华体会全站app下载:双碳和元宇宙时代什么样的储能技术受到这么多投资人追捧?
能源是现代工业文明的根本支撑和物质保障,能源的生产和消费离不开能量的存储。进入21世纪以来,太阳能、风能、潮汐能正在显著的改变传统电网的结构。我国作为世界上最大的发展中国家,是全球最大的能源生产和消费国,现阶段,
据估算,我国的二氧化碳排放总量接近100亿吨/年,接近全球三分之一,与此同时,随着双碳目标(碳达峰和碳中和)的提出,加快降低碳排放步伐,引导绿色技术创新,大幅提高新能源的比重,将成为未来几十年能源的发展趋势。值得注意的是,2021年我国的电力装机结构中,非化石能源装机占比首次超过煤电,可再生能源装机突破10亿千瓦,绿色低碳发展态势明显。
我国现有的电力体系供应结构是以煤炭为主,石油,天然气、水电、核能各占比一部分的格局,以风能、光能等为代表的清洁可再生能源目前已经进入快车道。根据清华大学报告,这类清洁能源在2015年在终端能源消费比例为21.3%,预计2030年将超过30%,2050年将达70%以上,对减排二氧化碳将发挥重要作用。
新能源发电的比重不断提高,但也面临有天然波动性的问题,因此,储能成为克服新能源波动性的必然要求。储能技术的能够平滑间歇波动能电能的功率输出,跟踪计划发电,减少弃风、弃光,提供暂态功率支撑改善故障穿越能力。
全球UPS市场规模在2019年就已经超过110亿美元,预计在2020年至2026 年间将以 5.5%的指数增长。市场增长是由于二线和三线城市新业务需求的增加、物联网、5G通信、智能建筑的增长趋势以及全球数据中心数量的增加。
2020年,数据中心UPS 的市场规模价值超过 35 亿美元,预计从2021年到 2027年将以超过6%的指数增长。云计算的日益普及导致了超大规模数据中心数量的增加。根据思科系统公司预测,到2027年,大约94%的工作负载和计算任务将在云中处理。
中国储能行业高速发展,2021年新增装机规模达到7.4GW,累计达到43.44GW。抽水蓄能是主要的储能形式,2021年电化学储能累计装机占比达到11.8%,其中锂离子电池占绝大多数,压缩空气和飞轮储能仅占比为0.4%。飞轮储能现阶段依然是“小众”阶段。但随着飞轮自身安全性、可靠性、寿命长、环境友好等巨大的优势,以及石油钻井、轨道交通、大数据中心、UPS备用电源等领域示范性项目的持续开展,飞轮储能技术支持着“新基建”拉动经济社会发展的半壁江山,我国在未来五到十年,有机会培育世界级的飞轮储能公司。
同时,中关村储能产业技术联盟正式发布国内首个飞轮储能系统团体标准T/CNESA 1202-2020《飞轮储能系统通用技术条件》标准,该标准作为飞轮储能领域基础性的标准,一方面可以给从事飞轮储能研发、设计、测试和使用的单位提供参考,另一方面也可以给后续其他与飞轮相关的国标、行标和团标的编制提供参考和借鉴,具有非常积极的意义,有利于飞轮储能产业的发展。
飞轮储能作为一种物理储能技术,技术原理是绕定轴旋转的转动刚体在转速变化时需要获得能量而加速,减速需要减少动能而释放能量。具体来说,飞轮储能从源头获取电能,可以使太阳能、风力和电网,将电能传输到系统中,转子开始旋转,旋转速度越快,以动能的形式储存能量就越多。当需要将能量送回电网时,转子减速,动能转换回电能并输入电网。
飞轮储能能够实现柔性调节,在数毫秒内快速响应,分秒级持续放电,具备快速响应(数毫秒),效率高(达90%)、高功率(单台兆瓦级)、大规模、长寿命(10万次以上的循环和15年以上)和环境友好(无碳无尘)等特点,是目前最有前途的短时大功率储能技术之一。飞轮储能的综合效率远高于抽水蓄能、化学电池和超导磁能。根据美国能源部报告,飞轮储能和传统的铅酸电池相比,在20年寿命内循环使用成本仅为铅酸电池的57%。
数据和通信中心、通讯基站、重要活动都对电源不间断有明确的要求,目前主要使用化学电池+柴油发电机的组合模式。与目前的化学电池相比,飞轮储能具有响应速度更快、瞬时功率大、占地面积小、使用寿命长等优点,更适合与柴油发电机搭配作为UPS电源。
地铁列车进站刹车过程中,回收的电能通过电阻放热方式消耗,存在资源浪费和冲击电网的问题。飞轮储能在列车进站时将回收电能,在列车出站时释放这部分电能,发挥节能和友好电网的作用。
如果一二线分钟一趟地铁列车来计算,每一辆地铁可以节约3度电,一天16个小时300趟地铁列车来算的线度电,一年一条地铁轨道就能节省超过30万度电,一般一条铁轨线是往来双线条铁路线,保守估计可以节省至少300万度电力。根据国家《进一步加强城市轨道交通规划建设管理的意见》指出,目前允许建造地铁的中国城市有76个,一个城市节省300万度电,70多个城市一年节省超过2亿度电。
2021年11月,国能宁夏电力灵武公司光火储耦合22MW/4.5MWh飞轮储能工程开工
电网中发电和用电不平衡会使电网频率发生波动,为了平抑这种波动,电网就需要配备总发电容量2%的调频电站。目前,中国电网调频主要是由发电机组承担,未来新能源入网比例增加,电网调频的需求将更大。飞轮储能具备功率大、响应速度快、循环能力强等特性,可以随着电网的变化快速、有效地进行有功/无功补偿,平抑波动负荷,缓冲发电输出瞬变,支撑电网频率和电压,具有很好的应用前景。
储能式电动汽车充电桩主要应用于电动汽车大功率、快速充电的场合。受现有电网框架容量的限制,建设一个电动汽车充电站涉及到电网的增容、城市规划调整等一系列问题。带有储能环节的大功率电动汽车快速充电桩系统,可减小充电桩对电网增容的压力。
飞轮储能能够利用自身慢充快放,即小功率充电、大功率输出的典型运行特征,可以满足电动车快速充电的要求,以及电网增容的制约。实现即停即插,随时让电池保持备用状态。同时,由于储能飞率密度高、体积小、布置灵活、绿色环保无污染,可布置于地下,消除了建设充电站对市容的影响,减小了城建工作的压力,同时也促进交通电气化的发展。
银行、医院、数据中心、电视、广播电台、通信公司...等对电网的可靠性要求越来越高,这是不停电的应用得以进入全面推广阶段的背景。飞轮储能能够实现柔性调节,在数毫秒内快速响应,分秒级持续放电,是解决电网稳定的重要有效手段,是保障高敏感负荷供电质量的有效途径。
飞行控制、轮船、潜艇、石油钻机等都属于大型高价值设备,对精密性要求极高,应对环境极其复杂多变,一旦发生冲击负荷、动力冗余等情况,不仅会损害设备,还会造成各种突发后果。同时,上述设备也是能源消耗大户,以石油钻机为例,我国约有石油钻机2500台,年消耗柴油150万吨以上,减排空间巨大。
飞轮储能的应用,能够实现有效的调峰运行,在低负荷情况下,发动机向飞轮储能设备供电,高负荷情况下,储能设备快速放电,与发动机协同运转,从而降低了运行发动机的功率配置,在保障任务作业安全的同时,实现节能减排。
7、钢铁、冶金、有色、化工、塑料、玻璃等流程工业和半导体制造商等非流程工业。
流程工业在生产过程会释放出大量的余热和高温,为节能减排和高效利用,可以通过回收余热和余压,用于调节不同生产阶段和季节的需求,同时也可以用于其他非流程工业生产过程和建筑对热量的需求,实现循环利用和互补,替代部分消耗。
飞轮储能可以为热能有效转换为电能提供关键支持,实现跨区域和季节的储能,并分别根据所需要的压力、温度进行热量转换,从而满足非流程工业对热量的不同需要。
2021年,我国的风能发电行业规模达到1710亿元,装机总量规模达到1.01亿千瓦,仅海上风电就新增装机1690万千瓦。随着风电的迅猛发展,风速的随机性和间歇性特点所导致的输出功率存在较动,导致电力系统的电压和频率稳定性问题日趋严重。
要想使得风力发电机保持不间断的并网运行,发电厂必须参与电网调频。现阶段,储能装置接入,能够为提高风力发电系统对电网频率和电压故障时的快速响应速度,可以向电网提供额外的能量,从而解决电网电力调节需求。
飞轮储能能够满足风力发电并网的要求,响应速度快,充放电次数高,功率效率高,功率密度高,使用寿命长,环保无污染。而且相对于超导储能,大型电容器和电池储能,飞轮储能具有极大的技术和性价比优势。
当市电可以正常使用时候,发电机和市电的正弦波同步转动,一个小型的电动机带动飞轮转动。
当市电有波动或者干扰时,计算机控制系统将负载从市电线路断开,同步发电机利用自身惯性继续想负载供电,计算机控制系统激活电磁离合器,见飞轮动能同步传递到同步发电机,从而提供负载所需的精确电压和频率。这种情况一直持续到计算机控制系统获得启动信号为止。当备用发电机达到其最佳速度时,我们的计算机控制单元将其与负载记性无缝电气连接。
最后,当市电恢复供应时,我们的计算机控制系统将负载无缝重新连接到市电,并关闭备用发电机。
该套系统的特征在于,设备能够提供无尽的充电和放电,设备可以用作20-2000KW的负载的UPS,它的储能效率远超过现有市面上的其他设备。
1、能够解决化学电池中运营成本高(传统的化学电池平均每3-5年更换一次,而且必须配备冷却设备,比如空调,制冷剂),废弃的电池会造成水污染和空气污染,有毒易燃,回收成本高等问题;
2、平稳无延迟。我们设计使用了一个低速、轻质量的飞轮,它集成了两个由计算机控制的电磁离合器。这个过程,不需要动态密封,不需要超越离合器,不需要真空或者氦气。我们之前的案例证明,我们可以提供高达300KW的负载断电。
3、采用旋转UPS保护系统,能够有效防止断电、瞬变现象、频率变化、谐波失线、可以进行
6、能量系统是独立单元,没有磨损部件,不需要动态密封,不需要经常维护,维护成本低;
7、商业模式灵活,我们对客户可以采用购买或者租赁的方式,允许客户分期付款;
8、性价比高,同样的功率和性能,设备的价格低于Active Power、欧洲柴油等业内公司;
我们可以和合作伙伴签署技术转让协议,并同时寻找能够对以上设备进行生产和组装的厂家,在双碳和新基建的时代背景下,扩大国内市场占有率同时,逐步实现飞轮国产化的目标。(2)成立新公司,寻找合作伙伴,并以融资额度从中释放股权,促进公司从设备销售到综源服务商转型,维持日常公司运营;
中国市场的,以该款设备为核心的综合能源信息服务平台和数据中心,让设备和服务能够适用多种应用场景,保障用户的体验和全方位的管控;(4)
现阶段我们解决了300KW负载的断电,正在进行500KW千瓦级大功率飞轮进行测试,我们已经掌握了核心和技术要领,测试过程需要资金。(6)
以飞轮为例,飞轮是储能元件,需要高速旋转,主要利用的材料是复合材料,复合材料的拉伸兆帕和径项强度直接决定飞轮的速度和质量。现阶段,国内的理论水平和实验研究均和国外有较大差距,离工程性应用还有更远的距离。我们希望能通过与国内高校合作,大幅缩短飞轮的设计、制造和测试研究工作。
提供从行业、企业评估到规划、设计、集成、建设及运营的全生命周期的技术、人才、投资、产业等服务。