เทคโนโลยีการจัดเก็บพลังงานเป็นเทคโนโลยีที่เก็บพลังงานผ่านอุปกรณ์หรือสื่อกายภาพเพื่อใช้ในภายหลังเมื่อจำเป็น&น.ส.;เทคโนโลยีการจัดเก็บพลังงาน&น.ส.;สามารถแบ่งตามสื่อการจัดเก็บ สามารถแบ่งออกเป็นการจัดเก็บพลังงานกล การจัดเก็บพลังงานไฟฟ้า การจัดเก็บพลังงานไฟฟ้าเคมี การจัดเก็บพลังงานความร้อน และการจัดเก็บพลังงานเคมี
บทความนี้มุ่งเน้นไปที่เทคโนโลยีการจัดเก็บพลังงานไฟฟ้าหลักสามประการ พวกเขาเป็น&น.ส.;การจัดเก็บพลังงานของปั๊ม-&น.ส.;การจัดเก็บพลังงานลมอัด&น.ส.;และ&น.ส.;การจัดเก็บพลังงานไฟฟ้าเคมี-
1. การจัดเก็บแบบสูบน้ำ
ปัจจุบันนี้เป็นเทคโนโลยีการจัดเก็บพลังงานขนาดใหญ่ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุด
(1) หลักการพื้นฐาน
ปั๊มและกังหันถูกติดตั้งระหว่างอ่างเก็บน้ำสองแห่งที่มีความสูงต่างกัน ในช่วงเวลาที่มีโหลดพลังงานต่ำ ปั๊มที่ขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้าจะถูกใช้เพื่อสูบน้ำจากอ่างเก็บน้ำด้านล่างไปยังอ่างเก็บน้ำที่สูงขึ้น ที่ปริมาณน้ำสูงสุด น้ำจะถูกปล่อยออกจากอ่างเก็บน้ำสูงเพื่อผลิตไฟฟ้าผ่านหน่วยเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากังหัน
(2) ลักษณะ
เป็นของการจัดเก็บพลังงานแบบรวมศูนย์ขนาดใหญ่ และเทคโนโลยีนี้ค่อนข้างสมบูรณ์ ซึ่งสามารถใช้สำหรับการจัดการพลังงานและจุดสูงสุดของโครงข่ายไฟฟ้า
โดยทั่วไปประสิทธิภาพจะอยู่ที่ประมาณ 65%~75% และสามารถเข้าถึงได้ถึง 80%~85%
การตอบสนองโหลดที่รวดเร็ว (การเปลี่ยนแปลงโหลด 10% ใช้เวลา 10 วินาที) จากการหยุดเต็มถังไปจนถึงการสร้างโหลดเต็มในเวลาประมาณ 5 นาที จากการหยุดเต็มพิกัดไปจนถึงการปั๊มเต็มโหลดในเวลาประมาณ 1 นาที
มีความสามารถในการควบคุมรายวัน เหมาะสำหรับการร่วมมือกับโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ การผลิตพลังงานลมขนาดใหญ่ การผลิตไฟฟ้าโซลาร์เซลล์พลังงานแสงอาทิตย์ขนาดใหญ่พิเศษ
(3) ข้อเสีย
ต้องการสระบนและล่าง
การเลือกที่ตั้งโรงงานขึ้นอยู่กับสภาพทางภูมิศาสตร์ซึ่งมีความยากลำบากและข้อจำกัดบางประการ
มีระยะห่างจากศูนย์โหลด จำเป็นต้องมีการส่งสัญญาณทางไกล
(4) การสมัคร
ปัจจุบัน ค่าเฉลี่ยของโลกสำหรับส่วนแบ่งของหน่วยจัดเก็บแบบสูบในกำลังการผลิตติดตั้งทั้งหมดของประเทศคือประมาณ 3%&น.ส.;
2. การจัดเก็บพลังงานลมอัด
อากาศอัดจะถูกเก็บไว้ในกระบอกสูบหรือถังเก็บใต้ดินเพื่อเก็บพลังงานศักย์ของอากาศอัด เมื่อจำเป็นต้องใช้ไฟฟ้า อากาศอัดจะถูกปล่อยออกมาเพื่อขับเคลื่อนกังหันเพื่อผลิตไฟฟ้า
(1) หลักการพื้นฐาน
การจัดเก็บพลังงานลมอัดโดยใช้อากาศเป็นตัวพาพลังงาน&น.ส.;การจัดเก็บพลังงานลมอัดขนาดใหญ่โดยใช้ไฟฟ้าส่วนเกินจะเป็นอากาศอัดและเก็บไว้ในโครงสร้างใต้ดิน (เช่น ถ้ำใต้ดิน) เมื่อจำเป็น อากาศอัดจะถูกผสมกับก๊าซธรรมชาติ แล้วเผาและขยายเพื่อใช้เป็นพลังงานให้กับกังหันก๊าซ
ปัจจุบันมีระบบจัดเก็บพลังงานลมอัดหลากหลายรูปแบบ ซึ่งสามารถแบ่งตามสื่อการทำงาน สื่อจัดเก็บ และแหล่งความร้อน:&น.ส.;ระบบจัดเก็บพลังงานลมอัดแบบธรรมดา&น.ส.;(ซึ่งต้องใช้การเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิล)&น.ส.;ระบบจัดเก็บพลังงานลมอัดพร้อมอุปกรณ์กักเก็บความร้อน, และ&น.ส.;ระบบกักเก็บพลังงานอัดก๊าซเหลว
(2) ข้อดี
มีฟังก์ชันการเปลี่ยนเกียร์สูงสุด และเหมาะสำหรับใช้ในฟาร์มกังหันลมขนาดใหญ่ เนื่องจากงานเครื่องกลที่เกิดจากพลังงานลมสามารถขับเคลื่อนคอมเพรสเซอร์ให้หมุนได้โดยตรง ช่วยลดการแปลงระหว่างกลางเป็นไฟฟ้า จึงช่วยเพิ่มประสิทธิภาพ
(3) ข้อเสีย
ต้องมีถ้ำขนาดใหญ่เพื่อกักเก็บอากาศอัด มีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับสภาพทางภูมิศาสตร์ และเหมาะสำหรับพื้นที่จำนวนจำกัด
ต้องใช้กังหันแก๊สและก๊าซจำนวนหนึ่งเป็นเชื้อเพลิง และเหมาะสำหรับการจัดการพลังงาน การปรับระดับโหลด และการโกนสูงสุด
เทคโนโลยีการจัดเก็บพลังงานลมอัดแบบไม่มีอะเดียแบติกได้รับการพัฒนาในอดีต ความร้อนที่ปล่อยออกมาเมื่ออากาศถูกบีบอัดจะไม่ถูกกักเก็บและกระจายไปโดยการทำความเย็น แต่จะต้องอุ่นอากาศอัดก่อนเข้าสู่กังหันแทน ประสิทธิภาพของกระบวนการทั้งหมดจึงต่ำ โดยปกติจะต่ำกว่า 50%
(4) ความสำคัญของโรงไฟฟ้าพลังลมอัด:
อากาศเป็นตัวเลือกที่ดีที่สุดสำหรับ “มัลติมีเดียด้านพลังงาน” เป็นแนวโน้มทั่วโลกในการพัฒนาพลังงานแสงอาทิตย์ ลม คลื่น และพลังงานนิวเคลียร์อย่างจริงจัง แต่อุปสงค์และอุปทานมักจะไม่ตรงกันและไม่สมดุล “มัลติมีเดียด้านพลังงาน” เพียงอย่างเดียวที่สามารถแปลง จัดเก็บ และเข้าถึงพลังงานทุกรูปแบบได้คือ “อากาศ” และเป็น "ผู้สมัครที่ดีที่สุด" สำหรับ "บทบาท" นี้
ผลประโยชน์ทางเศรษฐกิจและสังคมมหาศาลที่คำนวณจากหนึ่งในสามของกำลังการผลิตไฟฟ้า สามารถประหยัดถ่านหินได้สี่หรือห้าร้อยล้านตันต่อปี ซึ่งเทียบเท่ากับผลผลิตประจำปีของเหมืองถ่านหินขนาดกลางและขนาดใหญ่หลายสิบแห่ง และทุกปีผลประโยชน์ทางเศรษฐกิจและสังคมนั้นมีมหาศาล ช่วยประหยัดทรัพยากรได้มาก และส่งเสริมการพัฒนาเศรษฐกิจและสังคมที่ยั่งยืน
3.การจัดเก็บเคมีไฟฟ้า
การจัดเก็บเคมีไฟฟ้าส่วนใหญ่ประกอบด้วยแบตเตอรี่รอง แบตเตอรี่ตะกั่วกรด แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน แบตเตอรี่โซเดียมซัลเฟอร์ และแบตเตอรี่กระแสของเหลว การใช้หลักการจัดเก็บสารเคมีของแบตเตอรี่ชนิดต่างๆ (ส่วนใหญ่เป็นแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน) เพื่อกักเก็บพลังงานไฟฟ้า เมื่อชาร์จพลังงานไฟฟ้าจะถูกแปลงเป็นพลังงานเคมีของแบตเตอรี่ และเมื่อคายประจุพลังงานเคมีจะถูกแปลงเป็นพลังงานไฟฟ้าเอาท์พุต
ซึ่งแบตเตอรี่ตะกั่วกรดและแบตเตอรี่ลิเธียมมีการใช้กันอย่างแพร่หลายมากขึ้น
3.1แบตเตอรี่ตะกั่วกรด
(1) หลักการพื้นฐาน
แบตเตอรี่ตะกั่วกรดเป็นหนึ่งในแบตเตอรี่ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดในโลก แบตเตอรี่กรดตะกั่วภายในขั้วบวก (พีบีโอ2) และแคโทด (พีบี) ที่แช่อยู่ในอิเล็กโทรไลต์ (กรดซัลฟิวริกเจือจาง) ระหว่างขั้วทั้งสองจะสร้างศักย์ไฟฟ้า 2V
(2) ข้อดี
เทคโนโลยีเป็นผู้ใหญ่มาก โครงสร้างเรียบง่าย ต้นทุนต่ำ บำรุงรักษาง่าย - อายุการใช้งานของจักรยานอาจสูงถึงประมาณ 1,000 ครั้ง
วงจรชีวิตได้ถึงประมาณ 1,000 ครั้ง; - ประสิทธิภาพสูงถึง 80% ถึง 90%
ประสิทธิภาพสูงถึง 80% ถึง 90% คุ้มค่า
(3) ข้อเสีย
ลดความสามารถในการใช้งานได้ในการปล่อยพลังงานที่ลึก รวดเร็ว และสูง - ความหนาแน่นของพลังงานลดลง, อายุการใช้งานลดลง
ความหนาแน่นของพลังงานลดลง อายุการใช้งานสั้นลง
โลหะตะกั่วมีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมมากขึ้น
(4) การสมัคร
แบตเตอรี่กรดตะกั่วมักถูกใช้เป็นพลังงานสำรองหรือพลังงานสำรองสำหรับระบบไฟฟ้า และในอดีต ระบบผลิตไฟฟ้าโซลาร์เซลล์แบบสแตนด์อโลนส่วนใหญ่ติดตั้งแบตเตอรี่ดังกล่าว ปัจจุบันมีแนวโน้มจะค่อยๆ ถูกแทนที่ด้วยแบตเตอรี่อื่นๆ (เช่น แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน)
3.2แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน
(1) หลักการพื้นฐาน
จริงๆ แล้วแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเป็นแบตเตอรี่ความเข้มข้นของลิเธียมไอออน อิเล็กโทรดบวกและลบประกอบด้วยสารประกอบลิเธียมไอออนที่ฝังอยู่สองชนิดที่แตกต่างกัน
เมื่อชาร์จ หลี่ + จาก&น.ส.;อิเล็กโทรดบวก&น.ส.;ยกเลิกการฝังผ่านอิเล็กโทรไลต์ที่ฝังอยู่ใน&น.ส.;อิเล็กโทรดเชิงลบอิเล็กโทรดขั้วลบอยู่ในสถานะที่อุดมด้วยลิเธียม อิเล็กโทรดบวกอยู่ในสถานะที่มีลิเธียมไม่ดี
การคายประจุเป็นสิ่งที่ตรงกันข้าม หลี่ + จากขั้วลบที่ถูกฝัง ผ่านอิเล็กโทรไลต์ที่ฝังอยู่ในขั้วบวก อิเล็กโทรดบวกในสถานะที่อุดมด้วยลิเธียม อิเล็กโทรดเชิงลบในสถานะลิเธียมที่ไม่ดี
(2) ข้อดี
ประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนสามารถเข้าถึงได้มากกว่า 95%
เวลาคายประจุอาจนานถึงหลายชั่วโมง
ปั่นจักรยานได้ถึง 5,000 ครั้งขึ้นไป ตอบสนองรวดเร็ว
แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเป็นแบตเตอรี่ที่ใช้งานได้จริงซึ่งมีพลังงานจำเพาะสูงสุดในแบตเตอรี่ และมีวัสดุหลากหลายชนิดที่สามารถใช้สำหรับขั้วบวกและแคโทดได้ ตัวอย่างเช่น: แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนลิเธียมโคบอลต์, แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนลิเธียมแมงกาเนต, แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนลิเธียมเหล็กฟอสเฟตและอื่น ๆ
(3) ข้อเสีย
ราคาแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนยังสูงอยู่
บางครั้งการชาร์จไฟมากเกินไปอาจทำให้เกิดความร้อน การเผาไหม้ และปัญหาด้านความปลอดภัยอื่นๆ
(4) การสมัคร
เนื่องจากมีการใช้แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนในอุปกรณ์พกพาและอุปกรณ์เคลื่อนที่ เช่น รถยนต์ไฟฟ้า คอมพิวเตอร์ โทรศัพท์มือถือ เป็นต้น ปัจจุบันแบตเตอรี่ดังกล่าวแทบจะกลายเป็นแบตเตอรี่ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุดในโลก
ความหนาแน่นของพลังงานสูงและความหนาแน่นของพลังงานของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเป็นเหตุผลหลักที่ทำให้ได้รับความสนใจและนำไปใช้อย่างกว้างขวาง เทคโนโลยีของบริษัทกำลังพัฒนาอย่างรวดเร็ว และในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา การผลิตจำนวนมากและการใช้งานหลายครั้งทำให้ราคาลดลงอย่างมาก และส่งผลให้มีการใช้งานในระบบไฟฟ้าเพิ่มมากขึ้น
เทคโนโลยีแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนยังอยู่ระหว่างการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง และการวิจัยในปัจจุบันมุ่งเน้นไปที่การปรับปรุงอายุการใช้งานและความปลอดภัย การลดต้นทุน และการพัฒนาวัสดุอิเล็กโทรดเชิงบวกและเชิงลบใหม่ๆ
นอกจากนี้ยังมีการจัดเก็บพลังงานมู่เล่ การจัดเก็บพลังงานซุปเปอร์คาปาซิเตอร์ การจัดเก็บพลังงานตัวนำยิ่งยวด และ&น.ส.;เทคโนโลยีอื่นๆแต่ขนาดการใช้งานในปัจจุบันมีขนาดเล็ก ทั้งสามข้อข้างต้นเป็นเทคโนโลยีการจัดเก็บพลังงานขนาดใหญ่กระแสหลักในปัจจุบัน ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยี วิธีการกักเก็บพลังงานที่หลากหลายจะได้รับการปรับปรุงและประยุกต์ใช้ต่อไป