المشاريع

تخزين الطاقة الكهربائية هو تقنية لتحقيق التوازن بين العرض والطلب في شبكة الطاقة. عادةً لا يكون شكل تخزين الطاقة الكهربائية هو تخزين "الطاقة الكهربائية" بشكل مباشر، ولكن أولاً تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة حركية، وطاقة كامنة (ماء)، وطاقة كيميائية وأشكال تخزين أخرى، ثم تحويلها مرة أخرى إلى طاقة كهربائية عند الحاجة.

إن تخزين الطاقة الكهربائية في حد ذاته ليس تكنولوجيا ناشئة، ولكن من منظور صناعي، فقد ظهرت للتو وهي في مراحلها الأولى. أصبح الحفاظ على التوازن الديناميكي الفوري لمصادر الطاقة والأحمال لنظام الطاقة "الصلب" التقليدي أمرًا صعبًا بشكل متزايد. في المستقبل، يجب أن يتمتع نظام الطاقة بما يكفي من "المرونة" للتكيف مع الوضع الطبيعي الجديد للطاقة المتجددة ذات النسبة العالية. وفي عملية التحول هذه، أصبح تخزين الطاقة أحد التقنيات الداعمة الرئيسية لأنظمة الطاقة المتجددة ذات النسبة العالية في المستقبل نظرًا لقدرتها على فصل إنتاج واستهلاك الكهرباء من الزمان والمكان.

1- التفسير الشعبي

تكنولوجيا تخزين الطاقة الكهربائية، تكنولوجيا لتخزين الطاقة الكهربائية. في نظام الطاقة، يتم إنتاج واستخدام الكهرباء في وقت واحد، وتكون الكمية متوازنة. لكن استهلاك الكهرباء يتقلب دائمًا، ويجب أيضًا مراعاة إمكانية تعطل معدات توليد الطاقة. لذلك، فإن قدرة معدات توليد الطاقة التي يتم تشغيلها في النظام غالبًا ما تكون أعلى من استهلاك الكهرباء، لذلك يمكن تخزين الكهرباء الزائدة لتعديلها واستخدامها عند زيادة الكهرباء الاحتياطية. تشمل طرق تخزين الطاقة التخزين بالضخ، وتخزين البطارية، وتخزين الموصلية الفائقة، وتخزين دولاب الموازنة الميكانيكي، وتخزين الهواء المضغوط، وما إلى ذلك. ويعتبر التخزين بالضخ هو الأكثر شيوعًا بينها.

يمكن استخدام الطاقة المخزنة كطاقة في حالات الطوارئ، بالإضافة إلى تخزين الطاقة أثناء أحمال الشبكة المنخفضة وإنتاج الطاقة أثناء أحمال الشبكة العالية لحلاقة الذروة وملء الوادي، مما يقلل من تقلبات الشبكة.

يعد تخزين الطاقة عنصرًا أساسيًا في أنظمة الطاقة المستقبلية ولا غنى عنه. يمكن لتخزين الطاقة تحقيق تطبيق التحول الزمني للطاقة، وتخفيف انقطاع الرياح والضوء، وتوليد الكهرباء على الفور. فمن خلال الحلاقة وردم الأودية يمكن تحقيق الإيرادات. يمكن تغيير الاقتران في الوقت الحقيقي بين إمدادات الطاقة والطلب إلى الاقتران عبر الزمن، وإثراء وسائل توازن الطاقة، وتحقيق كثافة عالية وتطبيق يمكن التحكم فيه للطاقة المنخفضة الكثافة والمتقلبة، وتحقيق تأثير مصادر الطاقة التقليدية، وتصبح عالية للغاية مصدر طاقة تنافسي.

2 、 مقدمة فنية

يشير تخزين الطاقة الكهربائية إلى عملية تخزين الطاقة من خلال وسيط أو جهاز وإطلاقها عند الحاجة.

3. تخزين الطاقة الصغيرة وتخزين الطاقة الكبيرة

تخزين الطاقة الصغيرة: تخزين الطاقة في نهاية عملية استهلاك الطاقة، بحجم صغير، ومتطلبات أمان عالية، وفعالية منخفضة من حيث التكلفة، يركز على التصغير وتطوير السلامة، ويحظى بشعبية في مجالات مثل بطاريات الهواتف المحمولة، وبطاريات السيارات الكهربائية، والطوارئ مزودات الطاقة.

تخزين الطاقة الكبيرة: تخزين الطاقة موجه نحو جانب العرض، مع متطلبات أداء ذات حجم كبير وتكلفة عالية، مع التركيز على التطوير نحو فعالية التكلفة.

4. طرق تخزين الطاقة

4.1 تخزين طاقة البطارية

تُستخدم بطاريات الرصاص الحمضية بشكل عام في تطبيقات الطاقة العالية، وذلك بشكل أساسي لتخزين الطاقة الفائضة في مصادر الطاقة في حالات الطوارئ والمركبات الكهربائية ومحطات الطاقة. يمكن أيضًا أن تستخدم التطبيقات منخفضة الطاقة بطاريات جافة قابلة لإعادة الشحن، مثل بطاريات هيدروجين النيكل، وبطاريات أيونات الليثيوم، وما إلى ذلك.

جميع بطاريات تدفق الفاناديوم عبارة عن بطارية تخزين طاقة واسعة النطاق تعمل على تحويل الطاقة الكيميائية إلى طاقة كهربائية من خلال التغييرات في حالة التكافؤ لأيونات الفاناديوم، وبالتالي تخزين وإطلاق القوى المولدة بواسطة طاقة الرياح أو الطاقة الشمسية. يشار إليه عادة باسم "بنك الطاقة" في الصناعة. تتطور صناعة بطاريات الفاناديوم المستخدمة لحلاقة ذروة محطات الطاقة وتخزين طاقة الرياح في البلدان المتقدمة مثل الولايات المتحدة واليابان بسرعة، والتكنولوجيا ناضجة بشكل أساسي. بالمقارنة مع بطاريات الليثيوم، فإن أكبر ميزة لجميع بطاريات تدفق الفاناديوم هي أنها لا تحترق أو تنفجر.

4.2 تخزين طاقة المكثف

المكثفات هي أيضًا مكونات لتخزين الطاقة، وتتناسب الطاقة الكهربائية المخزنة بها مع مربع سعتها والجهد الطرفي: E=C * U * U/2. من السهل الحفاظ على تخزين الطاقة السعوية ولا يتطلب موصلات فائقة. جانب آخر مهم لتخزين الطاقة السعوية هو قدرتها على توفير طاقة عالية لحظية، مما يجعلها مناسبة جدًا لتطبيقات مثل الليزر والأضواء الوامضة.

المكثفات الفائقة، والمعروفة أيضًا باسم المكثفات الكهروكيميائية، هي نوع جديد من أجهزة تخزين الطاقة التي تقع بين المكثفات التقليدية والبطاريات القابلة لإعادة الشحن. هُمهيكلها مشابه لهيكل البطاريات، بما في ذلك بشكل رئيسي الأقطاب الكهربائية المزدوجة، والكهارل، ومجمعات التيار، والعوازل. لديهم مزايا مثل كثافة الطاقة العالية، دورة حياة طويلة، أداء جيد في درجات الحرارة المنخفضة، السلامة، الموثوقية، والصداقة البيئية. ومع ذلك، نظرًا لانخفاض جهد تحمل العزل الكهربائي، يوجد تيار تسرب، مما يحد من تخزين الطاقة ووقت الاحتفاظ بها. في الوقت الحاضر، تعتمد المكثفات الفائقة بشكل أساسي على مكثفات مزدوجة الطبقة مع أقطاب كربون مسامية/واجهات إلكتروليتية، أو شبه مكثفات تولدها أكاسيد معدنية أو بوليمرات موصلة لتحقيق تخزين الطاقة.

5. سيناريوهات التطبيق

5.1 جانب مصدر الطاقة

الإخراج السلس: استيعاب التقلبات في توليد الطاقة المتجددة أو تنعيم الطاقة الناتجة من توليد الطاقة المتجددة.

تتبع خطة توليد الطاقة: متابعة تكثيف توليد الطاقة المتجددة للمساعدة في توليد طاقة الرياح والطاقة الشمسية، مما يجعلها مصدر طاقة قابل للتعديل جزئيًا وتحسين إمكانية التحكم فيها.

في منطقة توليد الطاقة المتجددة عالية الاختراق، يتم تخزين طاقة الرياح والطاقة الشمسية الزائدة لتقليل هدر الطاقة وزيادة تغلغل الطاقة المتجددة واقتصادها.

ويمكن استخدام الطاقة المخزنة كطاقة احتياطية دوارة لجدولة شبكة الطاقة في أي وقت، وبالتالي تقليل كمية النسخ الاحتياطي لتوليد الطاقة التقليدية وتحسين كفاءتها.

5.2 جانب الإرسال

تقليل الضغط على وحدات تنظيم الترددات وحلقات الذروة، وتوفير خدمات مساعدة لحلاقة الذروة وتنظيم التردد لشبكة الطاقة، والدفع وفقًا لتأثير التنظيم.

يمكن لأجهزة تخزين الطاقة المبنية في مواقع مختلفة ومواقع متعددة أن تكون بمثابة خدمات مساعدة، وتحسين تدفق الطاقة، وتقليل أو حل التحميل الزائد على الخط والازدحام، وتقليل خسائر الخط والشبكة.

تأخير إنشاء وتشغيل الخطوط الجديدة.

عندما يكون هناك اضطراب أو حادث في شبكة الطاقة، يمكن استخدام تخزين الطاقة كمصدر طاقة منظم للمساعدة في تحسين أداء السلامة والاستقرار لشبكة الطاقة وزيادة هامش التشغيل الآمن لشبكة الطاقة. يمكن استخدامه أيضًا كمصدر طاقة احتياطي للطوارئ أو مصدر طاقة أسود لشبكة الطاقة.

5.3 جانب التوزيع

بالنسبة للشبكات الصغيرة المستقلة أو المتصلة بالشبكة، تصبح أجهزة تخزين الطاقة معدات لا غنى عنها للحفاظ على التشغيل العادي والمستقر للشبكة الصغيرة. ويمكن استخدامها لضبط تردد الشبكة الصغيرة، والحفاظ على استقرار التردد أثناء عملية الانتقال، واستخدامها لإدارة الطاقة على المدى الطويل.

إحدى طرق التعديل الضرورية لشبكات التوزيع النشطة هي تحسين قدرة شبكة التوزيع على استيعاب مصادر الطاقة الموزعة وضمان جودة الطاقة لضمان عمل شبكة التوزيع ضمن نطاق آمن.

يمكن لأجهزة تخزين الطاقة المتنقلة نقل أجهزة تخزين الطاقة بسرعة إلى منطقة انقطاع التيار الكهربائي وربطها بالشبكة في حالة انقطاع التيار الكهربائي الإقليمي، وذلك من أجل تقليل وقت الانقطاع وتحسين موثوقية إمدادات الطاقة.

5.4 جانب المستخدم

يمكن للمستخدمين استخدام أجهزة تخزين الطاقة وأسعار وقت استخدام الكهرباء لتغيير وقت وطرق استخدامهم للكهرباء، من أجل تقليل حمل الذروة وحمل الوادي، وخفض تكاليف الكهرباء.

بالنسبة لبعض المستخدمين الذين يحتاجون إلى موثوقية عالية، تكون عواقب انقطاع التيار الكهربائي خطيرة للغاية، مما يتطلب تركيب عدد معين من أجهزة تخزين الطاقة كمصادر طاقة احتياطية (أو مصادر طاقة غير منقطعة).

عندما تكون السيارة الكهربائية متصلة بشبكة الطاقة، يمكن أن تكون بمثابة جهاز تخزين الطاقة، وذلك باستخدام وظيفة V2G للاستجابة للطلب وإعادة الطاقة المخزنة داخل السيارة الكهربائية إلى الشبكة عند الحاجة.

يمكن أيضًا استخدام أنظمة تخزين الطاقة لأنظمة إدارة الطاقة في المنازل والمباني.