スマートグリッドのエネルギー貯蔵技術とは何ですか？

電力システムを含む多くの分野のエネルギー貯蔵技術は幅広いUSESを持っており、近年の世界の電力産業の再編の範囲内で、さまざまなエネルギー貯蔵技術が開発の新しい機会をもたらし、これらの技術を使用することでよりよく実現できます電力システムのエネルギー管理、特に再生可能エネルギーと分散型電源の分野では、この効果は特に明白であり、従来の発電と送電および配電ネットワークでは、新しい技術も使用できます。さまざまなエネルギー貯蔵技術の基本原理とその開発状況を簡単に紹介した後。

1つの揚水発電

上流または下流のアプリケーションの揚水発電所には、2つの貯水池が装備されている必要があります。オフピーク負荷では、モーター状態で動作するポンプエネルギー貯蔵装置が、下流の貯水池上流の貯水池保全に水を汲み上げます。ピーク負荷時には、発電機の状態のポンプエネルギー貯蔵装置は、上流の貯水池の水に貯蔵されたものを使用して発電します。一部の高ダム水力発電所は貯水容量があり、揚水発電所の配電に利用できる。鉱山や他の洞窟の地下ポンプエネルギー貯蔵を使用することは技術的に実現可能であり、1999年に海の下流の貯水池としても使用できることがあり、日本人は海水ポンプ貯蔵発電所の最初の使用を構築しました。

早くも1890年代にポンプエネルギー貯蔵がイタリアとスイスで適用され、1933年にリバーシブルユニット（ポンプタービンと発電機を含む）があり、エネルギーユニットの効率を改善するために速度を調整することができます。揚水発電所は、あらゆる能力開発に使用できます。貯蔵エネルギーの放出時間は、数時間から数日で、効率は70％から85％です。

ポンピングエネルギー貯蔵は、一種のエネルギー貯蔵技術の電力システムで最も広く使用されており、その主な応用分野は、エネルギー管理、周波数制御を含み、システムの予備容量を提供します。現在、世界中で90 GW以上の揚水発電所が稼働しており、世界の総設備容量の約3％を占めています。揚水発電所の限界はより広く使用されており、重要な制限要因は長い建設期間、多額のエンジニアリング投資です。

2バッテリーの高度な貯蔵エネルギー貯蔵

蓄電池の世界市場の需要は、UPS、電力品質規制、予備電池などに使用される産業用電池の観点から、年間約150億ドル、最大50億ドルの市場規模であると推定されています。 。米国、欧州、アジアでは、高性能バッテリーを搭載したエネルギー貯蔵電力システムの生産企業を設立する予定です。過去12〜18か月で、300mwのバッテリー生産ラインの既存の生産能力が年間稼働しました。

鉛蓄電池は最も古く、最も成熟した電池技術です。低コストの汎用エネルギー貯蔵技術であり、電力品質規制やUPSなどに使用できます。ただし、バッテリーの寿命が短いため、エネルギー管理の分野での用途が制限されます。 Exxonによって1970年代初頭に開発されたZnBrバッテリーは、長年の研究開発の結果、1 KWHのZnBrバッテリーエネルギー貯蔵システムの大容量を構築し、テストを通じて、75％の正味効率を実現しました。1980年代初頭ニューサウスウェールズ大学では、オーストラリアが先導し、VRBバッテリーのjは、現在、日本で500 KW / 5 mwを設置していますか？ H VRBエネルギー貯蔵システム、正味効率は85％と高いです。

近年、あらゆる種類の新しいタイプのバッテリーが次々と開発され、電力システムに適用されています。英国のREGENEsys Technologiesは、PSBバッテリーを使用して15 mw / 120 mwを構築していますか？ Hエネルギー貯蔵発電所、正味効率約75％NaSバッテリーは高いエネルギー貯蔵効率（約89％）を持ち、同時に出力パルス電力の能力も備えており、出力パルス電力は連続定格電力を達成できますこの機能により、30秒で6回の値が得られ、NaSバッテリーを同時に使用して、電力品質調整と負荷調整の2つの目的のピークを達成し、機器全体の経済的利益を向上させることができます。日本では、エネルギー貯蔵のNaSバッテリー技術実証プロジェクトの採用は30以上であり、総貯蔵容量は20 mw以上であり、毎日8時間のピークバレー負荷調整に使用できます。

他の電池と比較して、リチウムイオン電池主な利点は高いエネルギー貯蔵密度です

（300〜400 KW？H / m3、130 KW？H / t）、エネルギー貯蔵効率（ほぼ100％）、および長い耐用年数（エネルギー貯蔵の80％未満ですべての放電を3000回再充電可能）。迅速な開発を得るためのリチウムイオン電池の利点。しかし、数年後にはリチウム電池はすでに市場の50％の小型モバイル電源を備えていますが、大容量リチウムイオン電池の生産にはまだやるべきことがいくつかあります。主な障害はその高コストにあります。これは主な理由は、特別なパッキングが必要であり、必要な内部過充電保護回路が装備されているためです。

すべてのバッテリーと金属空気電池の中で最もコンパクトな構造であり、バッテリーの最低コストになると期待されていますが、バッテリーは一種の環境に無害です。その主な欠点は、バッテリーの充電が非常に難しく、効率が低いことです。

3フライホイールエネルギー貯蔵

最新のフライホイールエネルギー貯蔵システムのほとんどは、円筒形の回転質量を通過し、磁気サスペンションベアリングサポート組織で構成されています。磁気浮上ベアリングの摩擦損失を使用する目的を排除し、システムの寿命を延ばすことです。十分に高いエネルギー貯蔵効率を確保するために、フライホイールシステムは、風の抵抗損失を減らすために、高真空環境で実行する必要があります。フライホイールは、フライホイールの回転速度、エネルギー貯蔵装置と電力網の間の電力交換を調整するために、何らかの形のパワーエレクトロニクス装置を介してモーターまたは発電機に接続されます。

フライホイールエネルギー貯蔵の顕著な利点は、メンテナンスを実行する必要がほとんどなく、機器の長寿命（20年または数万倍の爆雷）エネルギー放出プロセスがあり、環境に悪影響を与えないことです。フライホイールのリサイクルは、トラッキング性能と負荷が良好であり、短期間のエネルギー貯蔵用途から長期貯蔵までの時間と容量の面で使用できます。

フライホイールエネルギー貯蔵装置、固体鋼フライホイールの実現に使用でき、複合フライホイール、特定のフライホイールが経済的および技術的比較を必要とするもの、システムコスト、重量、サイズ、およびトレードオフなどの材料性能指標を使用することもできます。高密度鋼材を使用すると、そのエッジ線速度は200〜200 m / sに達する可能性があり、複合材料の軽量で高強度を使用すると、そのエッジ線速度は600〜1000 m / sに達する可能性があります。フライホイールは実際の出力エネルギーは速度範囲に依存し、定格出力では非常に低速になることはありません。

現在、高出力フライホイールエネルギー貯蔵システムを開発し、航空およびUPSの分野に適用されています。研究所のトップレベルであるビーコンパワーは、フライホイールエネルギー貯蔵の最適な設計に取り組んでおり、エネルギー貯蔵サービスの長いプロセス（最大数時間）に使用し、コストを削減します。 2 KW / 6 KWがありますか？通信機器に使用されるフライホイールエネルギー貯蔵システムのH、電源はフライホイールを採用し、メガワットの出力電力を実現でき、数分または数時間のエネルギー貯蔵装置を持続します。

4超伝導磁気エネルギー貯蔵

超電導は1911年に発見されましたが、1970年代までは、電力システムにエネルギー貯蔵技術が応用されているため、初めて超電導磁気エネルギー貯蔵を提唱した人がいます。高速電磁応答特性と高効率のエネルギー貯蔵（充電/放電効率95％以上）により超伝導磁気エネルギー貯蔵が行われ、すぐに電力業界や軍隊の注目を集めました。電力システムのアプリケーションにおけるSMESには、負荷分散、動的安定性、過渡安定性、電圧安定性、周波数調整と伝送容量、および電力品質の向上などが含まれます。

SMESユニットは、低温環境下での超伝導コイルで構成され、低温は、極低温装置の液体窒素または液体ヘリウムの容器を含むことによって提供されます。電力変更/調整システムは、AC電力システムに接続されたSMESユニットであり、電力システムのニーズに応じて、エネルギー貯蔵コイルを充電および放電することができます。通常、2種類の電力変換システムを使用します。ストレージコイルはAC電源システムに接続されています。1種類は電流源コンバータです。別のタイプは電圧源インバーターです。

他のエネルギー貯蔵技術と比較して、SMESは、超電導体自体のコストに加えて、低温のコストを維持するためにもかなり高価です。ただし、SMESコイルと既存のフレキシブルAC伝送ユニットの組み合わせの場合（FACTS）は、コンバーターユニットのコストを削減できます。これは、SMESのコストの大部分を占めるコストのこの部分です。既存の研究結果は、送電および配電、マイクロ（<0.1 MW？H）およびミディアム（0.1〜100 mw？H）SMESシステムの適用がより経済的である可能性があることを示しています。高温超伝導体を使用すると、低温および冷却条件のエネルギー貯蔵システムを落とすことができるため、SMESのコストをさらに削減できます。現在、世界中の多くの中小企業で、エンジニアリングは開発中または開発段階にあります。

5スーパーキャパシタエネルギー貯蔵

コンデンサは、電力システムで広く使用されているデバイスです。スーパーキャパシタは、従来のキャパシタと比較して、誘電率が高く、表面積が大きく、圧縮能力が高くなっています。たとえば、セラミックは非常に高い圧力レベル（約1 KV）と絶縁耐力を備えているため、将来のエネルギー貯蔵アプリケーションに適しています。

現在、スーパーキャパシターはピーク電力、機会の低容量のために使用されています。は10年以上の浮遊電荷の状態で正常に動作できるため、スーパーキャパシタは電圧降下状態にあり、過渡的な外乱中に電源のレベルを上げる可能性があります。スーパーキャパシタの設置はシンプルで少量であり、さまざまな環境（高温、低温、湿潤）で実行でき、低電力レベルのビジネスサービスのアプリケーションに利用できるようになりました。

6圧縮空気エネルギー貯蔵

圧縮空気エネルギー貯蔵は、エネルギー貯蔵バッテリーエネルギー貯蔵システムほど単純ではなく、ガスタービン発電所での一種のピークシェービングであり、同じ出力で、従来のガスタービンよりも40％少ないガスを消費します。これは、従来のガスタービン発電が空気圧縮用の燃料消費量の約3分の2であるのに対し、CAESが利用できる安価な電力網の負荷は、事前に低圧縮空気であり、蓄積されたエネルギーを放出する必要があるためです。加えて、電気を生成するためのガス。圧縮空気は、適切な地下または溶岩洞窟の下に保管されることがよくあります。そのような洞窟を作るのに溶岩を通して約1年半から2年必要でした。

CAESの最初の商業運転は、1978年にドイツのフンドルフに290mwのユニットで建設されました。米国は1991年にアラバママッキントッシュで2番目の商用CAESを建設し、110 mwユニットの電力、30か月の建設、6,500万ドルの費用で、14分以内に相互接続しました。商業運転の3番目のCAESは、現在、オハイオ州ノートンに建設される世界最大の容量のCAESであり、プラント全体の設備容量は2700 mw、合計9ユニットで、圧縮空気は既存の深さ2200フィートの地下石灰岩に貯蔵されます。私の。

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