储能的可再生供电世界

创造性的解决方案提万博 尤文图斯供电网应变能力,为绿色能源


提供电力的平滑流,太阳能和风能需要不间断晴朗和微风条件。在寂静和黑暗,那光滑流枯竭。在另一个极端,在阳光明媚的,大风天,太阳能和风力发电场可能会产生比需要更多的功率。

储能系统可以吸收由风能和太阳能产生的多余能量,将其保存为低产量的时候。

化石燃料有超过可再生能源,例如风能和太阳能发电一个显著的优势:他们不依赖于天气。但这种优势正在减弱由于在储能进步。储能系统可以吸收由风能和太阳能产生的多余能量,将其保存为低产量的时候。

在过渡到可再生能源和可变的能源,例如风能和太阳能,工程师们长期以来一直致力于存储技术。几十年来,水电一直主能量存储全局方法。在美国,它占实用规模的能量存储容量的95%。但是,水电设施都受到了漫长的审批过程,需要数年时间打造,并有具体的位置要求。

能源储存利用水力、风能和太阳能等可再生资源产生的能量,为汽车、家庭和工业提供燃料。

锂离子电池是另一种主要的能源存储解决方案。他们可以在电网规模经营,像水电,或燃料能量较小的需求,如企业,家庭,汽车和电动汽车。

仅靠锂离子电池和水力发电还不足以将电网转变为100%的可再生能源。但是能量可以通过其他方法储存,比如用环保电池,用飞轮的动能,或者用熔盐中的热能。

驱动弹性

在北部因纽特人社区Quaqtaq Québec,器EV10储能公司正在测试它的系统能够带来怎样的可再生能源并入电网,并为偏远地区。在过去的三年中,器EV10的储能系统已帮助Quaqtaq社区整合太阳能发电。

“当配电网因计划好的或计划外的事件而中断时,我们现有的微电网将能够自给自足,并提供持续的电力。”

EVLO软件团队负责人Adile Ajaja说

EVLO 500储能解决方案。(图片来源:EVLO)

作为可再生能源生产商Hydro-Québec的子公司,EVLO开发了一种更好的锂离子电池存储:磷酸铁锂电池。与传统的锂离子电池不同,这种磷酸铁锂电池是用无毒材料制成的。电池成分本身也比锂离子电池更安全、更稳定。由于电池由无毒材料组成,这种成分也几乎消除了对环境的担忧。这些材料也可以重复使用和回收,促进了锂离子电池的循环经济。

Hydro-Québec在过去40年里一直在开发EVLO系统背后的技术。其较小的系统可以为商业建筑供电,而较大、坚固的单元可以为电网和工业场所供电。磷酸铁锂电池是当今市场上效率最高的电池之一。与其他类型的电池不同,它的放电深度是100%,这意味着用户可以访问电池中存储的所有能量。

Adile Ajaja,在器EV10软件团队主管,和他的团队使用MATLAB®和模拟万博1manbetx®制定和器EV10系统进行建模。然后,他们使用从Simulink模型生成的代码在他们的硬件控制系统。万博1manbetx

自从第一个项目,器EV10带来了解决方案,以便其他社区。在梅干提克湖镇,该公司最近安装的能量存储系统到服务邻里微电网。在魁北克省的第一个微电网是恢复工作的一部分后,失控的火车摧毁了市区的前几年。

器EV10临危受命,出任该项目,以提高电网的弹性的一部分。该系统存储的能量从1700块的太阳能电池板,维修在城市中心40层的建筑物,电动汽车充电站,和自动化控制更有效的能源管理。如果主电网熄灭的微电网和能量存储系统还提供了电源。“当配电网熄灭了计划内或计划外的事件,微电网,我们有会出现自我维持和提供电力的连续性,” Ajaja说。

消除摩擦

芬兰为基础启动Teraloop对旧的储能技术进行了新的诠释。这种技术,飞轮,将能量储存在快速旋转的转子中。但与大多数飞轮不同的是,Teraloop的解决方案有一个中空的中心。“想象一个没有轮辋的轮胎,”Teraloop首席技术顾问詹姆斯•哈格曼说。“大多数飞轮都是实心的,有轮毂。”Teraloop进一步改进了传统飞轮,利用磁力悬浮飞轮转子,实现几乎无摩擦旋转。

“只要你需要短时间高功率,像地铁的加速......飞轮可以超越的电池。”

James Hagerman, Teraloop的首席技术系统顾问

Teraloop通过消除轮毂和采用磁悬浮,消除了限制标准飞轮的大部分应力。他们的产品比标准飞轮移动得更快,储存了更多的能量。

该公司计划将其飞轮用于电动汽车充电站的电池存储,用于地铁和有轨电车系统的再生制动,并稳定微电网电压波动。

在电动汽车充电站,飞轮加速汽车充电,延长电池寿命。电池从电网中储存能量用于电动汽车充电,但它们不是一个完美的解决方案。“现在的电池是锂离子电池,每天不能完成很多循环。他们的生活急剧下降,”哈格曼说。“所以,你要做的就是混合储能,也就是飞轮加电池。”

混合存储模式对电池有好处。他说:“它保护了电池,并允许能源站有一个最小的电网连接。”这意味着,整合充电站将不需要电网升级,至少在电动汽车是道路上的少数车辆时不需要。

作为一个独立的系统,飞轮可以为公共交通系统提供能源。再生制动技术——即在制动时使马达转动方向相反,为电动汽车充电——在地铁和有轨电车中使用,但存储容量有限。哈格曼说:“只要你在短时间内需要高功率,比如地铁的加速……飞轮的性能就会超过电池。”

Teraloop飞轮。(图片来源:Teraloop)

在公路之外,飞轮可以稳定由间歇性可再生能源供电的微电网。“电压波动,频率波动,所以它们需要电网的支持,”哈格曼说。万博1manbetx“这是电力供应商长期使用电池的地方,”他说,但飞轮是电池的补充,在短时间内提供爆发力。

哈格曼使用MATLAB和Simulink对飞轮如何万博1manbetx与现有网格系统集成进行建模。利用Simu万博1manbetxlink,他向潜在客户展示了飞轮是如何运行的,以及它与电池和电网系统配合使用时的样子。

哈格曼说:“我们不是在与电池竞争,但在某些情况下,飞轮本身可能是更好的选择,特别是在空间有限的情况下。”但他也向他们展示了飞轮如何改善电池供电系统。“它们是互补的。”

热的和冷的

字母股份有限公司的下属公司X品牌本身作为一个群体谁创建解决一些世界上最具挑战性的问题的技术发明者和企业家。本着这一精神,他们支持所谓的马耳他,其存储万博1manbetx盐和冷液体能源崭露头角的储能项目。马耳他项目组设计了​​抽水热能存储系统最终连接到电网和稳定的能源供应。

“我们不希望(能源储存)系统只在美国或发达国家。我们希望能够在任何地方建造它。”

Pravallika Vinnakota,在马耳他的建模和仿真首席工程师

马耳他公司该公司于2018年成立了自己的公司,并为一家发电厂改进了设计。“这将提高电网的可靠性和灵活性,”马耳他公司的建模和仿真首席工程师Pravallika Vinnakota说。

当与电网、风能、太阳能或化石燃料等电源连接时,系统的热泵将电能转化为热能,从而产生温差。“它将电以热的形式储存在高温熔盐中,以冷的形式储存在低温冷却剂中,”Vinnakota说。热盐和冷冷却剂被储存在单独的罐中,可以储存10小时的能量,持续几天。

然后,当需要动力时,热机将热能转换回电能进行分配。基于电力需求,一种算法控制着系统何时从电网获取能量,何时分配能量。这一周期可以重复数千次:马耳他估计,该系统可以持续25年以上,而不会出现重大性能下降。

但该系统仍在设计阶段,处于设计开发阶段。目前,马耳他小组的工作是模拟。马耳他团队将他们的系统模型导入Simulink中,设计系统控制并弄清楚如何操作万博1manbetx他们的系统。“我们的目标是在未来几年建造一座工厂。因为我们现在没有工厂,我们能做的最好的事情是建立模拟模型,并对其进行一系列测试,”Vinnakota说。“我们还使用基于模型的设计,根据我们从模拟中收集的信息来确定工厂的规格。”

马耳他的系统就像一个热泵,将电以热量的形式储存在熔盐中。(图片来源:Malta, Inc.)

一旦马耳他准备建造一个实体工厂,他们就不会受到地理条件的限制。Vinnakota说:“它不需要建在山的旁边,就像存储潜在能量的能源系统,”比如抽水蓄能水电。该系统还使用了现成的材料,如盐和钢。“我们不希望这个系统只在美国或发达国家。我们希望能够在任何地方建造它。”

通往可再生能源电网的桥梁

随着可再生能源的成本下降和替代化石燃料的需求日益紧迫,能源储存将成为一种必不可少的工具。但是不同的储存需要不同的工具,从电池到飞轮再到盐罐。各公司正在探索每一项技术,以增强电网的弹性,促进向清洁能源的平稳过渡。

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