エネルギー貯蔵技術の開発の方向性と展望は何ですか?-リチウム - イオン電池装置
エネルギー貯蔵技術の開発は、クリーンエネルギーの大規模な開発と電力網の安全で経済的な運用を確保するための鍵です。エネルギー貯蔵技術は、電力システムに電気エネルギー貯蔵リンクを追加し、リアルタイムの電力バランスを備えた「リジッド」電力システムをより「柔軟」にすることができます。特に、大規模なクリーンエネルギー発電の電力網への接続によって引き起こされる変動を抑制し、電力網の運用を改善することができます。安全性、経済性、柔軟性。エネルギー貯蔵技術は、一般に熱エネルギー貯蔵と電気エネルギー貯蔵に分けられます。将来的には、電気エネルギー貯蔵は主に世界のエネルギーインターネットで使用されるでしょう。(リチウムイオン電池装置)
電気エネルギー貯蔵技術は、主に物理エネルギー貯蔵、電気化学エネルギー貯蔵、電磁エネルギー貯蔵の3つのカテゴリに分類されます。
物理エネルギー貯蔵
揚水発電は現在、エネルギー貯蔵コストが低く、最も成熟したエネルギー貯蔵技術であり、大規模に適用されています。現在、世界の揚水発電の総設備容量は1億キロワットを超えており、日本、米国、中国が設備容量でトップ3にランクされています。世界は水力資源が豊富です。地形を合理的に利用することにより、より大容量の揚水発電ユニットを構築し、電力網供給のセキュリティをより確実にすることができます。
圧縮空気エネルギー貯蔵は、電力システムの低谷間に残りの電力を使用して空気圧縮機を駆動し、空気を大容量の空気貯蔵室に押し込み、電気エネルギーを貯蔵可能な圧縮空気の位置エネルギーに変換します。システムの発電能力が不十分な場合、圧縮空気は石油または天然ガスと混合され、ガスタービンを駆動してガスタービンを駆動し、システムのピーク負荷調整ニーズを満たすために電力を生成します。圧縮空気エネルギー貯蔵には、大容量、長寿命、経済性が高いという利点がありますが、発電時に化石エネルギーを消費し、汚染や炭素排出を引き起こします。
電気化学エネルギー貯蔵
電気化学エネルギー貯蔵は現在、最先端のエネルギー貯蔵技術です。近年、ナトリウム硫黄電池、フロー電池、リチウムイオン電池エネルギー貯蔵などの電気化学エネルギー貯蔵技術は急速に発展しており、大きな開発の可能性と幅広い応用の見通しがあります。彼らは商業開発段階に入る最初のものになると期待されています。将来的には、製造および運用コストを削減するために、電池材料、製造プロセス、システム統合、運用および保守などの技術的ブレークスルーを達成する必要があります。
鉛蓄電池には140年以上の歴史があります。それらは技術が成熟しており、低価格で、安全性が高いです。それらは最も成熟したバッテリーエネルギー貯蔵技術です。現在、バッテリー市場の半分以上を占めており、主に電動自転車に使用されています。ただし、鉛蓄電池はエネルギー密度が低く、質量が大きく、有毒な物質であるため、グリッドエネルギー貯蔵には適していません。
ナトリウム硫黄電池はエネルギー密度が高く、モジュール式の製造、輸送、設置が容易で、特殊負荷の非常用電源に適しています。
フロー電池は、大容量、リサイクル可能な電解質、長いサイクル寿命を備えており、容量と電力を別々に設計できます。
リチウムイオン電池は、正極にリチウムイオンを含む化合物を使用し、負極に炭素材料を使用する電池です。リチウムイオン電池は、優れたサイクル性能と長い耐用年数を持ち、有毒で有害な物質を含んでいません。それらはグリーンバッテリーと呼ばれます。現在、リチウムイオン電池は携帯電話、ノートパソコン、電気自動車などの分野で広く使用されています。ただし、1回の充放電サイクルのコストは1元/ kWhを超えており、電力システムや大規模なエネルギー貯蔵に適用するのは経済的ではありません。
金属空気電池は、従来の燃料電池の水素エネルギーを金属燃料に置き換えた新しいタイプの燃料電池です。無毒、無公害、安定した放電電圧、高エネルギー密度、低内部抵抗、長寿命、比較的低価格という特徴があります。低コストや低プロセス技術要件など、多くの利点があります。金属空気電池は、リサイクル可能な安価で豊富な原材料を持っており、新世代のグリーンエネルギー貯蔵電池になることが期待されています。
電磁エネルギー貯蔵
スーパーキャパシタは、1970年代と1980年代に開発された電気化学部品で、分極電解質を介してエネルギーを蓄えます。エネルギー貯蔵プロセス中に化学反応は発生しません。エネルギー貯蔵プロセスは可逆的であるため、スーパーキャパシタは何十万回も繰り返し充電および放電することができます。スーパーキャパシタは、電力密度が高く、充電と放電時間が短く、サイクル寿命が長く、動作温度範囲が広いですが、エネルギー貯蔵容量が低く、電力網での大規模なエネルギー貯蔵には適していません。
超伝導電磁エネルギー貯蔵は、超伝導体のゼロ抵抗特性を利用して作られた蓄電デバイスです。瞬時電力が大きく、軽量で、サイズが小さく、損失がなく、応答が速いという利点があります。電力システムの安定性を向上させ、電源の品質を向上させるために使用できます。.しかし、超電導電磁エネルギー貯蔵はエネルギー密度が低く、容量が限られており、超電導材料技術の影響を受けるため、将来の見通しはまだ不透明です。
開発の方向性と展望
大規模なエネルギー貯蔵は、グローバルなエネルギーインターネットのピークシェービングと谷の充填に使用できます。揚水発電エネルギー貯蔵や圧縮空気エネルギー貯蔵などの大規模で長期的なエネルギー貯蔵施設は、大規模な電力網でのピークシェービングに使用できます。フロー電池は、大きなエネルギー貯蔵、多くのサイクル、および長い寿命を備えており、電力網のピークエネルギー貯蔵デバイスの補足として使用できます。水素エネルギー貯蔵は、燃料電池車に電力を供給するために余分な風力および太陽エネルギーを貯蔵するために使用することができる。
大規模な電力エネルギー貯蔵は、大規模なクリーンエネルギーのボラティリティを滑らかにするために使用できます。スーパーキャパシタ、超電導電磁エネルギー貯蔵、フライホイールエネルギー貯蔵、ナトリウム硫黄電池などの電力エネルギー貯蔵装置は、主に大規模な再生可能エネルギーと連携して動作します。風力発電や太陽光発電の出力に迅速に対応し、再生可能エネルギーの変動をスムーズにすることができます。、電力網のリアルタイム動作の安全性を確保します。
小型エネルギー貯蔵バッテリーは電気自動車に使用できます。リチウム電池、新しい鉛蓄電池、金属空気電池などのエネルギー貯蔵機器は、エネルギー密度と電力密度が高いですが、電池のアイデンティティが低く、大容量の電池パックを形成することは困難です。大型発電所には適しておらず、主に電気自動車に使用されています。バッテリー寿命の延長とコストの削減により、エネルギー貯蔵バッテリーは電気自動車の大規模開発のニーズを満たすことができます。将来的には、電気自動車のエネルギー貯蔵バッテリーは世界のエネルギーインターネットに接続され、充電時間を合理的に調整することにより、電力網のピーク負荷調整を支援し、谷の充電とピーク放電を実現します。
エネルギー貯蔵技術の進歩の鍵は、材料技術のブレークスルーにあります。新しいエネルギー貯蔵材料の継続的な革新と開発により、エネルギー貯蔵コンポーネントの耐用年数の延長、エネルギー密度の向上、充電時間の短縮、およびコストの削減において重要なブレークスルーがもたらされることが期待されています。
電気エネルギー貯蔵技術は、主に物理エネルギー貯蔵、電気化学エネルギー貯蔵、電磁エネルギー貯蔵の3つのカテゴリに分類されます。
物理エネルギー貯蔵
揚水発電は現在、エネルギー貯蔵コストが低く、最も成熟したエネルギー貯蔵技術であり、大規模に適用されています。現在、世界の揚水発電の総設備容量は1億キロワットを超えており、日本、米国、中国が設備容量でトップ3にランクされています。世界は水力資源が豊富です。地形を合理的に利用することにより、より大容量の揚水発電ユニットを構築し、電力網供給のセキュリティをより確実にすることができます。
圧縮空気エネルギー貯蔵は、電力システムの低谷間に残りの電力を使用して空気圧縮機を駆動し、空気を大容量の空気貯蔵室に押し込み、電気エネルギーを貯蔵可能な圧縮空気の位置エネルギーに変換します。システムの発電能力が不十分な場合、圧縮空気は石油または天然ガスと混合され、ガスタービンを駆動してガスタービンを駆動し、システムのピーク負荷調整ニーズを満たすために電力を生成します。圧縮空気エネルギー貯蔵には、大容量、長寿命、経済性が高いという利点がありますが、発電時に化石エネルギーを消費し、汚染や炭素排出を引き起こします。
電気化学エネルギー貯蔵
電気化学エネルギー貯蔵は現在、最先端のエネルギー貯蔵技術です。近年、ナトリウム硫黄電池、フロー電池、リチウムイオン電池エネルギー貯蔵などの電気化学エネルギー貯蔵技術は急速に発展しており、大きな開発の可能性と幅広い応用の見通しがあります。彼らは商業開発段階に入る最初のものになると期待されています。将来的には、製造および運用コストを削減するために、電池材料、製造プロセス、システム統合、運用および保守などの技術的ブレークスルーを達成する必要があります。
鉛蓄電池には140年以上の歴史があります。それらは技術が成熟しており、低価格で、安全性が高いです。それらは最も成熟したバッテリーエネルギー貯蔵技術です。現在、バッテリー市場の半分以上を占めており、主に電動自転車に使用されています。ただし、鉛蓄電池はエネルギー密度が低く、質量が大きく、有毒な物質であるため、グリッドエネルギー貯蔵には適していません。
ナトリウム硫黄電池はエネルギー密度が高く、モジュール式の製造、輸送、設置が容易で、特殊負荷の非常用電源に適しています。
フロー電池は、大容量、リサイクル可能な電解質、長いサイクル寿命を備えており、容量と電力を別々に設計できます。
リチウムイオン電池は、正極にリチウムイオンを含む化合物を使用し、負極に炭素材料を使用する電池です。リチウムイオン電池は、優れたサイクル性能と長い耐用年数を持ち、有毒で有害な物質を含んでいません。それらはグリーンバッテリーと呼ばれます。現在、リチウムイオン電池は携帯電話、ノートパソコン、電気自動車などの分野で広く使用されています。ただし、1回の充放電サイクルのコストは1元/ kWhを超えており、電力システムや大規模なエネルギー貯蔵に適用するのは経済的ではありません。
金属空気電池は、従来の燃料電池の水素エネルギーを金属燃料に置き換えた新しいタイプの燃料電池です。無毒、無公害、安定した放電電圧、高エネルギー密度、低内部抵抗、長寿命、比較的低価格という特徴があります。低コストや低プロセス技術要件など、多くの利点があります。金属空気電池は、リサイクル可能な安価で豊富な原材料を持っており、新世代のグリーンエネルギー貯蔵電池になることが期待されています。
電磁エネルギー貯蔵
スーパーキャパシタは、1970年代と1980年代に開発された電気化学部品で、分極電解質を介してエネルギーを蓄えます。エネルギー貯蔵プロセス中に化学反応は発生しません。エネルギー貯蔵プロセスは可逆的であるため、スーパーキャパシタは何十万回も繰り返し充電および放電することができます。スーパーキャパシタは、電力密度が高く、充電と放電時間が短く、サイクル寿命が長く、動作温度範囲が広いですが、エネルギー貯蔵容量が低く、電力網での大規模なエネルギー貯蔵には適していません。
超伝導電磁エネルギー貯蔵は、超伝導体のゼロ抵抗特性を利用して作られた蓄電デバイスです。瞬時電力が大きく、軽量で、サイズが小さく、損失がなく、応答が速いという利点があります。電力システムの安定性を向上させ、電源の品質を向上させるために使用できます。.しかし、超電導電磁エネルギー貯蔵はエネルギー密度が低く、容量が限られており、超電導材料技術の影響を受けるため、将来の見通しはまだ不透明です。
開発の方向性と展望
大規模なエネルギー貯蔵は、グローバルなエネルギーインターネットのピークシェービングと谷の充填に使用できます。揚水発電エネルギー貯蔵や圧縮空気エネルギー貯蔵などの大規模で長期的なエネルギー貯蔵施設は、大規模な電力網でのピークシェービングに使用できます。フロー電池は、大きなエネルギー貯蔵、多くのサイクル、および長い寿命を備えており、電力網のピークエネルギー貯蔵デバイスの補足として使用できます。水素エネルギー貯蔵は、燃料電池車に電力を供給するために余分な風力および太陽エネルギーを貯蔵するために使用することができる。
大規模な電力エネルギー貯蔵は、大規模なクリーンエネルギーのボラティリティを滑らかにするために使用できます。スーパーキャパシタ、超電導電磁エネルギー貯蔵、フライホイールエネルギー貯蔵、ナトリウム硫黄電池などの電力エネルギー貯蔵装置は、主に大規模な再生可能エネルギーと連携して動作します。風力発電や太陽光発電の出力に迅速に対応し、再生可能エネルギーの変動をスムーズにすることができます。、電力網のリアルタイム動作の安全性を確保します。
小型エネルギー貯蔵バッテリーは電気自動車に使用できます。リチウム電池、新しい鉛蓄電池、金属空気電池などのエネルギー貯蔵機器は、エネルギー密度と電力密度が高いですが、電池のアイデンティティが低く、大容量の電池パックを形成することは困難です。大型発電所には適しておらず、主に電気自動車に使用されています。バッテリー寿命の延長とコストの削減により、エネルギー貯蔵バッテリーは電気自動車の大規模開発のニーズを満たすことができます。将来的には、電気自動車のエネルギー貯蔵バッテリーは世界のエネルギーインターネットに接続され、充電時間を合理的に調整することにより、電力網のピーク負荷調整を支援し、谷の充電とピーク放電を実現します。
エネルギー貯蔵技術の進歩の鍵は、材料技術のブレークスルーにあります。新しいエネルギー貯蔵材料の継続的な革新と開発により、エネルギー貯蔵コンポーネントの耐用年数の延長、エネルギー密度の向上、充電時間の短縮、およびコストの削減において重要なブレークスルーがもたらされることが期待されています。
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