ذخیره برق و انرژی

منبع: NOWLUSEAR.ORG

از آنجا که منابع انرژی تجدید پذیر از اهمیت برخوردار هستند ، سیستم های ذخیره انرژی کارآمد (ESS) برای مدیریت ماهیت متناوب باد و انرژی خورشیدی بسیار مهم هستند. راه حل های ذخیره انرژی برای برنامه های شبکه به طور فزاینده ای در بین صاحبان شبکه ، اپراتورهای سیستم و کاربران نهایی رایج می شود. سیستم های ذخیره سازی انرژی طیف گسترده ای از امکانات را امکان پذیر می کنند و ممکن است راه حل های مؤثر برای تعادل انرژی ، خدمات جانبی و تعویق سرمایه گذاری های زیرساختی ارائه دهند.

خود برق را نمی توان در مقیاس بزرگ ذخیره کرد ، اما می توان آن را به اشکال دیگر انرژی تبدیل کرد ، که می تواند در صورت لزوم ذخیره و بعداً به برق تبدیل شود. سیستم های ذخیره سازی برق شامل باتری ها ، چرخ های مگس ، هوای فشرده شده و هیدرو پمپ شده است. مقدار کل انرژی که می تواند در هر سیستم ذخیره شود محدود است. ظرفیت انرژی آن در ساعتهای مگاوات (MWH) بیان شده است و قدرت آن در مگاوات (MW یا MWE) بیان شده است. سیستم های ذخیره سازی برق می توانند برای ارائه خدمات جانبی به سیستم انتقال ، از جمله کنترل فرکانس ، که نقش اصلی باتری های در مقیاس شبکه است ، طراحی شود. بیایید نگاهی دقیق تر به گزینه های مختلف ذخیره سازی در زیر بیندازیم.

ذخیره آب پمپ شده

ذخیره سازی پمپاژ شامل پمپاژ آب از بالا به یک مخزن است که از آن می توان در صورت تقاضا برای تولید هیدروالکتیک آزاد شد. کارایی فرآیند دوتایی حدود 70 ٪ است. ذخیره سازی پمپ شده شامل 95 ٪ از ذخیره سازی برق در مقیاس بزرگ در اواسط سال 2016 و 72 ٪ از ظرفیت ذخیره سازی اضافه شده در سال 2014 است. هیدرو پمپ شده این مزیت را دارد که در صورت لزوم طولانی مدت باشد. با این حال ، ذخیره باتری به طور گسترده ای مستقر شده است و طبق IEA ، در پایان سال 2020 به حدود 15.5 گیگاوات متصل به شبکه های برق رسیده است. ذخیره سازی انرژی در مقیاس ساختمان در سال 2014 به عنوان یک روند تعریف فناوری انرژی ظاهر شد. این بازار نسبت به سال گذشته 50 ٪ رشد داشته است ، باتری های لیتیوم یون برجسته اما باتری های سلولی جریان ردوکس وعده را نشان می دهد. چنین ذخیره سازی ممکن است کاهش تقاضا در شبکه ، به عنوان پشتیبان گیری یا برای آربیتراژ قیمت باشد.

پروژه ها و تجهیزات ذخیره سازی پمپ شده دارای طول عمر طولانی هستند - از نظر اسمی 50 سال اما به طور بالقوه بیشتر ، در مقایسه با باتری ها - 8 تا 15 سال. ذخیره سازی هیدروس پمپ شده برای تأمین انرژی اوج بار برای سیستمی متشکل از سوخت فسیلی و/یا تولید هسته ای به بهترین وجه مناسب است. برای پر کردن نسل متناوب ، برنامه ریزی نشده و غیرقابل پیش بینی چندان مناسب نیست.

یک گزارش شورای انرژی جهانی در ژانویه سال 2016 کاهش قابل توجهی در هزینه برای اکثر فن آوری های ذخیره انرژی از سال 2015 تا 2030 پیش بینی کرد. فن آوری های باتری بیشترین کاهش را در هزینه نشان دادند و به دنبال آن حرارتی معقول ، حرارتی نهفته و ابررسانه ای. فن آوری های باتری کاهش از طیف وسیعی از 100-700 یورو در مگاوات ساعت در سال 2015 به 50-190 یورو در مگاوات ساعت در سال 2030 نشان داد-کاهش بیش از 70 ٪ در حد بالایی هزینه در 15 سال آینده. فن آوری های سولفور سدیم ، اسید سرب و لیتیوم یون با توجه به WEC راه را هدایت می کنند. این گزارش از مدل های ذخیره سازی مربوط به گیاهان باد و خورشیدی ، ارزیابی هزینه های سطح ذخیره شده (LCO) در گیاهان خاص را ارزیابی می کند. این نکته خاطرنشان می کند که ضریب بار و میانگین زمان تخلیه در قدرت دارای امتیاز ، تعیین کننده مهمی از LCOS است که فرکانس چرخه به یک پارامتر ثانویه تبدیل می شود. برای ذخیره سازی مرتبط با خورشیدی ، پرونده درخواست روزانه ذخیره می شد و مدت زمان تخلیه شش ساعته در قدرت دارای امتیاز بود. برای ذخیره سازی مرتبط با باد ، پرونده درخواست برای ذخیره سازی دو روزه با 24 ساعت تخلیه در قدرت دارای امتیاز بود. در مورد سابق ، رقابتی ترین فناوری ذخیره سازی دارای LCO 50-200 یورو در مگاوات ساعت بود. در حالت دوم ، هزینه های تراز شده نسبت به تعداد چرخه های تخلیه در سال بالاتر و حساس بود و "چند فناوری بسیار جذاب به نظر می رسید".

به دنبال یک مطالعه دو ساله توسط کمیسیون خدمات عمومی کالیفرنیا ، این ایالت در سال 2010 تصویب کرد که تا سال 2024 به 1325 مگاوات ذخیره برق (به استثنای ذخیره سازی پمپ در مقیاس بزرگ) نیاز داشت. در سال 2013 مهلت آن را به سال 2020 ارائه داد ، سپس در کل 35 مگاوات. این قانون قدرت را مشخص می کند ، نه ظرفیت ذخیره سازی (MWH) ، و نشان می دهد که هدف اصلی کنترل فرکانس است. هدف اعلام شده از این قانون افزایش قابلیت اطمینان شبکه با فراهم کردن قدرت قابل اعزام از نسبت فزاینده ای از ورودی های خورشیدی و باد ، جایگزینی ذخیره ریسندگی ، ارائه کنترل فرکانس و کاهش نیازهای اوج (اصلاح اوج) است. سیستم های ذخیره سازی می توانند با سیستم های انتقال یا توزیع متصل شوند یا در پشت متر باشند. تمرکز اصلی روی سیستم های ذخیره انرژی باتری (BESS) است. داوری انرژی ممکن است باعث افزایش درآمد ، خرید خارج از اوج و فروش برای اوج تقاضا شود. کالیفرنیای جنوبی ادیسون در سال 2014 برنامه هایی را برای 260 مگاوات ذخیره برق برای جبران تعطیلی نیروگاه هسته ای 2150 MWE San Onofre اعلام کرد. در حالی که 1.3 GW در زمینه تقاضای 50 GW ایالت قدرت قابل اعزام زیادی را فراهم نمی کند ، این یک انگیزه بزرگ برای برنامه های کاربردی بود.

اورگان از کالیفرنیا پیروی کرد و در سال 2015 الزامی برای خدمات بزرگتر (PGE و Pacificorp) برای تهیه حداقل 5 مگاوات ساعت تا سال 2020 و PGE 39 گیگاوات را در چندین مکان پیشنهاد داد و 50 تا 100 میلیون دلار هزینه داشت. در ژوئن سال 2017 ماساچوست تا سال 2020 هدف 200 مگاوات ساعت را صادر کرد. در نوامبر 2017 نیویورک تصمیم به تعیین هدف ذخیره سازی برای سال 2030 گرفت.

در بعضی از نقاط از ذخیره پمپ شده حتی با پمپاژ آب به سد ذخیره سازی بالا در ساعات خارج از اوج و آخر هفته ، با استفاده از ظرفیت اضافی بار پایه از زغال سنگ کم هزینه یا منابع هسته ای استفاده می شود. در ساعات اوج این آب از طریق توربین ها به یک مخزن پایین تر برای تولید هیدرو برقی می توان آزاد کرد و انرژی بالقوه را به برق تبدیل کرد. مجامع پمپ توربین/موتوری برگشت پذیر می توانند به عنوان پمپ و توربین عمل کنند. سیستم های ذخیره سازی پمپ شده می توانند در برآورده کردن تغییرات تقاضای اوج به دلیل سریع رمپ یا سطح شیب دار و سودآور به دلیل دیفرانسیل بین قیمت های عمده فروشی اوج و خارج از اوج ، مؤثر باشند. مسئله اصلی جدا از آب و ارتفاع ، راندمان سفر دور است که حدود 70 ٪ است ، بنابراین برای هر مگاوات ساعت فقط 0.7 مگاوات ساعت بازیابی می شود. علاوه بر این ، مکان های نسبتاً کمی دامنه سدهای ذخیره سازی پمپ شده نزدیک به محل مورد نیاز قدرت دارند.

توربین های فرانسیس برای ذخیره سازی پمپ بسیار مورد استفاده قرار می گیرند اما دارای محدودیت سر هیدرولیک در حدود 600 متر هستند.

بیشتر ظرفیت ذخیره سازی پمپ شده با سدهای هیدرو الکتریکی مستقر در رودخانه ها همراه است ، جایی که آب به سد ذخیره بالا پمپ می شود. چنین هیدروهای هیدرولر می توانند توسط هیدروس پمپ خارج شده تکمیل شوند. این امر به جفت مخازن کوچک در زمین های تپه ای نیاز دارد و به یک لوله با پمپ و توربین می پیوندد.

این شماتیک از پروژه Gordon Butte معمولی برای ذخیره سازی پمپ خارج از سیستم (Gordon Butte) است

انجمن بین المللی هیدروپور دارای یک ابزار ردیابی است که مکانها و ظرفیت قدرت پروژه های ذخیره سازی پمپ موجود و برنامه ریزی شده را ترسیم می کند.

ذخیره سازی پمپ از دهه 1920 استفاده شده است و امروزه حدود 160 گیگاوات ذخیره سازی پمپ شده در سراسر جهان نصب شده است ، از جمله 31 گیگاوات در ایالات متحده ، 53 گیگاوات در اروپا و اسکاندیناوی ، 27 گیگاوات در ژاپن و 23 گیگاوات در چین. این میزان حدود 500 گیگاوات ساعت می تواند ذخیره شود-حدود 95 ٪ از ذخیره سازی برق در مقیاس بزرگ جهان در اواسط سال 2016 ، و 72 ٪ از این ظرفیت که در سال 2014 اضافه شده است. ایرنا گزارش می دهد که 96 TWH در سال 2015 از ذخیره سازی پمپ استفاده شده است.چشم انداز انرژی جهانی 2016پروژه های 27 GW ظرفیت ذخیره سازی پمپ شده تا سال 2040 ، به طور عمده در چین ، ایالات متحده و اروپا اضافه می شود.

برای هیدروس پمپ خارج از سیستم ، مخازن زوج به طور معمول نیاز به اختلاف ارتفاع حداقل 300 متر دارند. مین های زیرزمینی متروکه از نظر مکان پتانسیل دارند. در منطقه لئون منطقه ، ناوالئو در اسپانیا ، یک سیستم هیدروژن پمپ شده را در یک معدن ذغال سنگ سابق با یک سر 710 متر و 548 مگاوات در نظر دارد و 1 TWH در سال را به داخل شبکه تغذیه می کند.

بر خلاف ورودی های باد و خورشیدی به یک سیستم شبکه ، تولید هیدرو همزمان است و بنابراین خدمات جانبی را در شبکه انتقال مانند کنترل فرکانس و تأمین قدرت واکنشی ارائه می دهد. یک پروژه ذخیره سازی پمپ به طور معمول دارای 6 تا 20 ساعت ذخیره مخزن هیدرولیک برای کار است ، در مقایسه با باتری های بسیار کمتر. سیستم های ذخیره سازی پمپ به طور معمول بیش از 100 مگاوات ساعت انرژی ذخیره شده دارند.

ذخیره سازی هیدرو پمپ شده برای تأمین انرژی اوج بار برای سیستمی که شامل سوخت های فسیلی عمدتاً و یا تولید هسته ای با هزینه کم است ، مناسب است. بسیار مناسب تر برای پر کردن نسل متناوب و برنامه ریزی نشده مانند باد است ، جایی که در دسترس بودن قدرت مازاد نامنظم و غیرقابل پیش بینی است.

بزرگترین تأسیسات ذخیره سازی پمپ در ویرجینیا ، ایالات متحده ، با 3 ظرفیت GW و 30 گیگاوات ساعت انرژی ذخیره شده است. با این حال ، امکانات مفید می تواند بسیار ناچیز باشد. آنها همچنین نیازی به مکمل برای طرح های اصلی هیدروالکتریک ندارند ، اما می توانند در صورت عدم وجود فاصله از هرگونه تفاوت بین مخازن فوقانی و تحتانی بیش از 100 متر استفاده کنند. در آب دریای اوکیناوا به یک مخزن صخره ای پمپ می شود. در استرالیا یک معدن زیرزمینی مورد استفاده برای مخزن پایین تر در نظر گرفته شد. اسرائیل سیستم 344 مگاوات Kokhav Hayarden را دو رقمی برنامه ریزی می کند.

در مونتانا ، ایالات متحده آمریکا ، یک میلیارد دلار ، 4 100 مگاوات پروژه هیدروار ذخیره سازی پمپ Gordon Butte در قسمت مرکزی ایالت از قدرت اضافی 665 مگاوات توربین های بادی ایالت استفاده می کند ، اگرچه این کمتر از قدرت خارج از اوج طراحی شده برای تأمین بار پایه است. Absaroka Energy مخزن مرتفع را در MESA 312 متر بالاتر از مخزن پایین از سال 2018 ساخته است. انتظار می رود 1300 گیگاوات ساعت در سال برای تکمیل باد ، با خدمات کمکی تهیه شود.

در آلمان انتظار می رود پروژه باد و هیدرو در نزدیکی مونستر در سال 2018 عملیاتی شود. این شامل 13.6 مگاوات توربین های بادی و 16 مگاوات از ظرفیت هیدرو از ذخیره پمپ شده است.

سیستم های ذخیره انرژی باتری

باتری ها به صورت الکتروشیمیایی انرژی را ذخیره و آزاد می کنند. شرایط لازم برای ذخیره باتری عبارتند از چگالی انرژی بالا ، انرژی بالا ، عمر طولانی (چرخه شارژ هزینه) ، راندمان سفر بالا ، ایمنی و هزینه رقابتی. متغیرهای دیگر مدت زمان تخلیه و نرخ بار است. سازش های مختلفی در بین این معیارها ایجاد شده است ، که تأکید بر محدودیت های سیستم های ذخیره انرژی باتری (BESS) در مقایسه با منابع تولید قابل اعزام است. مسئله بازده انرژی در انرژی سرمایه گذاری شده (EROI) نیز بوجود می آید ، که به طور حاد مربوط به مدت زمان خدمت یک باتری و چگونگی حفظ راندمان سفر آن در طی آن دوره است.

باتری ها برای پیوند دادن به یک سیستم AC معمولی به یک سیستم تبدیل برق (PCS) از جمله اینورتر نیاز دارند. این حدود 15 ٪ به هزینه اصلی باتری اضافه می کند.

پروژه های مختلف در مقیاس Megawatt ثابت کرده اند که باتری ها برای هموار سازی تنوع قدرت از سیستم های باد و خورشیدی در طی چند دقیقه و حتی ساعت ها ، برای ادغام کوتاه مدت این تجدید پذیر در یک شبکه ، مناسب هستند. آنها همچنین نشان دادند که باتری ها می توانند سریعتر و دقیق تر از منابع معمولی مانند ذخایر ریسندگی و گیاهان اوج پاسخ دهند. در نتیجه ، آرایه های بزرگ باتری در حال تبدیل شدن به فناوری تثبیت انتخاب برای ادغام تجدید پذیر با مدت کوتاه مدت هستند. این تابعی از قدرت است ، نه در درجه اول ذخیره انرژی. تقاضا برای آن بسیار پایین تر از ذخیره انرژی است - ISO کالیفرنیا تقاضای تنظیم فرکانس اوج خود را برای سال 2018 در 2000 مگاوات از همه منابع تخمین زد.

برخی از نصب های باتری جایگزین ذخیره ریسندگی برای تهیه نسخه پشتیبان از مدت کوتاه مدت هستند ، بنابراین به عنوان ماشین های همزمان مجازی با استفاده از اینورترهای تشکیل دهنده شبکه کار کنید.

شبکه های هوشمند بحث در مورد ذخیره باتری در ارتباط با شبکه های هوشمند است. یک شبکه هوشمند یک شبکه برق است که با استفاده از اطلاعات مربوط به عرضه و تقاضا ، منبع تغذیه را بهینه می کند. این کار را با کارکردهای کنترل شبکه ای از دستگاه هایی با قابلیت های ارتباطی مانند کنتورهای هوشمند انجام می دهد.

ذخیره باتری های لیتیوم یون

باتری های لیتیوم یوندر سال 2015 51 ٪ از ظرفیت سیستم ذخیره انرژی تازه اعلام شده (ESS) و86}}}}} intaine از ظرفیت قدرت ESS مستقر را به خود اختصاص داده است. تخمین زده می شود 1،653 مگاوات ظرفیت جدید ESS در سال 2015 در سراسر جهان اعلام شد و تقریباً بیش از یک سوم از آمریکای شمالی آمده است. باتری های لیتیوم یون محبوب ترین فناوری برای سیستم های ذخیره سازی انرژی توزیع شده (تحقیقات Navigant) هستند. باتری های لیتیوم یون دارای 95 ٪ سفر به دور مستقیم جریان مستقیم جریان هستند و هنگامی که جریان به جریان متناوب برای شبکه تبدیل می شود ، به 85 ٪ کاهش می یابد. آنها بسته به استفاده ، چرخه 2000-4000 و طول عمر 10-20 سال دارند.

در سطح خانوار ، در پشت متر*، ذخیره باتری ترویج می شود. سازگاری آشکار بین PV خورشیدی و باتری ها وجود دارد ، به دلیل DC. در آلمان ، جایی که PV خورشیدی به طور متوسط ​​10.7 ٪ از ظرفیت ظرفیت دارد ، 41 ٪ از نصب های جدید PV خورشیدی در سال 2015 مجهز به ذخیره باتری پشتیبان ، در مقایسه با 14 ٪ در سال 2014 بودند. این افزایش ، در هر دو سیستم PV خانگی و شبکه ، توسط بانک توسعه KFW تشویق می شود ، که ترتیب وام های کمتری دولت و کمک هزینه های مربوط به سرمایه گذاری نیازهای 25 ٪ از سرمایه گذاری های مورد نیاز را دارد. KFW مستلزم آن است که از برق PV کافی برای مصرف و ذخیره سازی در محل استفاده شود تا بیش از نیمی از خروجی به شبکه انتقال نرسد. به این ترتیب ادعا می شود که 1.7 تا 2.5 برابر ظرفیت معمول خورشیدی می تواند توسط شبکه بدون بارگذاری تحمل شود. در سال 2016 ، 200 مگاوات ساعت از قابلیت ذخیره سازی نصب شده برای آلمان گزارش شده است.

PV مشاغل خانگی و کوچک بخشی از سیستم توزیع نیست بلکه در اصل در محل داخلی است و قدرت تولید شده زیادی در آنجا استفاده می شود و برخی از آنها احتمالاً از طریق متر که در ابتدا قدرت حاصل از شبکه را اندازه گیری می کند ، به سیستم صادر می شود.

بیش از یک سوم از ذخیره سازی باتری 1.5 GW در سال 2015 باتری های لیتیوم یون و 22 ٪ باتری های سدیم سولفور بودند. آژانس بین المللی انرژی تجدید پذیر (IRENA) تخمین می زند که جهان برای رسیدن به هدف مورد نظر ایرنا از 45 ٪ از انرژی تولید شده از منابع تجدید پذیر تا سال 2030 به 150 گیگابایت باتری نیاز دارد. در انگلیس حدود 2 GW برای کنترل سریع در یک سیستم 45 GWE مورد نیاز است و National Grid در این مورد 160 تا 170 میلیون پوند در سال خرج می کند. در آلمان ، ذخیره سازی باتری در مقیاس ابزار از حدود 120 مگاوات در سال 2016 به حدود 225 مگاوات در سال 2017 افزایش یافته است.

BESS بزرگ یک سیستم لیتیوم یون 40 مگاوات و 20 مگاوات ساعت در بخش شرکت برق Tohoku Nishi-Sendai در ژاپن است که در اوایل سال 2015 سفارش داده شده است ، و San Diego Gas & Electric دارای 30 مگاوات/120 مگاوات لیتیوم Ion Bess در اسکندیدو ، کالیفرنیا ، کالیفرنیا است. همچنین Steag Energy Services یک برنامه ذخیره سازی لیتیوم یون 90 مگاوات را در آلمان آغاز کرده است (به تصویر زیر مراجعه کنید) ، و ادیسون در حال راه اندازی یک تسهیلات 100 مگاواتی در لانگ بیچ ، کالیفرنیا است.

در استرالیا جنوبی یک سیستم لیتیوم-یون Tesla 100 مگاوات/129 مگاوات ساعت در کنار مزرعه بادی 309 MWE Hornsdale Neoen در نزدیکی Jamestown-ذخیره انرژی Hornsdale (HPR) نصب شد. حدود 70 مگاوات ظرفیت برای تأمین ثبات شبکه و امنیت سیستم ، از جمله خدمات کمکی کنترل فرکانس (FCA) از طریق سکوی Autobidder تسلا در بازه های زمانی شش ثانیه تا پنج دقیقه ، به دولت ایالتی منعقد شده است. 30 مگاوات دیگر ظرفیت دارای سه ساعت ذخیره سازی است و به عنوان تغییر بار توسط نئون برای مزرعه بادی مجاور استفاده می شود. این امر قادر به پاسخ بسیار سریع برای FCA ها بوده است ، قبل از اینکه FCA های آهسته تر با کاهش فرکانس پایین تر از 49.8 هرتز کاهش یابد ، تا حدود 4 ثانیه قبل از 8 مگاوات تأمین می شود. در سال 2020 این پروژه با 50 مگاوات/64.5 مگاوات ساعت با 79 میلیون دلار گسترش یافت تا اکنون حدود نیمی از اینرسی مجازی مورد نیاز در ایالت را برای FCA فراهم کند.

چندین نوع باتری لیتیوم یون وجود دارد ، برخی با چگالی انرژی بالا و شارژ سریع متناسب با وسایل نقلیه موتوری (EV) ، برخی دیگر مانند فسفات آهن لیتیوم (Lifepo₄، به طور خلاصه به عنوان LFP) ، سنگین تر ، انرژی کمتری و با چرخه طولانی تر هستند. مفاهیم مربوط به ذخیره سازی طولانی مدت شامل مجدداً باتری های EV استفاده شده-باتری های زندگی دوم.

ذخیره باتری های سدیم-سولفور (NAS)

باتری های سدیم-سولفور (NAS)25 سال است که مورد استفاده قرار می گیرد و به خوبی تثبیت می شود ، هر چند گران است. آنها همچنین باید در حدود 300 درجه کار کنند ، این به معنای مصرف برق هنگام بیکار است. سیستم PG & E 2 MW/14 MWH VACA-DIXON NAS BESS حدود 11 میلیون دلار (5500 دلار در کیلو وات ، در مقایسه با حدود 200 دلار در کیلو وات که PG&E تخمین زده می شود در سال 2015 هزینه شکسته باشد). عمر خدمات حدود 4500 چرخه است. راندمان سفر دور در یک آزمایش 18 ماهه 75 ٪ بود. یک واحد 4.4 مگاوات/20 مگاوات ساعت توسط Ewe در وارل در ساکسونی پایین ، آلمان شمالی برای راه اندازی اواخر سال 2018 ساخته شده است. (این بخشی از یک مجموعه با باتری لیتیوم یون 7.5 مگاوات/2.5 مگاوات ساعت است که کل گیاه 24 میلیون یورو هزینه دارد.)

ذخیره باتری های سلولی ردوکس

باتری های سلولی ردوکس(RFBS) که در دهه 1970 توسعه یافته است دارای دو الکترولیت مایع است که توسط یک غشای از هم جدا شده اند تا نیم سلول های مثبت و منفی را ارائه دهند ، هر کدام دارای الکترود ، معمولاً کربن هستند. دیفرانسیل ولتاژ در سیستم های آبی بین 0.5 تا 1.6 ولت است. آنها با یک واکنش اکسیداسیون کاهش برگشت پذیر در سراسر غشای شارژ و تخلیه می شوند. در طی فرآیند شارژ ، یونها در الکترود مثبت (انتشار الکترون) اکسیده می شوند و در الکترود منفی (جذب الکترون) کاهش می یابد. این بدان معنی است که الکترون ها از ماده فعال (الکترولیت) الکترود مثبت به ماده فعال الکترود منفی منتقل می شوند. هنگام تخلیه ، فرایند معکوس می شود و انرژی آزاد می شود. مواد فعال جفت ردوکس هستند ،i.e.ترکیبات شیمیایی که می توانند الکترون ها را جذب و آزاد کنند.

باتری های جریان Vanadium Redox (VRFB یا V-FLOW) از حالت های اکسیداسیون متعدد وانادیوم برای ذخیره و انتشار بار استفاده می کنند. آنها متناسب با برنامه های بزرگ ثابت ، با عمر طولانی (تقریباً. 15 ، 000 چرخه ، یا "نامحدود") ، تخلیه کامل و هزینه کم در هر کیلووات ساعت در مقایسه با لیتیوم یون در هنگام دوچرخه سواری روزانه یا بیشتر. باتری های V-Flow در مدت زمان ذخیره سازی-اغلب حدود چهار ساعت-مقرون به صرفه تر می شوند و انرژی و انرژی بیشتری نیز بیشتر می شود. گفته می شود که مقیاس اقتصادی متقاطع حدود 400 کیلووات ساعت ظرفیت دارد که فراتر از آنها اقتصادی تر از لیتیوم یون هستند. همچنین آنها در دمای محیط کار می کنند ، بنابراین کمتر از لیتیوم یون مستعد آتش سوزی هستند. در مورد هزینه و مقیاس ، VRFB ها دارای برنامه های اصلی شبکه و صنعت هستند - تا پروژه های GWH به جای برنامه های MWH.

با انرژی و انرژی RFBS می توان به طور جداگانه مقیاس بندی کرد. قدرت اندازه سلول یا تعداد سلول ها را تعیین می کند و انرژی با مقدار محیط ذخیره انرژی تعیین می شود. ماژول ها تا 250 کیلو وات هستند و ممکن است تا 100 مگاوات مونتاژ شوند. این امر به باتری های جریان ردوکس اجازه می دهد تا بهتر از سایر فناوری ها با نیازهای خاص سازگار شوند. از نظر تئوری ، هیچ محدودیتی برای میزان انرژی وجود ندارد و غالباً با افزایش نسبت انرژی/انرژی ، هزینه های سرمایه گذاری خاص کاهش می یابد ، زیرا محیط ذخیره انرژی معمولاً هزینه های نسبتاً کم دارد.

یک گیاه مدل "Peaker" در چین دارای 100 مگاوات خورشیدی با 100 مگاوات/500 مگاوات ساعت VRFB است.

یک یافته کلی از آزمایش PG&E این بود که اگر باتری ها برای داوری انرژی مورد استفاده قرار می گیرند ، باید آنها را با باد یا مزارع خورشیدی-که اغلب از مرکز بار اصلی استفاده می شود-مستقر شوند. با این حال ، اگر قرار باشد برای تنظیم فرکانس استفاده شود ، آنها بهتر در نزدیکی مراکز بار شهری یا صنعتی قرار دارند. از آنجا که جریان درآمد کنترل فرکانس بسیار بهتر از داوری است ، برنامه های کاربردی به طور معمول در مرکز شهر به جای مکان های از راه دور برای دارایی هایی که در اختیار دارند ترجیح می دهند.

هزینه های باتری لیتیوم یون بین سالهای 2000 تا 2015 دو سوم کاهش یافته است ، به حدود 700 دلار در کیلووات ساعت ، که توسط بازار وسیله نقلیه هدایت می شود و نصف هزینه بیشتر به سال 2025 پیش بینی می شود.

باتری های لیتیوم یون ممکن است توسط شیمی کاتدهای آنها طبقه بندی شوند. ترکیب متفاوت مواد معدنی باعث ایجاد ویژگی های باتری قابل توجهی می شود:

باتری اکسید آلومینیوم لیتیوم نیکل کبالت (NCA)-محدوده انرژی خاص (200-250 WH/kg) ، قدرت خاص بالا ، طول عمر 1000 تا 1500 چرخه کامل. مورد علاقه برخی از EV های حق بیمه (e.g.تسلا) ، اما گران تر از سایر شیمی درمانی است.

باتری لیتیوم نیکل منگنز کبالت (NMC) باتری-دامنه انرژی خاص (140-200 WH/kg) ، چرخه کامل 1000-2000. متداول ترین باتری مورد استفاده در وسایل نقلیه برقی برقی و پلاگین. تراکم انرژی کمتر از NCA ، اما طول عمر طولانی تر.

باتری لیتیوم آهن فسفات (LFP)-محدوده انرژی خاص (90-140 WH/kg) ، چرخه کامل Lifetime 2000. انرژی خاص کم محدودیتی برای استفاده در EV های دوربرد. می تواند برای کاربردهای ذخیره انرژی ثابت یا وسایل نقلیه ای که اندازه و وزن باتری از اهمیت کمتری برخوردار باشد ، مورد علاقه قرار گیرد. گزارش شده است که کمتر مستعد فراری حرارتی و آتش سوزی هستند.

باتری اکسید منگنز لیتیوم (LMO)-محدوده انرژی خاص (100-140 WH/kg) ، چرخه عمر 1000-1500. شیمی بدون کبالت به عنوان یک مزیت دیده می شود. در دوچرخه های برقی و برخی از وسایل نقلیه تجاری استفاده می شود.

ذخیره سازی ابررسانا

یک خازن با استفاده از یک بار استاتیک بر خلاف یک واکنش الکتروشیمیایی ، انرژی را ذخیره می کند. ابررساناها بسیار بزرگ هستند و برای ذخیره انرژی تحت چرخه بار مکرر و چرخه تخلیه در طول جریان و کوتاه بالا استفاده می شوند. آنها با استفاده از الکترودهای خاص و الکترولیت به فناوری باتری تبدیل شده اند. آنها با 2.5-2.7 ولت کار می کنند و در کمتر از ده ثانیه شارژ می شوند. تخلیه زیر 60 ثانیه است و ولتاژ به تدریج کاهش می یابد. انرژی خاص ابررسانا تا 30 ساعت بر کیلوگرم ، بسیار کمتر از باتری لیتیوم یون است.

تثبیت کننده همزمان همزمان

برای جبران عدم وجود بی تحرکی همزمان در تولید گیاه در هنگام وابستگی زیاد به منابع باد و خورشیدی ، کندانسورهای همزمان (همگام سازی) ، که به عنوان تثبیت کننده های چرخان نیز شناخته می شوند ، ممکن است به سیستم اضافه شود. آنها برای کنترل فرکانس و ولتاژ استفاده می شوند که به دلیل نسبت بالایی از ورودی تجدید پذیر متغیر ، باید پایداری شبکه افزایش یابد. آنها اینرسی همزمان قابل اعتماد را ارائه می دهند و با تولید و جذب قدرت واکنشی می توانند به تثبیت انحراف فرکانس کمک کنند. اینها به معنای طبیعی ذخیره انرژی نیستند و در صفحه اطلاعات در مورد انرژی تجدید پذیر و برق شرح داده شده است.

سیستم های باتری در سراسر جهان

اروپا

کل ظرفیت ذخیره سازی غیر هیدرو در اروپا در پایان سال 2018 به 2.7 گیگاوات ساعت رسیده و طبق اعلام انجمن ذخیره انرژی اروپا ، تا پایان سال 2020 5.5 گیگاوات ساعت پیش بینی شده است. این شامل سیستمهای خانگی است که بیش از یک سوم موارد اضافی 2019-20 را تشکیل می دهد. EDF قصد دارد تا سال 2035 10 گیگاوات باتری در سراسر اروپا داشته باشد. در مارس 2020 کل یک پروژه باتری لیتیوم 25 مگاوات/25 مگاوات ساعت در Mardyck در نزدیکی دانکرک را راه اندازی کرد تا "بزرگترین در فرانسه" باشد.

اولین شش واحد برنامه ریزی شده 15 مگاوات لیتیوم یون در یک برنامه 100 میلیون یورو ، 90 مگاوات در ژوئن سال 2016 در سایت ذغال سنگ لونن در آلمان انرژی گرفت. برای واجد شرایط بودن برای بهره برداری تجاری ، باتری ها باید در مدت 30 ثانیه به تماس های خودکار پاسخ دهند و حداقل 30 دقیقه قادر به تغذیه باشند.

در آلمان ، RWE 6 میلیون یورو در سیستم باتری لیتیوم 7.8 مگاوات در 7 مگاوات ساعت در سایت نیروگاه Herdecke در نزدیکی دورتموند سرمایه گذاری کرده است ، جایی که این ابزار یک کارخانه ذخیره سازی پمپ را اداره می کند. از سال 2018 فعالیت کرده است.

در آلمان ، یک سیستم ذخیره سازی باتری لیتیوم 10 مگاوات/10.8 مگاوات ساعت در سال 2015 در فلدیم ، براندنبورگ راه اندازی شد. دارای 3360 ماژول لیتیوم یون از LG Chem در کره جنوبی است. واحد باتری 13 میلیون یورویی که توسط یک مزرعه بادی محلی 72 مگاوات تولید می شود و برای تثبیت شبکه انتقال TSO 50Hertz ساخته شده است. همچنین در مناقصه هفتگی برای ذخیره کنترل اولیه شرکت می کند.

RWE یک باتری لیتیوم 45 مگاوات لیتیوم در لینگن خود و یک 72 مگاوات در نیروگاه های Werne Gerstein خود را تا پایان سال 2022 ، عمدتاً برای FCA ها برنامه ریزی می کند. زیمنس یک باتری 200 مگاوات در 200 مگاوات ساعت در Wunsiedel در بایرن برای ذخیره انرژی و مدیریت اوج را برنامه ریزی می کند.

ابزارهای هلندی Eneco و Mitsubishi ، به عنوان Enspireme ، باتری لیتیوم یون 48 مگاوات/50 مگاوات ساعت در جاردلوند ، آلمان شمالی نصب کرده اند. باتری این است که ذخیره اولیه را به شبکه و تقویت ثبات شبکه در منطقه ای با بسیاری از توربین های بادی و مشکلات احتقان شبکه افزایش دهد.

اپراتورهای آلمانی سیستم های باتری که به طور هفتگی وارد بازار ذخیره کنترل اولیه می شوند ، گزارش می شود که قیمت متوسط ​​17.8 یورو/مگاوات ساعت در طی 18 ماه تا نوامبر 2016 دریافت کرده اند.

در اسپانیا آکیونا در ماه مه سال 2017 یک کارخانه بادی را با BESS مأمور کرد. کارخانه Acciona مجهز به دو سیستم باتری لیتیوم یون سامسونگ است که یکی از آنها 1 مگاوات/390 کیلووات ساعت و دیگری تولید 0.7 مگاوات/700 کیلووات ساعت ، متصل به یک توربین بادی 3 مگاواتی و در شبکه است. به نظر می رسد که هر دو به عنوان بخشی از نقش خود پاسخ فرکانس دارند.

در ماه مه 2016 Fortum در فنلاند با شرکت باتری فرانسوی SAFT قرارداد بست تا یک سیستم ذخیره سازی باتری لیتیوم یون در مقیاس 2 میلیون یورو برای نیروگاه Suomenoja خود به عنوان بخشی از بزرگترین پروژه آزمایشی BESS در کشورهای نوردیک فراهم کند. این محصول از 2 مگاوات و قادر به ذخیره 1 مگاوات ساعت برق خواهد بود که برای تنظیم فرکانس و هموار سازی خروجی به TSO عرضه می شود. این شبیه به سیستم است که در منطقه AUBE فرانسه کار می کند و دو مزرعه بادی ، در کل 18 مگاوات را به هم می پیوندد. SAFT از سال 2012 بیش از 80 مگاوات باتری را مستقر کرده است.

در انگلستان ، 475 مگاوات ذخیره باتری در آگوست 2019 به عنوان عملیاتی گزارش شده است. در این مورد ، 11 پروژه از 10 تا 87 مگاوات ، بیشتر با قراردادهای افزایش یافته فرکانس.

شرکت انرژی تجدید پذیر Res Res 55 مگاوات پاسخ فرکانس پویا از ذخیره باتری لیتیوم یون ، به شبکه ملی را فراهم می کند. RES در حال حاضر بیش از 100 مگاوات/60 مگاوات ساعت در حال ذخیره سازی باتری است که بیشتر در آمریکای شمالی است.

در انگلستان ، در جزایر Orkney ، یک سیستم ذخیره سازی باتری لیتیوم 2 مگاوات/500 کیلووات ساعت در حال کار است. این نیروگاه Kirkwall از باتری های میتسوبیشی در دو ظروف حمل و نقل 12.2 متر استفاده می کند و از توربین های بادی استفاده می کند.

در سامرست ، ذخیره انرژی کرانبورن دارای یک سیستم ذخیره سازی لیتیوم-یون PowerPack 250 کیلو وات و 500 کیلووات ساعت Tesla PowerPack همراه با یک مجموعه PV خورشیدی 500 کیلو وات است. تسلا ادعا می کند که PowerPacks می تواند پیکربندی شود تا ظرفیت قدرت و انرژی را به عنوان یک دارایی مستقل فراهم کند و تنظیم فرکانس ، کنترل ولتاژ و خدمات ذخیره ریسندگی را ارائه دهد. واحد استاندارد PowerPack صنعتی Tesla 50 کیلو وات/210 کیلووات ساعت با 88 ٪ راندمان دور رفت و برگشت است.

در انگلستان ، Statoil طراحی یک سیستم باتری لیتیوم 1 مگاوات ساعت ، Batwind را به عنوان ذخیره سازی در ساحل برای پروژه Hywind 30 مگاوات در پیترهد ، اسکاتلند ، طراحی کرده است. از سال 2018 این است که تولید اضافی را ذخیره کند ، هزینه های متعادل کننده را کاهش دهد و به پروژه اجازه دهد منبع تغذیه خود را تنظیم کرده و قیمت های اوج را از طریق داوری ضبط کند.

آمریکای شمالی

در نوامبر 2016 شرکت گاز و برق اقیانوس آرام (PG&E) در مورد یک پروژه تظاهرات فناوری 18 ماهه برای کشف عملکرد سیستم های ذخیره سازی باتری شرکت کننده در بازارهای برق کالیفرنیا گزارش داد. این پروژه در سال 2014 آغاز شد و از 2 MW/14 MWH VACA-DIXON و 4 مگاوات سیستم های ذخیره سازی باتری Sodium-Sulfur 4 مگاوات از PG&E استفاده کرد تا خدمات انرژی و کمکی را در بازارهای سیستم مستقل کالیفرنیا (CAISO) ارائه دهد و توسط CAISO در آن بازار عمده فروشی کنترل شود. پروژه آزمایشی 18 میلیون دلاری Yerba Buena Bess توسط PG&E در سال 2013 با 3.3 میلیون دلار پشتیبانی از کمیسیون انرژی کالیفرنیا تنظیم شد. Vaca-Dixon Bess با یک کارخانه خورشیدی PG&E در شهرستان سولانو همراه است.

در سال 2017 ، PG&E از باتری Yerba Buena برای تظاهرات فناوری دیگری که شامل هماهنگی منابع انرژی توزیع شده شخص ثالث (DERS)-مانند خورشیدی مسکونی و تجاری-با استفاده از اینورترهای هوشمند و ذخیره باتری ، از طریق سیستم مدیریت منابع انرژی توزیع شده (DERMS) استفاده می کند.

در آگوست 2015 GE برای ساخت سیستم ذخیره سازی باتری 30 مگاوات در 20 مگاوات ساعت لیتیوم برای شرکای ذخیره انرژی Coachella (CESP) در کالیفرنیا ، 160 کیلومتری شرق سن دیگو قرارداد بسته شد. تسهیلات 33 مگاواتی توسط Zglobal در نوامبر 2016 به پایان رسید و به انعطاف پذیری شبکه کمک می کند و قابلیت اطمینان را در شبکه منطقه آبیاری امپریال با ارائه رمپ های خورشیدی ، تنظیم فرکانس ، تعادل برق و قابلیت شروع سیاه برای یک توربین گازی مجاور افزایش می دهد.

San Diego Gas & Electric دارای 30 مگاوات/120 مگاوات ساعت لیتیوم یون BESS در Escondido است که توسط AES انرژی ذخیره سازی ساخته شده و از 24 ظروف دارای 400000 باتری سامسونگ در تقریباً 20،000 ماژول تشکیل شده است. این تقاضای اوج عصرانه را تأمین می کند ، و تا حدودی جایگزین ذخیره گاز Aliso Canyon در 200 کیلومتری شمال است که به دلیل نشت گسترده باید در اوایل سال 2016 رها شود. (از آن برای تولید گاز اوج استفاده شده است.)

تسهیلات ذخیره سازی باتری 30MW SDG & E در Escondido ، کالیفرنیا. (عکس: گاز و برقی سن دیگو)

کالیفرنیای جنوبی ادیسون در حال ساخت نصب باتری 100 مگاوات/400 مگاوات ساعت در سال 2021 است که شامل 80،000 باتری لیتیوم یون در ظروف است. یکی دیگر از پروژه های بزرگ SCE که پیشنهاد شده است ، یک ذخیره 20 مگاوات/80 مگاوات ساعت برای انرژی Altagas Pomona در کارخانه گاز طبیعی گاز طبیعی سن گابریل است.

یک پروژه بزرگ ، 50 میلیون دلار Tehachapi 8 MW/32 MWH Ion Project Ion ، با استفاده از یک مزرعه بادی 4500 MWE ، با استفاده از 10،872 ماژول از 56 سلول از LG Chem ، 50 میلیون دلار Tehachapi 8 MW/32 MWH Lithium Ion است که می تواند 8 مگاوات را در طی چهار ساعت تأمین کند. در سال 2016 تسلا برای تهیه یک سیستم ذخیره سازی باتری لیتیوم 20 مگاوات/80 مگاوات ساعت برای زیرزمین میرا لوما کالیفرنیای جنوبی ، برای کمک به پاسخگویی به تقاضای اوج روزانه ، قرارداد بست.

یک سیستم باتری بسیار بزرگ برای نیروگاه Landing Moss Landing Wistra در شهر مونتری ، کالیفرنیا تأیید شده است. این ممکن است در نهایت 1500 مگاوات/ 6000 مگاوات ساعت باشد ، با شروع 182.5 مگاوات/ 730 مگاوات ساعت در سال 2021. فراتر از آن ، برنامه ها آزمایشی هستند. ویسترا در حال برنامه ریزی 300 مگاوات/1200 مگاوات ساعت در جای دیگر است.

گزارش شده است که تسلا با هدف داشتن 50 گیگاوات ساعت در اوایل دهه 2020 به صورت آنلاین انجام می شود.

مزرعه بادی کوهستانی 98 مگاوات لورل در ویرجینیا غربی از 32 مگاوات/8 مگاوات ساعت وب ساعت متصل به شبکه استفاده می کند. این گیاه مسئول تنظیم فرکانس و ثبات شبکه در بازار PJM و همچنین داوری است. باتری های لیتیوم یون توسط سیستم های A123 ساخته شد و هنگامی که در سال 2011 سفارش داده شد ، بزرگترین لیتیوم-یون بس در جهان بود.

در دسامبر سال 2015 انرژی تجدید پذیر EDF اولین پروژه BESS خود را در آمریکای شمالی به همراه ظرفیت 40 مگاواتی انعطاف پذیر (20 مگاوات نام) در شبکه شبکه PJM در ایلینویز برای شرکت در بازارهای مقررات و ظرفیت انجام داد. باتری های لیتیوم یون و الکترونیک برق توسط BYD America تهیه شده و از 11 واحد کانتینر شده در کل 20 مگاوات تشکیل شده است. این شرکت بیش از 100 مگاوات پروژه ذخیره سازی در حال توسعه در آمریکای شمالی دارد.

E.ON آمریکای شمالی در حال نصب دو سیستم باتری لیتیوم با مدت زمان کوتاه 9.9 مگاوات برای مزارع بادی پیررون و اینادال به عنوان پروژه های ذخیره سازی امواج تگزاس در غرب تگزاس است. هدف عمدتاً برای خدمات جانبی است. این پروژه از 10 مگاوات اسب آهن در نزدیکی توسان ، آریزونا ، مجاور یک آرایه خورشیدی 2 MWE پیروی می کند.

SolarCity با استفاده از 272 PowerPacks Tesla (سیستم ذخیره سازی لیتیوم یون) برای پروژه PV Solar PV جزیره Kaua'i 13 مگاوات/ 52 مگاوات ساعت در هاوایی ، برای برآورده کردن تقاضای اوج عصر. نیرو به مدت 20 سال به تعاونی ابزار جزیره Kauai (KIUC) با قیمت 13.9 سنت در کیلووات ساعت عرضه می شود. KIUC همچنین در حال راه اندازی یک پروژه با یک مزرعه خورشیدی 28 مگاوات و سیستم باتری 20 مگاوات در 100 مگاوات ساعت است.

Toshiba یک بس برای همیلتون ، اوهایو تهیه کرده است که شامل مجموعه ای از باتری های لیتیوم یون 6 مگاوات در 2 مگاوات ساعت است. طول عمر بیش از 10،000 چرخه تخلیه شارژ ادعا می شود.

Powin Energy و Hecate Energy در حال ساخت دو پروژه به طور کلی 12.8 مگاوات/52.8 مگاوات ساعت در انتاریو ، برای اپراتور سیستم برق مستقل هستند. آرایه باتری Powin's Stack 140 از 2 مگاوات ساعت ، سیستم ها را در Kitchener (20 آرایه) و استراتفورد (6 آرایه) تشکیل می دهد.

ذخیره سازی برق در مقیاس بزرگ 4 مگاوات استباتری سدیم-سولفور (NAS)سیستم برای ارائه قابلیت اطمینان و کیفیت قدرت برای شهر Presidio در تگزاس. این انرژی در اوایل سال 2010 برای تهیه پشتیبان سریع برای ظرفیت باد در شبکه محلی ERCOT انرژی شد. باتری های سدیم-سولفور به طور گسترده ای برای نقش های مشابه مورد استفاده قرار می گیرند.

در Anchorage ، آلاسکا ، یک سیستم باتری 2 مگاوات/0.5 مگاوات ساعت توسط یک چرخ فلک تکمیل شده است تا به استفاده از انرژی باد کمک کند.

Avista Corp در ایالت واشنگتن ، شمال غربی ایالات متحده آمریکا ، 3.6 مگاوات خریداری می کندباتری جریان Vanadium Redox (VRFB)برای بارگذاری تعادل با تجدید پذیر.

ISO انتاریو با 2 مگاوات قرارداد کرده استباتری جریان redox روی-آهناز سیستم های انرژی Vizn.

آسیای شرقی

کمیسیون توسعه و اصلاحات ملی چین (NDRC) چندین 100 مگاوات را فراخوانده استباتری جریان Vanadium Redox (VRFB)تاسیسات تا پایان سال 2020 (و همچنین یک سیستم ذخیره انرژی فشرده شده با هوای 10 مگاوات در 100 مگاوات ساعت ، یک واحد ذخیره سازی انرژی پرنده پرنده 10 مگاوات/1000 MJ ، 100 مگاوات سیستم ذخیره سازی انرژی باتری لیتیوم یون ، و نوع جدیدی از دستگاه ذخیره سازی نمک مذاب با ظرفیت بزرگ).

Rongke Power در حال نصب 200 مگاوات/800 مگاوات ساعت VRFB در دالیان ، چین است و ادعا می کند که این بزرگترین جهان است. این برای برآورده کردن تقاضای اوج ، کاهش محدود کردن از مزارع بادی در این نزدیکی ، تقویت ثبات شبکه و فراهم آوردن ظرفیت شروع سیاه از اواسط سال 2019 است. Rongke برنامه 2 GW/YR Factory را در دهه 2020 برنامه ریزی می کند. Pu Neng در پکن در حال برنامه ریزی تولید در مقیاس بزرگ VRFBS است و در نوامبر 2017 برای ساختن یک واحد 400 مگاوات ساعت به قرارداد اعطا شد. Sumitomo یک VRFB 15MW/60 MWH VRFB را برای HEPCO در ژاپن تهیه کرد ، که در سال 2015 سفارش داده شد.

انرژی VRB چین در حال توسعه چندین پروژه باتری سلول جریان است: استان چینگای ، 2 مگاوات/10 مگاوات ساعت برای ادغام باد. استان هوبی ، 10 مگاوات/50 مگاوات ساعت یک ادغام PV در حال رشد به 100 مگاوات/500 مگاوات ساعت ؛ استان Lianlong ، 200 مگاوات/800 مگاوات ساعت ادغام تجدید پذیر ؛ جیانگسو 200 مگاوات/1000 مگاوات ساعت ادغام باد دریایی.

Hokkaido Electric Power برای تأمین سیستم ذخیره انرژی باتری جریان در مقیاس شبکه برای یک مزرعه بادی در شمال ژاپن ، صنایع الکتریکی Sumitomo را قرارداد بست. این یک باتری 17 مگاوات/51 مگاوات ساعت ونادیم ردوکس جریان (VRFB) خواهد بود که قادر به ذخیره سه ساعته ، به صورت آنلاین در سال 2022 در ابیرا ، با عمر طراحی 20 سال است. Hokkaido در حال حاضر 15 MW/60 MWH VRFB را نیز در سال 2015 توسط Sumitomo Electric ساخته شده است.

استرالیا

در استرالیا جنوبی ، ذخیره انرژی Hornsdale یک سیستم لیتیوم-یون Tesla 150 MW/194 MWH در کنار مزرعه بادی 309 MWE Hornsdale Neoen در نزدیکی Jamestown است. حدود 70 مگاوات از ظرفیت برای دولت ایالتی برای تأمین ثبات شبکه و امنیت سیستم ، از جمله خدمات کمکی کنترل فرکانس (FCA) منعقد شده است. جزئیات فولر درسیستم های ذخیره انرژی باتریبخش بالا

در ویکتوریا ، نئون در حال ساخت باتری بزرگ 300 مگاوات/450 مگاوات ساعت ویکتوریا در نزدیکی Geelong است. Neoen دارای یک قرارداد خدمات شبکه 250 مگاواتی با اپراتور بازار انرژی استرالیا (AEMO) برای کمک به ثبات شبکه و "باز کردن انرژی تجدید پذیر تر" با FCA است. تسلا برای تأمین و بهره برداری از سیستم ، متشکل از 210 مگاپاک Tesla ، که انتظار می رود تا سال 2022 به صورت آنلاین انجام شود.

Neoen یک باتری 20 مگاوات/34 مگاوات ساعت را برای تکمیل یک مزرعه بادی 196 MWE در Stawell در ویکتوریا ، برای Hub Green Power Bulgana ساخته است.

در ویکتوریا یک باتری 30 مگاوات در 30 مگاوات ساعت که توسط Fluence عرضه شده است در نزدیکی Ballarat است ، و در Gannawarra در نزدیکی Kerang از سال 2018 باتری 25 مگاوات/50 مگاوات ساعت PowerPack با یک مزرعه خورشیدی 50 MWE یکپارچه شده است.

در استرالیا جنوبی یک کارخانه PV خورشیدی 330 MWE توسط گروه Lyon ، طرح ذخیره سازی خورشیدی Riverland در مورگان پیشنهاد شده است که با یک باتری 100 مگاوات/400 مگاوات ساعت به ترتیب 700 میلیون دلار و 300 میلیون دلار برآورد می شود. در نزدیکی معدن سد المپیک در شمال ایالت ، پروژه Kingfisher باتری 120 مگاوات به علاوه 100 مگاوات/200 مگاوات ساعت توسط گروه لیون پیشنهاد شده است که احتمالاً 250 میلیون دلار و 150 میلیون دلار هزینه دارد.

AGL Wärtsilä را برای تأمین باتری 250 مگاوات/250 مگاوات ساعت لیتیوم فسفات آهن لیتیوم (LFP) در نیروگاه گاز گازی جزیره Torrens در نزدیکی آدلاید برای استفاده از سال 2023 منعقد کرده است.

باتری بزرگ 100 مگاوات/100 مگاوات ساعت Playford در استرالیا جنوبی در رابطه با پروژه PV Solar PV Cultana 280 MWE برای ارائه خدمات Steella Arrium برنامه ریزی شده است.

اولین باتری جریان در مقیاس ابزار استرالیا در Neuroodla ، 430 کیلومتری شمال آدلاید ساخته می شود. این ماده توسط Invinity تهیه می شود و 2 مگاوات/8 مگاوات ساعت ظرفیت برای ارائه خدمات مکمل اوج عصرانه و خدمات جانبی دارد که توسط یک آرایه خورشیدی 6 مگاواتی شارژ می شود. ماژول های VRFB انفرادی 40 کیلو وات است.

در کوئینزلند در Wandoan South باتری 100 مگاوات/150 مگاوات ساعت برای انرژی ونا نصب می شود.

در کوئینزلند ، در نزدیکی لاکلند ، جنوب کوک تاون ، یک گیاه PV خورشیدی 10.4 مگاواتی با 1.4 مگاوات/5.3 مگاوات ساعت باتری لیتیوم یون به عنوان لبه تنظیم شبکه ، با حالت جزیره در اوج عصر تکمیل می شود. این کارخانه از کارخانه محلول ذخیره انرژی ترکیبی Conergy استفاده می کند و در سال 2017 به صورت آنلاین قرار می گیرد. پروژه 42.5 میلیون دلاری نیاز به به روزرسانی شبکه را کاهش می دهد. BHP Billiton به عنوان نمونه اولیه ممکن برای سایت های معدن از راه دور با این پروژه درگیر است. سایر سیستم های این گونه در معادن Degrussa و Weipa قرار دارند.

در شمال غربی استرالیا ، یک باتری 35 مگاوات/11.4 مگاوات ساعت و ساعت لیتیوم یون از سپتامبر سال 2017 در یک معادن با شبکه خصوصی که در کنار یک کارخانه گازدار 178 مگاواتی با پاسخ آهسته است ، فعالیت می کند. این امر به کنترل فرکانس و تثبیت شبکه کوچک کمک کرده است. با افزودن پیشنهادی 60 مگاوات ظرفیت خورشیدی ، باتری دوم پیش بینی می شود.

در تام پرایس در Pilbara باتری 45 مگاوات/12 مگاوات ساعت به عنوان یک دستگاه همزمان مجازی عمل می کند و جایگزین ذخیره ریسندگی در توربین های گازی می شود. باتری هیتاچی 50 مگاوات/75 مگاوات ساعت نیز در حال نصب است. باتری 35 مگاوات/12 مگاوات ساعت در حال حاضر در نزدیکی کوه نیومن فعالیت می کند.

کشورهای دیگر

در رواندا ، 2.68 مگاوات ساعت ذخیره سازی باتری از Tesvolt آلمان برای تأمین انرژی پشتیبان برای آبیاری کشاورزی ، خارج از شبکه ، با استفاده از سلولهای لیتیوم یون سامسونگ در ماژول های 4.8 کیلووات ساعت قرارداد می کند. Tesvolt ادعا می کند 6000 چرخه شارژ کامل با 100 ٪ عمق تخلیه بیش از 30 سال از عمر خدمات.

سایر فن آوری های باتری (از لیتیوم یون)

باتری های جریان NB Vanadium و باتری های سدیم سولفور در بخش سیستم های ذخیره انرژی باتری در بالا توضیح داده شده است.

Redflow دارای طیف وسیعی از ماژول های باتری جریان Zinc Bromide (ZBM) است که می تواند در ارتباط با تأمین متناوب نصب شود و قادر به تخلیه عمیق و شارژ روزانه است. آنها از نوع لیتیوم یون با دوام تر هستند و توان پیش بینی شده انرژی برای واحدهای کوچکتر ZBM تا 44 مگاوات ساعت است. واحدهای باتری در مقیاس بزرگ (LSB) شامل 60 باتری ZBM-3 هستند که اوج 300 کیلو وات ، 240 کیلو وات مداوم ، با سرعت 400-800 ولت و 660 کیلووات ساعت را تأمین می کنند.

ذخیره انرژی EOS در ایالات متحده از znyth خود استفاده می کندباتری روی آبیبا یک کاتد هیبریدی روی و بهینه سازی برای پشتیبانی از شبکه ابزار ، 4 تا 6 ساعت تخلیه مداوم را فراهم می کند. این شرکت شامل 4 کیلووات ساعت است که زیر سیستم های 250 کیلو وات/1 مگاوات ساعت و یک سیستم کامل 1 مگاوات/4 مگاوات ساعت را تشکیل می دهد. در سپتامبر سال 2019 ، EOS و Holtec International از تشکیل Hi-Power ، یک سرمایه گذاری مشترک برای تولید انبوه باتری های آبی روی برای ذخیره انرژی در مقیاس صنعتی ، از جمله ذخیره انرژی اضافی از راکتورهای ماژولار کوچک SMR-160 Holtec ، برای تحویل نیرو به شبکه در طول تقاضای اوج خبر دادند.

دوک انرژی در حال آزمایش استذخیره سازی UltraCapacitor-battery ترکیبیسیستم (هس) در کارولینای شمالی ، نزدیک به نصب خورشیدی 1.2 مگاوات. باتری 100 کیلو وات/300 کیلووات ساعت از شیمی یون هیبریدی آبی با الکترولیت آب نمک و جداکننده پنبه مصنوعی استفاده می کند. UltraCapacitors با پاسخ سریع نوسانات بار را صاف می کند.

کم هزینهباتری های اسید سربهمچنین در مقیاس ابزار کوچک در حال استفاده گسترده هستند و از بانک های حداکثر 1 مگاوات برای تثبیت تولید برق مزرعه بادی استفاده می شود. اینها بسیار ارزان تر از لیتیوم یون هستند ، برخی از آنها قادر به حداکثر 4000 چرخه تخلیه عمیق هستند و در پایان عمر می توانند کاملاً بازیافت شوند. Ultrabattery Ecoult یک باتری سرب-اسید (VRLA) تنظیم شده با سوپاپ را با یک UltraCapacitor در یک سلول واحد ترکیب می کند و عملکردی با وضعیت جزئی با سرعت بالا را با طول عمر و کارآیی ارائه می دهد. یک سیستم Ultrabattery 250 کیلو وات/1000 کیلووات ساعت با 1280 باتری Ecoult در سپتامبر 2011 در پروژه ذخیره انرژی PNM در Albuquerque ، نیومکزیکو ، توسط S&C Electric در ارتباط با یک سیستم فتوولتائیک خورشیدی 500 کیلو وات ، که در درجه اول برای تنظیم ولتاژ بود ، راه اندازی شد. بزرگترین سیستم ذخیره سازی باتری اسید سرب استرالیا 3 مگاوات/1.5 مگاوات ساعت در جزیره کینگ است.

دانشگاه استنفورد در حال توسعه استباتری یون آلومینیوم، ادعای کم هزینه ، اشتعال کم بودن و ظرفیت ذخیره بالا در بیش از 7500 چرخه. دارای یک آند آلومینیوم و کاتد گرافیت با الکترولیت نمکی است ، اما ولتاژ کم تولید می کند.

در مقیاس خانگی بسس

در ماه مه 2015 تسلا از واحد ذخیره سازی باتری خانگی 7 یا 10 کیلووات ساعت برای ذخیره برق از تجدید پذیر ، با استفاده از باتری های لیتیوم یون مشابه با اتومبیل های تسلا خبر داد. این 2 کیلو وات را تحویل می دهد و با سرعت 350-450 ولت کار می کند. سیستم PowerWall به مبلغ 3000 دلار برای واحد 7 کیلووات ساعت یا 3500 دلار برای 10 کیلووات ساعت به نصب کننده ها فروخته می شود ، هرچند که گزینه دوم سریعاً قطع شد و سابق به 6.4 کیلووات ساعت و 3.3 کیلو وات قدرت رسید. در حالی که این امر به وضوح در مقیاس داخلی است ، اگر به طور گسترده ای از آن استفاده شود ، پیامدهای شبکه ای خواهد داشت. تسلا ادعا می کند 15 c/kwh برای استفاده از ذخیره سازی ، به علاوه هزینه آن انرژی تجدید پذیر در ابتدا ، با ضمانت 10 ساله ، 3650 چرخه که باعث کاهش بازده به 3.8 کیلووات ساعت در سال پنج ، 18،000 کیلووات ساعت می شود.

در انگلستان ، PowerVault باتری های متنوعی را برای مصارف خانگی ، عمدتاً با PV خورشیدی بلکه با هدف پس انداز با کنتورهای هوشمند تأمین می کند. باتری اسید سرب 4 کیلووات ساعت محبوب ترین محصول با 2900 پوند نصب شده است ، اگرچه باتری های واقعی نیاز به تعویض هر پنج سال دارند. یک واحد یون لیتیوم 4 کیلووات ساعت 3900 پوند نصب شده و سایر محصولات از 2 تا 6 کیلووات ساعت است که تا 5000 پوند نصب شده است.

در آوریل 2017 LG Chem در آمریکای شمالی طیف وسیعی از باتری ها را ارائه می داد ، چه ولتاژ کم و ولتاژ بالا. باتری 48 ولت با باتری های 3.3 ، 6.5 و 9.8 کیلووات ساعت و 400 ولت با 7.0 و 9.8 کیلووات ساعت است.

BESS لیتیوم یون در سطح داخلی ممکن است در معرض محدودیت های آتش سوزی باشد که واحدهای متصل به دیوارهای یک خانه را مجاز نمی کند.

ذخیره انرژی هوای فشرده

ذخیره انرژی با هوای فشرده شده (CAES) در غارهای زمین شناسی یا معادن قدیمی به عنوان یک فناوری ذخیره سازی در مقیاس نسبتاً بزرگ ، با استفاده از کمپرسورهای گازدار یا برقی ، گرمای آدیاباتیک ریخته می شود (این سیستم دیابتی است). هنگامی که آزاد شد (با پیش گرم کردن برای جبران خنک کننده آدیاباتیک) یک توربین گازی را با سوخت اضافی سوخت ، از اگزوز برای پیش گرم کردن استفاده می کند. اگر گرمای آدیاباتیک از فشرده سازی ذخیره شود و بعداً برای گرم کردن استفاده شود ، سیستم CAES Adiabatic (A-CAES) است.

نصب CAES می تواند تا 300 مگاوات باشد و در کل حدود 70 ٪ راندمان. ظرفیت CAES حتی می تواند تولید را از یک مزرعه بادی یا 5-10 مگاوات ظرفیت PV خورشیدی خارج کند و آن را تا حدودی قابل اعزام کند. دو سیستم CAES دیابتی در آلاباما (110 مگاوات ، 2860 مگاوات ساعت) و آلمان (290 مگاوات ، 580 مگاوات ساعت) در حال کار هستند و برخی دیگر در جای دیگری در ایالات متحده آمریکا قرار گرفتند یا توسعه یافتند.

باتری ها راندمان بهتری نسبت به CAES دارند (خروجی به عنوان نسبت برق ورودی) اما هزینه بیشتری برای هر واحد ظرفیت دارند و سیستم های CAES می تواند بسیار بزرگتر باشد.

دوک انرژی و سه شرکت دیگر در حال توسعه یک پروژه 1200 مگاوات ، 1.5 میلیارد دلاری در یوتا ، کمکی به یک مزرعه بادی 2100 مگاوات و سایر منابع تجدید پذیر هستند. این پروژه ذخیره انرژی Intermountain با استفاده از غارهای نمکی است. این مدت زمان 48 ساعت برای تخلیه برای ایجاد شکاف های متناوب ، از این رو ظاهراً بیش از 50 گیگاوات ساعت است. این سایت همچنین ممکن است انرژی خورشیدی مازاد منتقل شده از کالیفرنیای جنوبی را ذخیره کند. قرار است در چهار مرحله 300 مگاوات ساخته شود.

ذخیره انرژی Gaelectric یک پروژه 550 GWH/YR CAES در لارن ، ایرلند شمالی را برنامه ریزی می کند.

در ایالات متحده آمریکا پروژه Gill Ranch CAES به عنوان یک کارخانه ذخیره انرژی گاز فشرده (CGES) سازگار است که گاز طبیعی به جای هوا تحت فشار ذخیره می شود. این گاز در حدود 2500 psi و 38 درجه ذخیره می شود. گسترش به فشار خط لوله 900 psi برای جلوگیری از آب مایع و تشکیل هیدرات به پیش گرم شدن نیاز دارد.

تورنتو هیدرو با هیدرواستور دارای یک پروژه آزمایشی با استفاده از هوای فشرده شده در مثانه 55 متر زیر آب در دریاچه انتاریو برای تولید 0.66 مگاوات در طی یک ساعت است.

ذخیره سازی کرایوژنیک

این فناوری با خنک کردن هوا تا -196 درجه کار می کند ، در این مرحله برای ذخیره سازی در مخازن کم فشار عایق به مایع تبدیل می شود. قرار گرفتن در معرض دمای محیط باعث ایجاد مجدد سریع گاز و گسترش 700 برابر در حجم می شود که برای رانندگی توربین و ایجاد برق بدون احتراق استفاده می شود. Highview Power در انگلستان یک مرکز تجاری 50 مگاوات/250 مگاوات ساعت "هوای مایع" را در یک کارخانه نیروگاه مورد استفاده قرار می دهد ، بر اساس یک کارخانه آزمایشی در Slough و یک کارخانه تظاهرات در نزدیکی منچستر. انرژی را می توان برای هفته ها (به جای ساعت ها برای باتری ها) با هزینه ترمیم شده 110 پوند در مگاوات ساعت (142 دلار در مگاوات ساعت) برای یک سیستم 10 ساعته ، 200 مگاوات در 2 گیگاوات ساعت ذخیره کرد.

ذخیره حرارتی

همانطور که در بخش حرارتی خورشیدی از کاغذ انرژی تجدید پذیر WNA توضیح داده شده است ، برخی از گیاهان CSP از آن استفاده می کنندنمک مذاببرای ذخیره انرژی یک شبه. 20 MWE Gemasolar اسپانیا ادعا می کند که اولین کارخانه CSP با بار در جهان است که دارای ضریب ظرفیت 63 ٪ است. گیاه 200 MWE Andasol اسپانیا همچنین از ذخیره حرارت نمک مذاب استفاده می کند ، مانند 280 MWE Solana کالیفرنیا.

یک توسعه دهنده راکتور نمک مذاب (MSR) ، Moltex ، یک مفهوم ذخیره گرمای نمک مذاب (GridReserve) را برای تکمیل تجدید پذیر های متناوب مطرح کرده است. Moltex پیشنهاد می کند که یک راکتور نمک پایدار 1000 MWE به طور مداوم در حال اجرا باشد و در دوره های کم تقاضای کم به ذخیره نمک نیترات (همانطور که در گیاهان خورشیدی CSP استفاده می شود) گرما را در حدود 600 درجه حرکت می کند. در طی دوره های تقاضای زیاد ، با استفاده از گرمای ذخیره شده تا هشت ساعت ، تولید انرژی را می توان تا 2000 مگاوات دو برابر کرد. ادعا می شود که فروشگاه گرما فقط 3 پوند/مگاوات ساعت به هزینه سطح برق اضافه می کند.

شکل دیگری از ذخیره گرما در استرالیا جنوبی ساخته شده است ، جایی که شرکت 1414 (14D) از آن استفاده می کندسیلیکون مذاببشر این فرایند می تواند 500 کیلووات ساعت را در یک مکعب 70 سانتی متر سیلیکون مذاب ، حدود 36 برابر بیشتر از Powerwall تسلا در همان فضا ذخیره کند. این دستگاه از طریق یک دستگاه تبادل گرما مانند موتور استرلینگ یا توربین تخلیه می شود و گرما را بازیافت می کند. یک واحد 10 مگاوات ساعت حدود 700000 دلار هزینه دارد. (1414 درجه نقطه ذوب سیلیکون است.) یک تظاهرات TESS در پروژه انرژی خورشیدی شفق قطبی در نزدیکی بندر آگوستا ، استرالیا جنوبی قرار دارد.

همچنین در استرالیا ، یک ماده مخلوط به نامآلیاژ شکاف سوء استفاده (MGA)انرژی را به صورت گرما ذخیره می کند. MGA شامل بلوک های کوچکی از فلزات مخلوط است که انرژی تولید شده توسط تجدید پذیر مانند خورشیدی و باد را دریافت می کنند که مازاد تقاضای شبکه است و تا یک هفته آن را ذخیره می کند. هزینه 35 دلار در کیلووات ساعت نقل قول می شود ، بسیار کمتر از باتری های لیتیوم یون ، اما زمان پاسخگویی کندتر از باتری ها-15 دقیقه است. گرما برای تولید بخار آزاد می شود ، به طور بالقوه در گیاهان زغال سنگ مجدداً. شرکت MGA Thermal از دانشگاه نیوکاسل خارج شد و با استفاده از کمک هزینه فدرال در حال ساخت کارخانه تولید خلبان است. این سیستم دارای چندین سیستم برای درجه حرارت از 200 درجه تا 1400 درجه است.

شکل دیگر ذخیره انرژی یخ است.انرژی یخدارای قراردادهایی از کالیفرنیای جنوبی ادیسون برای تأمین 25.6 مگاوات ذخیره انرژی حرارتی با استفاده از سیستم خرس یخ خود ، متصل به واحدهای بزرگ تهویه مطبوع است. این امر باعث می شود یخ در شب که تقاضای برق کم است ، سپس از آن برای تهیه خنک کننده در طول روز به جای کمپرسورهای تهویه مطبوع استفاده می کند ، بنابراین تقاضای اوج را کاهش می دهد.

ذخیره سازی هیدروژن

در آلمان زیمنس یک کارخانه ذخیره سازی هیدروژن 6 مگاواتی را با استفاده از آنها سفارش داده استغشای تبادل پروتون (PEM)فناوری برای تبدیل نیروی باد اضافی به هیدروژن ، برای استفاده در سلولهای سوختی یا اضافه شدن به منبع گاز طبیعی. این گیاه در ماینز بزرگترین نصب PEM در جهان است. در انتاریو ، هیدروژنی ها با ابزار آلمانی E.ON همکاری کردند تا یک تأسیسات PEM 2 مگاواتی را ایجاد کند که در آگوست 2014 به صورت خط وارد شد و از طریق الکترولیز آب را به هیدروژن تبدیل کرد.

راندمان الکترولیز به سلول سوخت به برق حدود 50 ٪ است.

San Diego Gas & Electric با اسرائیلی Gencell همکاری می کند تا 30 سلول سوخت پشتیبان Gencell G5RX را در پست های خود نصب کند. اینها سلولهای سوخت قلیایی مبتنی بر هیدروژن با خروجی 5 کیلو وات هستند. آنها در اسرائیل ساخته شده اند و در آنجا توسط شرکت برق اسرائیل استفاده می شوند.

ذخیره سازی جنبشی

چرخ های مگسانرژی جنبشی را ذخیره کرده و قادر به ده ها هزار چرخه شارژ هستند.

ISO در انتاریو برای یک سیستم ذخیره سازی پرواز پرواز 2 مگاواتی از شرکت NRSTOR قرارداد کرده است. شرکت هاوایی الکتریک در حال نصب یک سیستم پرواز 80 کیلو وات 320 کیلووات ساعت از Amber Kinetics برای شبکه Oahu خود است که این یک ماژول بالقوه از چندین مورد است. به طور معمول پروازهای مگس ، ذخیره انرژی جنبشی آماده برای بازگشت به برق ، برای کنترل فرکانس به جای ذخیره انرژی استفاده می شود ، آنها انرژی را در طی یک دوره نسبتاً کوتاه تحویل می دهند و هر یک می توانند تا 150 کیلووات ساعت تأمین کنند. کهربا سینتیک ادعا می کند چهار ساعته تخلیه.

Stornetic آلمان واحدهای دوراستور را تولید می کند که دارای ظرفیت از ده ها کیلووات تا حدود یک مگاوات است. برنامه های کاربردی از ترمزهای احیا کننده برای قطارها گرفته تا خدمات جانبی مزرعه بادی است.

استفاده اصلی از Flywheels در تنظیمات منبع تغذیه بدون وقفه دیزل (DRUPS) است ، با عملکرد همزمان 7-11 دوم سوار بر هنگام راه اندازی یک ژنراتور دیزل یکپارچه به دنبال خرابی تأمین اصلی. این زمان می دهد -e.g.30 ثانیه-برای شروع پشتیبان گیری از دیزل معمولی.