Trazar un nuevo camino para la industria del almacenamiento de energía y acelerar la demostración y aplicación de la tecnología de almacenamiento de energía en los sistemas de energía (1)

El almacenamiento de energía es una tecnología importante y un equipo básico para respaldar el nuevo sistema de energía. Es de gran importancia promover la transformación ecológica de la energía, responder a eventos extremos, garantizar la seguridad energética, promover el desarrollo energético de alta calidad y lograr la neutralidad de carbono en el pico de carbono. En julio de 2021, la Comisión Nacional de Desarrollo y Reforma y la Administración Nacional de Energía emitieron las "Opiniones de orientación sobre la aceleración del desarrollo del nuevo almacenamiento de energía", promoviendo vigorosamente la construcción de proyectos de almacenamiento de energía del lado de la energía, promoviendo activamente la racionalización del lado de la red. almacenamiento de energía y apoyo activo al almacenamiento de energía del lado del usuario Desarrollo diversificado. Para 2025, la capacidad instalada alcanzará más de 30 millones de kilovatios, realizar la transformación del nuevo almacenamiento de energía desde la etapa inicial de comercialización hasta el desarrollo a gran escala. El "Libro blanco sobre la investigación de la industria del almacenamiento de energía en 2021" muestra que entre los nuevos proyectos puestos en funcionamiento en 2020, la capacidad instalada de almacenamiento de energía en el lado de la generación de energía nueva es la más grande, con un aumento interanual de 438%. En el futuro, el nuevo almacenamiento de energía mostrará un crecimiento explosivo. Shanghai necesita urgentemente aprovechar la nueva vía de la industria de almacenamiento de energía, activar vigorosamente el valor de los recursos de almacenamiento de energía y promover el desarrollo a gran escala de tecnologías avanzadas de almacenamiento de energía. muestra que entre los nuevos proyectos puestos en operación en 2020, la capacidad instalada de almacenamiento de energía en el lado de la generación de energía nueva es la más grande, con un aumento interanual del 438%. En el futuro, el nuevo almacenamiento de energía mostrará un crecimiento explosivo. Shanghai necesita urgentemente aprovechar la nueva vía de la industria de almacenamiento de energía, activar vigorosamente el valor de los recursos de almacenamiento de energía y promover el desarrollo a gran escala de tecnologías avanzadas de almacenamiento de energía. muestra que entre los nuevos proyectos puestos en operación en 2020, la capacidad instalada de almacenamiento de energía en el lado de la generación de energía nueva es la más grande, con un aumento interanual del 438%. En el futuro, el nuevo almacenamiento de energía mostrará un crecimiento explosivo. Shanghai necesita urgentemente aprovechar la nueva vía de la industria de almacenamiento de energía, activar vigorosamente el valor de los recursos de almacenamiento de energía y promover el desarrollo a gran escala de tecnologías avanzadas de almacenamiento de energía.

La tecnología de almacenamiento de energía es una parte importante de los seis enlaces de "minería-generación-transmisión-distribución-uso-almacenamiento" en el proceso de operación de la red eléctrica. Una vez que el enlace de almacenamiento de energía se introduce en el sistema de energía, puede realizar de manera efectiva la gestión del lado de la demanda, eliminar la diferencia pico-valle entre el día y la noche y suavizar la carga. No solo puede hacer un uso más efectivo de los equipos de energía, reducir los costos de suministro de energía, sino también promover la aplicación de energía renovable. Puede usarse como un medio para mejorar la estabilidad de operación del sistema, ajustar la frecuencia y compensar las fluctuaciones de carga.

1. Aplicación típica de la tecnología de almacenamiento de energía en el sistema de potencia

La investigación y el desarrollo de la tecnología de almacenamiento de energía siempre ha sido valorada por los departamentos de energía, transporte, energía eléctrica, telecomunicaciones y otros de varios países. La energía eléctrica se puede convertir en energía química, energía potencial, energía cinética, energía electromagnética y otras formas de almacenamiento. Según sus métodos específicos, se puede dividir en cuatro tipos: almacenamiento de energía físico, electromagnético, electroquímico y de cambio de fase.

Cuando se pone en funcionamiento la central de acumulación por bombeo, debe estar equipada con dos depósitos (piscinas superior e inferior) aguas arriba y aguas abajo. Durante los períodos de carga baja, el equipo de almacenamiento por bombeo funciona en estado de motor, bombeando agua desde el reservorio aguas abajo al reservorio aguas arriba para almacenamiento, y bombeando y almacenando agua durante las cargas máximas. El equipo funciona como generador, utilizando el agua almacenada en el embalse aguas arriba para generar electricidad. El almacenamiento de energía por bombeo es la tecnología de almacenamiento de energía más utilizada en los sistemas de energía. Sus principales áreas de aplicación incluyen reducción de picos y llenado de valles, modulación de frecuencia, modulación de fase, respaldo de emergencia, arranque en negro y suministro de capacidad de respaldo del sistema. También puede mejorar la eficiencia operativa del sistema de centrales térmicas medianas y centrales nucleares.

La central eléctrica de almacenamiento de energía de aire comprimido (CAES) es una central eléctrica de turbina de gas para la regulación máxima. Utiliza principalmente la energía restante para comprimir aire cuando la carga de la red es baja, y la almacena en una instalación sellada de alta presión con una presión típica de 7,5 MPa, y la libera durante los picos de consumo de energía. Sal a impulsar la turbina de gas para generar electricidad. La inversión en la construcción de CAES y los costos de generación de energía son más bajos que los de las centrales eléctricas de almacenamiento por bombeo, pero su densidad de energía es baja y está limitada por las condiciones del terreno, como las formaciones rocosas. La posibilidad de fuga de gas y agrietamiento del almacenamiento de gas CAES es extremadamente pequeña, con un alto factor de seguridad y una larga vida útil. Respaldo del sistema de generación de energía.

El sistema de almacenamiento de energía del volante está compuesto por un volante de alta velocidad, un sistema de soporte de cojinetes, un motor/generador, un convertidor de potencia, un sistema de control electrónico y equipos adicionales como una bomba de vacío y un cojinete de respaldo de emergencia. En la carga del valle, el sistema de almacenamiento de energía del volante es alimentado por la red de frecuencia eléctrica para hacer que el volante gire a alta velocidad, almacene energía en forma de energía cinética y complete el proceso de conversión de energía eléctrica en energía mecánica; cuando se produce la carga máxima, el volante giratorio de alta velocidad actúa como el motor principal para arrastrar el motor genera electricidad y el convertidor de potencia emite corriente y voltaje para completar el proceso de liberación de energía de conversión de energía mecánica-energía eléctrica.

El sistema de almacenamiento de energía magnética superconductora utiliza bobinas hechas de superconductores para almacenar energía de campo magnético y no requiere conversión de formas de energía durante la transmisión de energía. Tiene una velocidad de respuesta rápida (nivel de ms), alta eficiencia de conversión (≥96 %) y gran capacidad específica/potencia específica, etc. Se pueden obtener ventajas, intercambio de energía de gran capacidad en tiempo real y compensación de energía con el sistema de energía. El sistema de almacenamiento de energía magnética superconductora es relativamente simple en tecnología, sin partes mecánicas giratorias ni problemas de sellado dinámico, y puede cumplir completamente con los requisitos de soporte de voltaje de la red de transmisión y distribución, compensación de energía, regulación de frecuencia y mejora de la estabilidad del sistema y la capacidad de transmisión de energía. .

El almacenamiento de energía del supercondensador se desarrolla de acuerdo con la teoría de la doble capa electroquímica, que puede proporcionar una potencia de pulso potente. Cuando la superficie del electrodo está en un estado idealmente polarizado durante la carga, la carga atraerá los iones del sexo opuesto en la solución electrolítica circundante, haciendo que se adhiera a la superficie del electrodo, formando La doble capa eléctrica constituye la capacitancia de doble capa eléctrica. Debido a la distancia muy pequeña entre las capas de carga (generalmente menos de 0,5 mm) y la estructura especial del electrodo, el área de la superficie del electrodo aumenta decenas de miles de veces, lo que da como resultado una gran capacitancia. Sin embargo, debido a la baja tensión soportada del dieléctrico y la existencia de corriente de fuga, la energía de almacenamiento y el tiempo de retención son limitados.

El sistema de almacenamiento de energía de la batería es principalmente un sistema que utiliza baterías de litio/baterías de plomo como portadores de almacenamiento de energía para almacenar energía eléctrica y suministrar energía eléctrica dentro de un cierto período de tiempo, y la energía eléctrica proporcionada tiene las funciones de transición suave, reducción de picos y llenado de valles, modulación de frecuencia y regulación de voltaje, etc. Tiene la capacidad de controlar el flujo de potencia activa y puede ajustar simultáneamente la potencia activa y la potencia reactiva del punto de acceso, proporcionando una capacidad de respuesta rápida para el sistema de transmisión de alta tensión. Debido a que el almacenamiento de energía de la batería tiene una tecnología relativamente madura, gran capacidad, seguridad y confiabilidad, y bajo nivel de ruido, bajo costo, fuerte adaptabilidad ambiental, fácil instalación, etc.

2. Casos típicos de proyectos de demostración de almacenamiento de energía eléctrica en provincias y ciudades hermanas

(1) Zhejiang explora escenarios de aplicaciones de almacenamiento de energía y modelos comerciales

En noviembre de 2021, la Comisión Provincial de Desarrollo y Reforma de Zhejiang y la Oficina Provincial de Energía emitieron las "Opiniones de implementación sobre la aceleración de la aplicación de demostración del nuevo almacenamiento de energía en la provincia de Zhejiang". En los próximos tres años, se construirá en la red un nuevo proyecto de demostración de almacenamiento de energía de 1 millón de kilovatios. Five" y nos esforzamos por lograr el objetivo de desarrollo de nuevos proyectos de demostración de almacenamiento de energía de aproximadamente 2 millones de kilovatios. Zhejiang está construyendo activamente un área de demostración a nivel provincial para el nuevo sistema de energía de State Grid, explorando un nuevo modelo de desarrollo de almacenamiento de energía, adaptando al desarrollo del nuevo sistema eléctrico, y centrarse en apoyar la construcción de nuevos proyectos de almacenamiento de energía centralizados y a gran escala y distribuidos en una plataforma para agregar nuevos proyectos de almacenamiento de energía para el sistema de energía. Proporcione soporte de capacidad y capacidades de reducción de picos. En la actualidad, Zhejiang ha generado nuevas formas comerciales y nuevos modelos, como la operación conjunta de "nueva energía + almacenamiento de energía", el almacenamiento de energía compartido y el servicio "todo en uno" para el almacenamiento de energía y la conexión a la red, y ha logrado mucho éxito.

En diciembre de 2021, la subestación Yueci de 110 kV y la central eléctrica de almacenamiento de energía Qianwan de 10 kV en el distrito nuevo de Ningbo Hangzhou Bay se pusieron en funcionamiento con éxito. Como la primera central eléctrica de almacenamiento de energía prefabricada del lado de la red en la provincia de Zhejiang, la central eléctrica de almacenamiento de energía de Qianwan cubre un área de solo dos canchas de baloncesto, pero utiliza baterías de fosfato de hierro y litio con alta densidad de energía y ciclo de vida prolongado, lo que puede lograr un alto Almacenamiento de energía eficiente. Realice la carga y el almacenamiento de energía durante los períodos pico bajos de consumo de electricidad, y la descarga a la red a través de subestaciones durante las horas pico, para compensar la brecha en el tiempo y mejorar la flexibilidad y seguridad del suministro de energía.

(2) La provincia de Guangdong promueve activamente el desarrollo innovador y la aplicación de nuevas tecnologías de almacenamiento de energía.

En abril de 2021, se completó y se puso en funcionamiento el proyecto de modulación de frecuencia asistida por almacenamiento de energía AGC (Dispositivo de control de generación automático) de Guangdong Huadian Shaoguan Thermal Power Company. Este es el primer sistema de almacenamiento de energía del lado de la energía en China que adopta una solución de cascada de alto voltaje + batería 1C. China Southern Power Grid promueve activamente el desarrollo innovador y la aplicación de nuevas tecnologías de almacenamiento de energía. La regulación de frecuencia conjunta de unidades de energía térmica con sistemas de almacenamiento de energía es de gran importancia para resolver de manera efectiva la escasez de recursos de regulación de frecuencia en las redes eléctricas regionales y mejorar la confiabilidad y seguridad de la operación de la red eléctrica. El proyecto está equipado con un sistema de batería de fosfato de hierro y litio con un ciclo de vida largo. La capacidad total del sistema de almacenamiento de energía es de 10 MW/10 MWh. hasta un 88 %), respuesta rápida y ajuste flexible (0,604 segundos para lograr la máxima potencia de salida), efecto de equilibrio superior de la batería, tamaño reducido, etc., el tiempo continuo de carga y descarga es de hasta 51 minutos y la vida útil del ciclo de la batería es unas 5000 veces. Los indicadores básicos Ambos alcanzaron el nivel líder nacional.

(3) El primer proyecto de demostración de almacenamiento de energía de Shandong se puso oficialmente en funcionamiento en Huadian

En diciembre de 2021, la central eléctrica de modulación de frecuencia y almacenamiento de energía de 9 MW/MWh de la planta de energía Huadian International Laicheng completó con éxito la operación de prueba 168, marcando la puesta en marcha oficial del primer proyecto de demostración de almacenamiento de energía en la provincia de Shandong. Laicheng Power Generation está transportando cuatro unidades de energía alimentadas con carbón de 300 000 kilovatios, que son importantes fuentes de energía para las áreas de alta carga de Luzhong Power Grid, y también son las unidades principales para la regulación de picos y frecuencias en Shandong Power Grid. Para mejorar aún más el rendimiento de regulación de la unidad y adaptarse a las necesidades competitivas del mercado de regulación de frecuencia de la red eléctrica, Laicheng Power Generation invirtió en la construcción de una central eléctrica de regulación de frecuencia de almacenamiento de energía de 9 MW/MWh. Aprovechando las ventajas de la regulación rápida y de alta precisión del almacenamiento de energía eléctrica, a través de la "regulación de frecuencia combinada de almacenamiento contra incendios" Ajuste en tiempo real de la salida de generación de energía para cumplir con el equilibrio en tiempo real entre la salida de generación de energía y el lado del usuario carga. Una vez que el proyecto entre en funcionamiento, mejorará en gran medida el rendimiento de la regulación de frecuencia de los grupos electrógenos Laicheng, aumentará los ingresos de los servicios auxiliares empresariales, mejorará la confiabilidad operativa de la red eléctrica de Shandong, aumentará la capacidad de consumo de energía renovable y desempeñará un papel en acelerar la construcción de un nuevo sistema de energía con nueva energía como cuerpo principal. Buen efecto de demostración. Ajuste en tiempo real de la salida de generación de energía para cumplir con el equilibrio en tiempo real entre la salida de generación de energía y la carga del lado del usuario. Una vez que el proyecto entre en funcionamiento, mejorará en gran medida el rendimiento de la regulación de frecuencia de los grupos electrógenos Laicheng, aumentará los ingresos de los servicios auxiliares empresariales, mejorará la confiabilidad operativa de la red eléctrica de Shandong, aumentará la capacidad de consumo de energía renovable y desempeñará un papel en acelerar la construcción de un nuevo sistema de energía con nueva energía como cuerpo principal. Buen efecto de demostración. Ajuste en tiempo real de la salida de generación de energía para cumplir con el equilibrio en tiempo real entre la salida de generación de energía y la carga del lado del usuario. Una vez que el proyecto entre en funcionamiento, mejorará en gran medida el rendimiento de la regulación de frecuencia de los grupos electrógenos Laicheng, aumentará los ingresos de los servicios auxiliares empresariales, mejorará la confiabilidad operativa de la red eléctrica de Shandong, aumentará la capacidad de consumo de energía renovable y desempeñará un papel en acelerar la construcción de un nuevo sistema de energía con nueva energía como cuerpo principal. Buen efecto de demostración. aumentar los ingresos de los servicios auxiliares de la empresa, mejorar la confiabilidad operativa de la red eléctrica de Shandong, aumentar la capacidad de consumo de energía renovable y desempeñar un papel en la aceleración de la construcción de un nuevo sistema de energía con nueva energía como cuerpo principal. Buen efecto de demostración. aumentar los ingresos de los servicios auxiliares de la empresa, mejorar la confiabilidad operativa de la red eléctrica de Shandong, aumentar la capacidad de consumo de energía renovable y desempeñar un papel en la aceleración de la construcción de un nuevo sistema de energía con nueva energía como cuerpo principal. Buen efecto de demostración.

(4) El puerto de Lianyungang completó y puso en funcionamiento el primer sistema integrado de almacenamiento de energía y energía en tierra en China

En abril de 2021, se completó y puso en funcionamiento en el puerto de Lianyungang el primer sistema integrado doméstico de almacenamiento de energía en tierra. La popularización y aplicación de la tecnología de energía en tierra es de gran importancia. El proyecto cuenta con una central de almacenamiento de energía con una potencia de 5 megavatios, que puede satisfacer la demanda de acceso a tierra de más de 10 megavatios en total o más de 3 megavatios en un solo atraque, y hay margen suficiente cuando la toma de tierra está operando a plena capacidad, para cumplir con los requisitos de acceso de varias cargas aleatorias y de impacto, como grúas portuarias y grúas pórtico. La promoción de la tecnología de energía en tierra es la mejor solución para reducir la contaminación de los barcos en el puerto. A través de la transformación de "petróleo a electricidad", el consumo de energía de los barcos puede ser reemplazado durante las escalas en los puertos,