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O armazenamento de energia elétrica é uma tecnologia para equilibrar a oferta e a demanda na rede elétrica. A forma de armazenamento de energia elétrica geralmente não é o armazenamento direto de "energia elétrica", mas primeiro a conversão de energia elétrica em energia cinética, energia potencial (água), energia química e outras formas de armazenamento, e depois convertê-la novamente em energia elétrica quando necessário.

O armazenamento de energia eléctrica em si não é uma tecnologia emergente, mas do ponto de vista industrial, acaba de surgir e está na sua fase inicial. O equilíbrio dinâmico instantâneo de fontes e cargas de energia do sistema de energia "rígido" tradicional está se tornando cada vez mais difícil de sustentar. No futuro, o sistema energético deverá ter “flexibilidade” suficiente para se adaptar ao novo normal de energia renovável em elevada proporção. Neste processo de transformação, o armazenamento de energia tornou-se uma das principais tecnologias de apoio para futuros sistemas de energia renovável de alta proporção, devido à sua capacidade de separar a produção e o consumo de eletricidade do tempo e do espaço.

1、Explicação popular

Tecnologia de armazenamento de energia elétrica, uma tecnologia para armazenar energia elétrica. No sistema elétrico, a produção e o uso da energia elétrica são realizados simultaneamente e a quantidade é equilibrada. Mas o consumo de energia elétrica está sempre oscilando e a possibilidade de falha dos equipamentos de geração de energia também precisa ser considerada. Portanto, a capacidade dos equipamentos de geração de energia colocados em operação no sistema é muitas vezes superior ao consumo de eletricidade, de modo que o excesso de eletricidade pode ser armazenado para ajuste e utilização quando a eletricidade de reserva aumentar. Os métodos de armazenamento de energia incluem armazenamento bombeado, armazenamento em bateria, armazenamento supercondutor, armazenamento mecânico em volante, armazenamento de ar comprimido, etc.

A energia armazenada pode ser usada como energia de emergência, bem como para armazenar energia durante baixas cargas da rede e produzir energia durante altas cargas da rede para redução de picos e preenchimento de vales, reduzindo as flutuações da rede.

O armazenamento de energia é um componente essencial dos futuros sistemas de energia e é indispensável. O armazenamento de energia pode alcançar a aplicação de energia em mudança de tempo, suavizar a intermitência do vento e da luz e gerar eletricidade imediatamente. Ao raspar e preencher os vales, é possível obter receita. O acoplamento em tempo real entre a fonte de alimentação e a demanda pode ser alterado para acoplamento em tempo cruzado, enriquecendo os meios de equilíbrio de potência, alcançando aplicação controlável e de alta densidade de energia flutuante e de baixa densidade, alcançando o efeito de fontes de energia convencionais e tornando-se um altamente fonte de energia competitiva.

2、Introdução Técnica

O armazenamento de energia elétrica refere-se ao processo de armazenar energia através de um meio ou dispositivo e liberá-la quando necessário.

3. Pequeno armazenamento de energia e grande armazenamento de energia

Pequeno armazenamento de energia: O armazenamento de energia no final do processo de consumo de energia, com pequeno volume, altos requisitos de segurança e baixo custo-benefício, concentra-se na miniaturização e no desenvolvimento da segurança e é popular em áreas como baterias de telefones celulares, baterias de veículos elétricos e emergência suprimentos de energia.

Grande armazenamento de energia: Armazenamento de energia orientado para o lado da oferta, com grande volume e elevados requisitos de desempenho de custos, com foco no desenvolvimento em direção à relação custo-benefício.

4. Métodos de armazenamento de energia

4.1 Armazenamento de energia da bateria

As baterias de chumbo-ácido são geralmente usadas em aplicações de alta potência, principalmente para armazenar energia excedente em fontes de energia de emergência, veículos elétricos e usinas de energia. Aplicações de baixa potência também podem usar baterias secas recarregáveis, como baterias de níquel-hidrogênio, baterias de íon-lítio, etc.

Toda bateria de fluxo de vanádio é uma bateria de armazenamento de energia em grande escala que converte energia química em energia elétrica por meio de mudanças no estado de valência dos íons de vanádio, armazenando e liberando assim as forças geradas pela energia eólica ou solar. É comumente referido como o “banco de potência” na indústria. A indústria de baterias de vanádio usadas para redução de picos de usinas de energia e armazenamento de energia eólica em países desenvolvidos como os Estados Unidos e o Japão está se desenvolvendo rapidamente, e a tecnologia está basicamente madura. Em comparação com as baterias de lítio, a maior vantagem de todas as baterias de fluxo de vanádio é que elas não queimam nem explodem.

4.2 Armazenamento de energia do capacitor

Os capacitores também são componentes de armazenamento de energia, e sua energia elétrica armazenada é proporcional ao quadrado de sua própria capacitância e tensão terminal: E=C * U * U/2. O armazenamento capacitivo de energia é fácil de manter e não requer supercondutores. Outro aspecto importante do armazenamento de energia capacitiva é a sua capacidade de fornecer alta potência instantânea, tornando-o muito adequado para aplicações como lasers e flashes.

Os supercapacitores, também conhecidos como capacitores eletroquímicos, são um novo tipo de dispositivo de armazenamento de energia que fica entre os capacitores tradicionais e as baterias recarregáveis. Delesa estrutura é semelhante à das baterias, incluindo principalmente eletrodos duplos, eletrólitos, coletores de corrente e isoladores. Eles têm vantagens como alta densidade de potência, ciclo de vida longo, bom desempenho em baixas temperaturas, segurança, confiabilidade e respeito ao meio ambiente. Porém, devido à baixa tensão suportável dielétrica, há corrente de fuga, o que limita o armazenamento de energia e o tempo de retenção. Atualmente, os supercapacitores são baseados principalmente em capacitores de camada dupla com eletrodos de carbono porosos/interfaces eletrolíticas, ou quase capacitores gerados por óxidos metálicos ou polímeros condutores para obter armazenamento de energia.

5. Cenários de aplicação

5.1 Lado da fonte de alimentação

Saída suave: Absorver flutuações na geração de energia renovável ou suavizar a potência de saída da geração de energia renovável.

Plano de geração de energia de rastreamento: Acompanhar o aumento da geração de energia renovável para auxiliar a geração de energia eólica e solar, tornando-as uma fonte de energia parcialmente ajustável e melhorando sua controlabilidade.

Numa área de geração de energia renovável de alta penetração, armazenar o excesso de energia eólica e solar para reduzir o desperdício de energia e aumentar a penetração e economia da energia renovável.

A energia armazenada pode ser usada como backup rotativo para programação da rede elétrica a qualquer momento, reduzindo assim a quantidade de backup para geração de energia convencional e melhorando sua eficiência.

5.2 Lado da transmissão

Reduza a pressão sobre as unidades de redução de pico e regulação de frequência, forneça serviços auxiliares de redução de pico e regulação de frequência para a rede elétrica e pague de acordo com o efeito de regulação.

Dispositivos de armazenamento de energia construídos em diferentes locais e em vários locais podem servir como serviços auxiliares, otimizar o fluxo de energia, reduzir ou resolver sobrecarga e congestionamento de linha e reduzir perdas na linha e na rede.

Atrasar a construção e operação de novas linhas.

Quando há perturbação ou acidente na rede elétrica, o armazenamento de energia pode ser usado como fonte de energia reguladora para ajudar a melhorar o desempenho de segurança e estabilidade da rede elétrica e aumentar a margem de operação segura da rede elétrica. Ele também pode ser usado como fonte de energia de backup de emergência ou fonte de energia de partida preta para a rede elétrica.

5.3 Lado da distribuição

Para microrredes independentes ou conectadas à rede, os dispositivos de armazenamento de energia tornam-se um equipamento indispensável para manter a operação normal e estável da microrrede. Eles podem ser usados para ajustar a frequência da microrrede, manter a estabilidade da frequência durante o processo de transição e ser usados para gerenciamento de energia a longo prazo.

Um dos métodos de ajuste necessários para redes de distribuição ativas é melhorar a capacidade da rede de distribuição de absorver fontes de energia distribuídas e garantir a qualidade da energia para garantir que a rede de distribuição opere dentro de uma faixa segura.

Os dispositivos móveis de armazenamento de energia podem transportar rapidamente dispositivos de armazenamento de energia para a área de interrupção de energia e conectá-los à rede em caso de interrupções de energia regionais, a fim de reduzir o tempo de interrupção e melhorar a confiabilidade do fornecimento de energia.

5.4 Lado do usuário

Os usuários podem usar dispositivos de armazenamento de energia e preços de eletricidade no momento do uso para alterar o tempo e os métodos de uso da eletricidade, a fim de reduzir a carga de pico e a carga de vale e reduzir os custos de eletricidade.

Para alguns usuários que necessitam de alta confiabilidade, as consequências da interrupção do fornecimento de energia são extremamente graves, exigindo a instalação de um certo número de dispositivos de armazenamento de energia como fontes de energia de backup (ou fontes de energia ininterruptas).

Quando um veículo elétrico é conectado à rede elétrica, ele pode servir como um dispositivo de armazenamento de energia, utilizando a função V2G para responder à demanda e devolver a energia armazenada dentro do veículo elétrico à rede quando necessário.

Os sistemas de armazenamento de energia também podem ser usados para sistemas de gestão de energia em residências e edifícios.