Sut i storio trydan oddi ar y grid?

Dros yr 50 mlynedd diwethaf, bu cynnydd parhaus yn y defnydd o drydan fyd-eang, gydag amcangyfrif o ddefnydd o oddeutu 25,300 o oriau terawat yn y flwyddyn 2021. Gyda'r trawsnewidiad tuag at Ddiwydiant 4.0, mae cynnydd mewn gofynion ynni ledled y byd. Mae'r niferoedd hyn yn cynyddu bob blwyddyn, heb gynnwys gofynion pŵer sectorau diwydiannol ac economaidd eraill. Mae'r newid diwydiannol hwn a'r defnydd pŵer uchel wedi'u cyplysu ag effeithiau newid hinsawdd mwy diriaethol oherwydd allyriadau gormodol o nwyon tŷ gwydr. Ar hyn o bryd, mae'r rhan fwyaf o blanhigion a chyfleusterau cynhyrchu pŵer yn dibynnu'n fawr ar ffynonellau tanwydd ffosil (olew a nwy) i fodloni gofynion o'r fath. Mae'r pryderon hinsawdd hyn yn gwahardd cynhyrchu ynni ychwanegol gan ddefnyddio dulliau confensiynol. Felly, mae datblygu systemau storio ynni effeithlon a dibynadwy wedi dod yn fwy a mwy pwysig i sicrhau cyflenwad ynni parhaus a dibynadwy o ffynonellau adnewyddadwy.

Mae'r sector ynni wedi ymateb trwy symud tuag at ynni adnewyddadwy neu atebion “gwyrdd”. Mae'r trawsnewidiad wedi cael cymorth gan well technegau gweithgynhyrchu, gan arwain er enghraifft at weithgynhyrchu llafnau tyrbinau gwynt yn fwy effeithlon. Hefyd, mae ymchwilwyr wedi gallu gwella effeithlonrwydd celloedd ffotofoltäig, gan arwain at gynhyrchu ynni yn well fesul ardal ddefnydd. Yn 2021, cynyddodd cynhyrchu trydan o ffynonellau ffotofoltäig solar (PV) yn sylweddol, gan gyrraedd y nifer uchaf erioed o 179 TWh a chynrychioli twf o 22% o'i gymharu â 2020. Mae technoleg PV solar bellach yn cyfrif am 3.6% o gynhyrchu trydan byd -eang ac ar hyn o bryd dyma'r trydydd adnewyddadwy mwyaf Ffynhonnell ynni ar ôl ynni dŵr a gwynt.

Fodd bynnag, nid yw'r datblygiadau arloesol hyn yn datrys rhai o anfanteision cynhenid systemau ynni adnewyddadwy, argaeledd yn bennaf. Nid yw'r rhan fwyaf o'r dulliau hyn yn cynhyrchu egni ar alw fel gweithfeydd pŵer glo ac olew. Mae allbynnau ynni solar er enghraifft ar gael trwy gydol y dydd gydag amrywiadau yn dibynnu ar onglau arbelydru haul a lleoliad panel PV. Ni all gynhyrchu unrhyw egni yn ystod y nos tra bod ei allbwn yn cael ei leihau'n sylweddol yn ystod tymor y gaeaf ac ar ddiwrnodau cymylog iawn. Mae pŵer gwynt yn dioddef hefyd o amrywiadau yn dibynnu ar gyflymder y gwynt. Felly, mae angen cyplysu'r atebion hyn â systemau storio ynni er mwyn cynnal cyflenwad ynni yn ystod cyfnodau allbwn isel.

Beth yw systemau storio ynni?

Gall systemau storio ynni storio ynni er mwyn cael eu defnyddio yn nes ymlaen. Mewn rhai achosion, bydd math o drosi ynni rhwng ynni wedi'i storio ac egni a ddarperir. Yr enghraifft fwyaf cyffredin yw batris trydan fel batris lithiwm-ion neu fatris asid plwm. Maent yn darparu egni trydan trwy adweithiau cemegol rhwng yr electrodau a'r electrolyt.

Mae batris, neu BESS (system storio ynni batri), yn cynrychioli'r dull storio ynni mwyaf cyffredin a ddefnyddir mewn cymwysiadau bywyd bob dydd. Mae'r system storio arall yn bodoli fel planhigion ynni dŵr sy'n trosi egni potensial dŵr sy'n cael ei storio mewn argae yn egni trydan. Bydd y dŵr sy'n cwympo i lawr yn troi olwyn flaen tyrbin sy'n cynhyrchu egni trydan. Enghraifft arall yw nwy cywasgedig, ar ôl ei ryddhau bydd y nwy yn troi olwyn y tyrbin sy'n cynhyrchu pŵer.

Yr hyn sy'n gwahanu batris o'r dulliau storio eraill yw eu meysydd gweithredu posibl. O ddyfeisiau bach a chyflenwad pŵer ceir i gymwysiadau cartref a ffermydd solar mawr, gellir integreiddio batris yn ddi-dor i unrhyw gais storio oddi ar y grid. Ar y llaw arall, mae angen isadeileddau mawr a chymhleth mawr iawn ar ddulliau aer hyder a chywasgedig i'w storio. Mae hyn yn arwain at gostau uchel iawn sy'n gofyn am geisiadau mawr iawn er mwyn iddo gael ei gyfiawnhau.

Defnyddiwch achosion ar gyfer systemau storio oddi ar y grid.

Fel y soniwyd eisoes, gall systemau storio oddi ar y grid hwyluso'r defnydd a'r ddibyniaeth ar ddulliau ynni adnewyddadwy fel pŵer solar a gwynt. Serch hynny, mae yna gymwysiadau eraill a all elwa'n fawr o systemau o'r fath

Nod gridiau pŵer y ddinas yw darparu'r swm cywir o bŵer yn seiliedig ar gyflenwad a galw pob dinas. Gall y pŵer sy'n ofynnol amrywio trwy gydol y dydd. Defnyddiwyd systemau storio oddi ar y grid i wanhau amrywiadau a darparu mwy o sefydlogrwydd mewn achosion o alw brig. O safbwynt gwahanol, gall systemau storio oddi ar y grid fod yn fuddiol iawn i wneud iawn am unrhyw nam technegol annisgwyl yn y prif grid pŵer neu yn ystod cyfnodau cynnal a chadw a drefnwyd. Gallant fodloni gofynion pŵer heb orfod chwilio am ffynonellau ynni amgen. Gellir dyfynnu er enghraifft Storm Iâ Texas ddechrau mis Chwefror 2023 a adawodd oddeutu 262 000 o bobl heb bwer, tra bod atgyweiriadau wedi'u gohirio oherwydd yr amodau tywydd anodd.

Mae cerbydau trydan yn gais arall. Mae ymchwilwyr wedi tywallt llawer o ymdrech i wneud y gorau o strategaethau gweithgynhyrchu batri a chyhuddo/rhyddhau er mwyn graddio hyd oes a dwysedd pŵer batris. Mae batris lithiwm-ion wedi bod ar flaen y gad yn y chwyldro bach hwn ac fe'u defnyddiwyd yn helaeth mewn ceir trydan newydd ond hefyd bysiau trydan. Gall gwell batris yn yr achos hwn arwain at filltiroedd mwy ond hefyd llai o amseroedd gwefru gyda'r technolegau cywir.

Mae cynnydd technolegol arall yn hoffi Cerbydau Awyr Di -griw a robotiaid symudol wedi elwa'n fawr o ddatblygu batri. Mae strategaethau cynnig a strategaethau rheoli yn dibynnu'n fawr ar gapasiti a phwer y batri a ddarperir.

Beth yw Bess

System storio ynni yw BESS neu System Storio Ynni Batri y gellir ei defnyddio i storio ynni. Gall yr egni hwn ddod o'r prif grid neu o ffynonellau ynni adnewyddadwy fel ynni gwynt ac ynni'r haul. Mae'n cynnwys batris lluosog wedi'u trefnu mewn gwahanol gyfluniadau (cyfres/paralel) a'u maint yn seiliedig ar y gofynion. Maent wedi'u cysylltu ag gwrthdröydd a ddefnyddir i drosi'r pŵer DC i bŵer AC i'w ddefnyddio. ASystem Rheoli Batri (BMS)yn cael ei ddefnyddio i fonitro amodau'r batri a'r gweithrediad gwefru/gollwng.

O'u cymharu â systemau storio ynni eraill, maent yn arbennig o hyblyg i osod/cysylltu ac nid oes angen seilwaith drud iawn arnynt, ond maent yn dal i ddod ar gost sylweddol ac mae angen eu cynnal yn fwy rheolaidd yn seiliedig ar y defnydd.

Arferion sizing a defnyddio Bess

Pwynt hanfodol i fynd i'r afael ag ef wrth osod system storio ynni batri yw sizing. Faint o fatris sydd eu hangen? Ym mha gyfluniad? Mewn rhai achosion, gall y math o fatri chwarae rhan hanfodol yn y tymor hir o ran arbedion cost ac effeithlonrwydd

Gwneir hyn fesul achos oherwydd gall ceisiadau amrywio o aelwydydd bach i blanhigion diwydiannol mawr.

Y ffynhonnell ynni adnewyddadwy fwyaf cyffredin ar gyfer cartrefi bach, yn enwedig mewn ardaloedd trefol, yw solar sy'n defnyddio paneli ffotofoltäig. Byddai'r peiriannydd yn gyffredinol yn ystyried defnydd pŵer yr aelwyd ar gyfartaledd ac yn asesu'r arbelydru solar dros y flwyddyn ar gyfer y lleoliad penodol. Dewisir nifer y batris a'u cyfluniad grid i gyd -fynd â gofynion yr aelwyd yn ystod cyflenwad pŵer solar isaf y flwyddyn tra nad yw'n draenio'r batris yn llwyr. Mae hyn yn cymryd datrysiad i fod ag annibyniaeth pŵer llwyr o'r prif grid.

Mae cadw cyflwr gwefr cymharol gymedrol neu beidio â rhyddhau'r batris yn llwyr yn rhywbeth a allai fod yn wrth -reddfol ar y dechrau. Wedi'r cyfan, pam defnyddio system storio os na allwn ei thynnu potensial llawn? Mewn theori mae'n bosibl, ond efallai nad y strategaeth sy'n gwneud y mwyaf o'r enillion ar fuddsoddiad.

Un o brif anfanteision BESS yw cost gymharol uchel batris. Felly, mae'n hanfodol dewis arferiad defnydd neu strategaeth codi tâl/rhyddhau sy'n gwneud y mwyaf o hyd oes y batri. Er enghraifft, ni ellir rhyddhau batris asid plwm o dan gapasiti 50% heb ddioddef o ddifrod anadferadwy. Mae gan fatris lithiwm-ion ddwysedd ynni uwch, bywyd beicio hir. Gellir eu rhyddhau hefyd gan ddefnyddio ystodau mwy, ond daw hyn ar gost o bris uwch. Mae amrywiant uchel yn y gost rhwng gwahanol fferyllfeydd, gall batris asid plwm fod gannoedd i filoedd o ddoleri yn rhatach na batri lithiwm-ion o'r un maint. Dyma pam mai batris asid plwm yw'r rhai a ddefnyddir fwyaf mewn cymwysiadau solar yng ngwledydd y 3ydd byd a chymunedau tlawd.

Effeithir yn drwm ar berfformiad y batri yn ystod ei oes, nid oes ganddo berfformiad cyson sy'n gorffen gyda methiant sydyn. Yn lle, gall y gallu a'r darparwr bylu'n raddol. Yn ymarferol, ystyrir bod hyd oes batri wedi rhedeg allan pan fydd ei allu yn cyrraedd 80% o'i gapasiti gwreiddiol. Hynny yw, pan fydd yn profi capasiti o 20% yn pylu. Yn ymarferol, mae hyn yn golygu y gellir darparu swm is o egni. Gall hyn effeithio ar gyfnodau defnydd ar gyfer systemau cwbl annibynnol a faint o filltiroedd y gall EV ei gwmpasu.

Pwynt arall i'w ystyried yw diogelwch. Gyda datblygiadau mewn gweithgynhyrchu a thechnoleg, mae batris diweddar yn gyffredinol wedi bod yn fwy sefydlog yn gemegol. Fodd bynnag, oherwydd hanes diraddio a cham -drin, gall celloedd fynd i ffo thermol a all arwain at ganlyniadau trychinebus ac mewn rhai achosion rhoi bywyd y defnyddwyr mewn perygl.

Dyma pam mae cwmnïau wedi datblygu gwell meddalwedd monitro batri (BMS) i reoli defnydd batri ond hefyd yn monitro cyflwr iechyd er mwyn darparu gwaith cynnal a chadw amserol ac osgoi canlyniadau gwaethygol.

Nghasgliad

O'r systemau storio ynni grid yn rhoi cyfle gwych i gyflawni annibyniaeth pŵer o'r prif grid ond hefyd yn darparu ffynhonnell bŵer wrth gefn yn ystod amser segur a chyfnodau llwyth brig. Byddai'r datblygiad yn hwyluso'r symudiad tuag at ffynonellau ynni mwy gwyrdd, gan gyfyngu ar effaith cynhyrchu ynni ar newid yn yr hinsawdd wrth barhau i fodloni'r gofynion ynni gyda thwf cyson yn y defnydd.

Systemau storio ynni batri yw'r rhai a ddefnyddir amlaf a'r hawsaf i'w ffurfweddu ar gyfer gwahanol gymwysiadau bob dydd. Mae eu hyblygrwydd uchel yn cael ei wrthweithio gan gost gymharol uchel, gan arwain at ddatblygu strategaethau monitro i estyn y hyd oes priodol gymaint â phosibl. Ar hyn o bryd, mae diwydiant a'r byd academaidd yn arllwys llawer o ymdrech i ymchwilio a deall diraddiad batri o dan wahanol amodau.