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Die Speicherung elektrischer Energie ist eine Technologie zum Ausgleich von Angebot und Nachfrage im Stromnetz. Bei der Speicherung elektrischer Energie handelt es sich in der Regel nicht um die direkte Speicherung „elektrischer Energie“, sondern zunächst um die Umwandlung elektrischer Energie in kinetische Energie, (Wasser-)Potenzialenergie, chemische Energie und andere Speicherformen, um sie dann bei Bedarf wieder in elektrische Energie umzuwandeln.

Die Speicherung elektrischer Energie selbst ist keine aufstrebende Technologie, aber aus industrieller Sicht ist sie gerade erst entstanden und befindet sich in einem frühen Stadium. Das sofortige dynamische Gleichgewicht von Energiequellen und Lasten im traditionellen „starren“ Energiesystem wird immer schwieriger aufrechtzuerhalten. Zukünftig muss das Stromsystem über ausreichende „Flexibilität“ verfügen, um sich an die neue Normalität eines hohen Anteils erneuerbarer Energien anzupassen. In diesem Transformationsprozess ist die Energiespeicherung aufgrund ihrer Fähigkeit, die Produktion und den Verbrauch von Elektrizität zeitlich und räumlich zu trennen, zu einer der Schlüsseltechnologien für zukünftige Stromversorgungssysteme mit hohem Anteil erneuerbarer Energien geworden.

1、Beliebte Erklärung

Elektroenergiespeichertechnologie, eine Technologie zur Speicherung elektrischer Energie. Im Stromsystem erfolgen Stromerzeugung und -verbrauch gleichzeitig und die Menge ist ausgeglichen. Der Stromverbrauch schwankt jedoch ständig und es muss auch die Möglichkeit eines Ausfalls von Stromerzeugungsanlagen in Betracht gezogen werden. Daher ist die Kapazität der im System in Betrieb genommenen Stromerzeugungsanlagen häufig höher als der Stromverbrauch, sodass überschüssiger Strom zur Anpassung und Verwendung bei steigendem Notstrom gespeichert werden kann. Zu den Energiespeichermethoden gehören Pumpspeicherung, Batteriespeicherung, supraleitende Speicherung, mechanische Schwungradspeicherung, Druckluftspeicherung usw. Pumpspeicherung ist unter ihnen am weitesten verbreitet.

Die gespeicherte Energie kann als Notenergie sowie zur Speicherung von Energie bei geringer Netzlast und zur Ausgabe von Energie bei hoher Netzlast zur Spitzenglättung und Talfüllung genutzt werden, wodurch Netzschwankungen reduziert werden.

Energiespeicher sind ein wesentlicher Bestandteil zukünftiger Energiesysteme und unverzichtbar. Durch die Energiespeicherung kann eine zeitversetzte Energieanwendung erreicht, das Wechselspiel von Wind und Licht ausgeglichen und sofort Strom erzeugt werden. Durch das Abtragen und Auffüllen von Tälern können Einnahmen erzielt werden. Die Echtzeitkopplung zwischen Stromversorgungsangebot und -nachfrage kann in eine zeitübergreifende Kopplung umgewandelt werden, wodurch die Leistungsbilanz bereichert wird, eine hochdichte und kontrollierbare Anwendung von Energie mit geringer Dichte und schwankender Energie erreicht wird, die Wirkung herkömmlicher Stromquellen erzielt wird und eine hohe Leistung erreicht wird wettbewerbsfähige Energiequelle.

2、Technische Einführung

Unter elektrischer Energiespeicherung versteht man den Prozess der Speicherung von Energie durch ein Medium oder Gerät und deren Freisetzung bei Bedarf.

3. Kleiner Energiespeicher und großer Energiespeicher

Kleiner Energiespeicher: Die Energiespeicherung am Ende des Stromverbrauchsprozesses mit geringem Volumen, hohen Sicherheitsanforderungen und geringer Kosteneffizienz konzentriert sich auf Miniaturisierung und Sicherheitsentwicklung und ist in Bereichen wie Mobiltelefonbatterien, Elektrofahrzeugbatterien und Notfällen beliebt Netzteile.

Großer Energiespeicher: Angebotsorientierte Energiespeicherung mit großem Volumen und hohen Kosten-Leistungs-Anforderungen, mit Fokus auf die Entwicklung hin zur Wirtschaftlichkeit.

4. Energiespeichermethoden

4.1 Batterieenergiespeicher

Blei-Säure-Batterien werden im Allgemeinen in Hochleistungsanwendungen eingesetzt, hauptsächlich zur Speicherung überschüssiger Energie in Notstromquellen, Elektrofahrzeugen und Kraftwerken. Für Anwendungen mit geringem Stromverbrauch können auch wiederaufladbare Trockenbatterien wie Nickel-Wasserstoff-Batterien, Lithium-Ionen-Batterien usw. verwendet werden.

Bei der All-Vanadium-Flow-Batterie handelt es sich um eine große Energiespeicherbatterie, die chemische Energie durch Änderungen im Wertigkeitszustand von Vanadiumionen in elektrische Energie umwandelt und so die durch Wind- oder Sonnenenergie erzeugten Kräfte speichert und freisetzt. In der Branche wird sie gemeinhin als „Powerbank“ bezeichnet. Die Vanadiumbatterieindustrie, die in Industrieländern wie den Vereinigten Staaten und Japan zur Spitzenlastabdeckung in Kraftwerken und zur Speicherung von Windenergie eingesetzt wird, entwickelt sich rasant und die Technologie ist grundsätzlich ausgereift. Im Vergleich zu Lithiumbatterien besteht der größte Vorteil aller Vanadium-Flow-Batterien darin, dass sie nicht verbrennen oder explodieren.

4.2 Kondensator-Energiespeicher

Kondensatoren sind auch Energiespeicherkomponenten und ihre gespeicherte elektrische Energie ist proportional zum Quadrat ihrer eigenen Kapazität und Klemmenspannung: E=C * U * U/2. Kapazitive Energiespeicher sind einfach zu warten und erfordern keine Supraleiter. Ein weiterer wichtiger Aspekt der kapazitiven Energiespeicherung ist ihre Fähigkeit, sofort hohe Leistung bereitzustellen, wodurch sie sich sehr gut für Anwendungen wie Laser und Blitzlichter eignet.

Superkondensatoren, auch elektrochemische Kondensatoren genannt, sind eine neue Art von Energiespeichergeräten, die zwischen herkömmlichen Kondensatoren und wiederaufladbaren Batterien liegen. IhreDie Struktur ähnelt der von Batterien und umfasst hauptsächlich Doppelelektroden, Elektrolyte, Stromkollektoren und Isolatoren. Sie bieten Vorteile wie hohe Leistungsdichte, lange Zyklenlebensdauer, gute Tieftemperaturleistung, Sicherheit, Zuverlässigkeit und Umweltfreundlichkeit. Aufgrund der niedrigen dielektrischen Spannungsfestigkeit entsteht jedoch ein Leckstrom, der die Energiespeicher- und Haltezeit begrenzt. Gegenwärtig basieren Superkondensatoren hauptsächlich auf Doppelschichtkondensatoren mit porösen Kohlenstoffelektroden/Elektrolyt-Grenzflächen oder auf Quasikondensatoren, die aus Metalloxiden oder leitfähigen Polymeren erzeugt werden, um eine Energiespeicherung zu erreichen.

5. Anwendungsszenarien

5.1 Stromversorgungsseite

Reibungslose Ausgabe: Schwankungen bei der Erzeugung erneuerbarer Energien absorbieren oder die Ausgangsleistung der erneuerbaren Energieerzeugung glätten.

Verfolgung des Stromerzeugungsplans: Verfolgen Sie den Ausbau der erneuerbaren Energieerzeugung, um die Stromerzeugung aus Wind- und Solarenergie zu unterstützen, sie zu einer teilweise regelbaren Energiequelle zu machen und ihre Steuerbarkeit zu verbessern.

In einem Gebiet mit hoher Verbreitung erneuerbarer Energien wird überschüssiger Wind- und Solarstrom gespeichert, um Energieverschwendung zu reduzieren und die Verbreitung und Wirtschaftlichkeit erneuerbarer Energien zu erhöhen.

Die gespeicherte Energie kann jederzeit als rotierendes Backup für die Stromnetzplanung genutzt werden, wodurch der Backup-Aufwand für die konventionelle Stromerzeugung reduziert und deren Effizienz verbessert wird.

5.2 Getriebeseite

Reduzieren Sie den Druck auf Spitzenausgleichs- und Frequenzregulierungseinheiten, stellen Sie Hilfsdienste für Spitzenausgleich und Frequenzregulierung für das Stromnetz bereit und zahlen Sie entsprechend der Regulierungswirkung.

An verschiedenen Standorten und an mehreren Standorten errichtete Energiespeicher können als Hilfsdienste dienen, den Stromfluss optimieren, Leitungsüberlastungen und -überlastungen reduzieren oder lösen sowie Leitungs- und Netzwerkverluste reduzieren.

Verzögerung des Baus und Betriebs neuer Leitungen.

Bei Störungen oder Unfällen im Stromnetz kann der Energiespeicher als regulierende Stromquelle genutzt werden, um die Sicherheit und Stabilität des Stromnetzes zu verbessern und den Spielraum für einen sicheren Betrieb des Stromnetzes zu erhöhen. Es kann auch als Notstromquelle oder Schwarzstartstromquelle für das Stromnetz verwendet werden.

5.3 Vertriebsseite

Für unabhängige oder netzgebundene Mikronetze werden Energiespeichergeräte zu einer unverzichtbaren Ausrüstung, um den normalen und stabilen Betrieb des Mikronetzes aufrechtzuerhalten. Sie können zur Anpassung der Frequenz des Mikronetzes, zur Aufrechterhaltung der Frequenzstabilität während des Übergangsprozesses und zur langfristigen Energieverwaltung eingesetzt werden.

Eine der notwendigen Anpassungsmethoden für aktive Verteilungsnetze besteht darin, die Fähigkeit des Verteilungsnetzes zu verbessern, verteilte Stromquellen aufzunehmen und die Stromqualität sicherzustellen, um sicherzustellen, dass das Verteilungsnetz innerhalb eines sicheren Bereichs arbeitet.

Mobile Energiespeicher können Energiespeicher schnell zum Stromausfallgebiet transportieren und bei regionalen Stromausfällen an das Netz anschließen, um die Ausfallzeit zu verkürzen und die Zuverlässigkeit der Stromversorgung zu verbessern.

5.4 Benutzerseite

Benutzer können Energiespeichergeräte und Strompreise für die Nutzungsdauer nutzen, um die Zeit und Methoden ihres Stromverbrauchs zu ändern, um Spitzenlast und Tallast zu reduzieren und die Stromkosten zu senken.

Für einige Benutzer, die eine hohe Zuverlässigkeit benötigen, sind die Folgen einer Unterbrechung der Stromversorgung äußerst schwerwiegend und erfordern die Installation einer bestimmten Anzahl von Energiespeichergeräten als Notstromquellen (oder unterbrechungsfreie Stromquellen).

Wenn ein Elektrofahrzeug an das Stromnetz angeschlossen ist, kann es als Energiespeicher dienen und die Funktion von V2G nutzen, um auf die Nachfrage zu reagieren und die im Elektrofahrzeug gespeicherte Energie bei Bedarf ins Netz zurückzugeben.

Energiespeichersysteme können auch für Energiemanagementsysteme in Häusern und Gebäuden eingesetzt werden.