energiei cinetice (SCE).

In clasic (monolit) sau volanți mai moderne și de perspectivă supermahovik poate fi utilizat ca un element rotativ și acumulatorul de energie. Supermahovik - o capacitate mare de energie specifică a volantului realizate prin înfășurarea cu tensiune pe materialele centrului elastice cu rezistență ridicată uniaxială - fire, benzi, fibre cu un fascicul (lipire). Supermahovik nu funcționează în aer și într-un mediu de rezistență scăzută la rotație, de exemplu sub vid.

Lumea sa răspândit utilizarea modulelor IRC formate din mai multe unități pentru consumatori de energie critice de rezervă de putere (cum ar fi centre medicale, bolți bancare, instalații nucleare, etc.), precum și pentru reglementarea chistotnogo si netezirea sarcini programul pe rețea.

unitățile de energie cinetică au mai multe avantaje față de sistemele de mai sus-menționate, electrochimice și unități fizice. Ele se disting prin:

• mare volum specific consumului de energie;
• mare, imposibil de atins prin alte unități, densitatea de putere;
• razryvo- și explozie. securitatea ecologică;
• Aceasta nu necesită structuri de protecție speciale pentru instalare;
• capacitatea de a lucra într-o gamă largă de temperaturi de -40-80;
• ușurința de operare și întreținere;
• operare pentru mai mult de 20 de ani.

Caracteristica comparativă de stocare a energiei reprezentat este prezentată mai jos:

După cum arată tabelul comparativ, Consortii energia cinetică (SCE) sunt cele mai multe sisteme „flexibile“ sunt caracterizate de înaltă performanță, în timp ce cel mai mic indicator specific al costurilor de construcție și întreținere.

In majoritatea cazurilor, stocarea energiei cinetice (SCE) poate deveni o soluție economică și eficientă, care să înlocuiască utilizarea sistemelor de stocare electrochimice.