beat365亚洲体育储存事实

事实

能源储存对于高效、清洁的电网至关重要. 它使我们能够在能源充足的时候生产beat365亚洲体育, 存储它, 在需要的时候把它放回电网. 就像制冷改变了人们食用食物的方式一样, 能源储存可以彻底改变我们使用能源的方式.

报告

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统计数据

11,071 MW

U.S. 电池储能从2010年的47兆瓦跃升至2023年的11071兆瓦.

88%

锂离子电池组的价格从逾1美元下跌了88%,从2010年的300美元/千瓦时降至2021年的151美元/千瓦时.

80 GW

大型电池存储容量将从2019年的1吉瓦增长到2030年的80吉瓦, 根据平均预报.

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可再生能源的电池存储将打开新的大门,使beat365亚洲体育变得更加可靠, 容易获得和随时可用.

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提高可靠性,降低成本,提高电网弹性.

beat365亚洲体育储存的好处

能源储存改变了美国beat365亚洲体育的游戏规则. 它能让我们储存能量以备不时之需, 增加可靠性, 为消费者控制成本, 并最终帮助建立一个更有弹性的电网.

提高电网可靠性

储能提高可靠性, 确保无缝, 向消费者和企业同步输送电力.

一个更灵活、更敏捷的网格

存储增加了电网的灵活性,并有助于为消费者提供不间断的电力, 企业, 以及其他用户.

降低消费者成本

储能系统可以通过在电价较低时储存能源,并在电价较高的高峰时期放电来抵消成本.

保护生产力

在短暂的停电期间, 能源储存可以帮助企业避免代价高昂的中断,并继续正常运营.

尽量减少停电

能源储存可以保护消费者免受食物和药品的损失,也可以避免停电带来的其他不便.

使beat365亚洲体育更加可行

能源储存使我们能够利用太阳能和风能等可再生能源为电网供电, 即使是在太阳下山或者没有风的时候.

平滑可变能量

能源储存通过在低产量期间放电来帮助平滑间歇性资源的输出.

更高的能量密度

与其他发电系统相比, 电池存储系统释放的能量很少占用空间.

能量储存是如何工作的

机械能储存

最古老和最常见的储能形式是机械抽水蓄能水电.

当能源需求较低时,利用电能将水泵入水库. 晚些时候, 水被允许流回山下, 当需求高时,转动涡轮机发电.

能量储存是如何工作的

电化学储能

电化学储能是最常见和发展最快的储能形式.

这种方法使用电池,通过化学反应储存和放电电能. 电池中最常见的化学物质是锂离子, 但也有其他几种选择.

能量储存是如何工作的

热能储存

热能储存通常与聚光太阳能发电厂(CSP)联系在一起, 它利用太阳能加热驱动蒸汽涡轮机发电的工作流体.

在某些情况下, 加热后的工作流体储层可以在太阳能发电下降后的几分钟甚至几小时内被蒸汽发生系统储存和使用.

能量储存是如何工作的

储能设施

能量储存设施在能量容量(可以储存的能量总量)方面有所不同, 以千瓦时或兆瓦时计量), 和功率容量(在一个时间点可以释放的能量的总量), 以千瓦或兆瓦计).

能量储存是如何工作的

为特定需求而设计

储能系统是为满足特定的存储需求而设计的, 比如短期内更好地调节风力或太阳能发电厂的发电量, 或者更长期,以更好地匹配工厂供应和电网需求.

关于能量储存,你应该知道什么.

常见问题

储能的应用

能源储存对于风能和太阳能等可再生能源的整合是否必要?

No, 但储能技术是使电网更加灵活、使我们能够更容易、更有效地整合可再生能源的几种技术之一. 然而, 研究和实际经验表明,互联电力系统可以安全可靠地整合高水平的可再生能源,而无需新的储能资源. 比如爱荷华州, 堪萨斯, 和德克萨斯州现在使用风能和太阳能发电, 没有广泛部署存储. 在许多系统中, 能源储存可能不是帮助整合可再生能源的最经济的资源, 并且可以探索系统灵活性的其他来源, 包括传输扩展, 提高常规发电的灵活性, 改变各种操作程序, 等.

能源储存如何帮助风能和太阳能等可再生能源更加实用和可靠?

能源储存可以让我们将更多的风能和太阳能纳入电网,通过平滑这些快速增长的可再生能源的可变发电. 随着风能和太阳能资源的增加, 存储将变得更加重要的高效, 可靠的, 还有干净的网格.

重要的是,能源储存可以帮助将beat365亚洲体育的生产转移到最需要的时候. 例如,美国大部分地区的峰值用电量.S. 发生在夏季的下午和晚上,就像太阳能发电正在下降一样. 在这段时间里,气温可能是最热的, 白天工作的人回到家,开始用电给家里降温, 烹饪, 运行设备. 能源储存使我们能够将可再生能源转移到需求最高的晚上高峰时段. 它为电网提供了全天候可再生能源供电的可能性, 即使太阳落山,风也不吹.

将储能与风能和太阳能结合起来——无论是在项目现场还是在电网规模上——也有助于消除风能和太阳能流入电网的变化. Both 风 and solar energy production fluctuates based on the availability of 风 and solar 资源; they are inherently intermittent. 例如,一团经过的云可以迅速改变太阳能发电厂的发电量. 储能可以通过在源电厂低产期放电,帮助平稳间歇性资源输出到电网.

能源储存是否适用于所有的燃料来源?

是的,能源储存系统是技术和燃料中性的. 电可以通过许多技术产生, 包括风能、太阳能和石油等可再生能源, 天然气, 煤炭, 还有核能. 因为传统的发电方式在本质上变化较小, 它往往从集成储能中获益较少, 但在某些情况下,优化供需是有好处的, 将发电转移到需求高峰, 提供网格管理.

能源储存的成本影响

建造一个太阳能+储能电站要花多少钱?

美国能源部的能源效率和可再生能源办公室提供了有用的数据来了解太阳能加储能的成本以及储能的持续时间如何影响成本. 这似乎有悖常理, 但储能成本实际上随着持续时间的延长而降低,因为在较短的时间内,逆变器和其他硬件的成本占整个系统成本的比例更高, 根据DOE数据. 一个独立的60兆瓦存储系统将随着持续时间的增加而降低每兆瓦时(MWh)的成本. 换句话说,存储时间越长,每兆瓦时的成本就越低.

储能如何降低能源成本?
  • 支持更多风能和太阳能发电的整合; 风能和太阳能是最便宜的电力来源. 储能系统支持越来越多的可再生能源并网, 能够扩大和纳入最具成本效益的发电来源.
  • 减少能源浪费: 储能可以帮助消除能源浪费,最大限度地发挥可再生能源的效益. 储能是目前唯一一种既能蓄能又能放能的电网技术. 当可再生能源供过于求时,通过储存能源, 能源储存可以减少对发电设施的需求,并在需要的时候使用这些能源.
  • 提高电网效率: 储能系统既可发电又可负荷,可即时调度, 因此,它可以帮助电网调整需求和供应的波动, 哪一种能优化电网效率, 缓解传输拥塞, 增加了电网的灵活性. 这降低了总体系统成本.
  • 限制昂贵的能源进口,提高能源安全; 能源储存提高了能源安全,并最大限度地利用了美国生产的负担得起的电力.
  • 防止和减少停电: 能源储存可以通过增加峰值电力供应和作为家庭备用电源来帮助预防或减少停电或限电的风险, 企业, 和社区. 电力供应中断的代价极高,而且对健康和安全有害. 能源储存使电网更具弹性和可靠性.

储能基础知识

储能容量与持续时间的关系是什么?

美国能源部能源效率和可再生能源办公室 提供有用的数据来理解兆瓦和存储时间之间的关系. 以240兆瓦时(MWh)锂离子电池为例,最大容量为60兆瓦。. 一个容量为60兆瓦、存储时间为4小时的系统可以以多种方式工作:

你可以用最大功率运行电池四个小时
你可以用一半电量连续工作8小时

换个角度来看这个例子, 你可以使用同样的存储系统在短时间内产生大量的电力,或者在较长时间内产生更少的电力. 这意味着一块240兆瓦时的电池可以为:

4小时60兆瓦
30兆瓦,8小时
15兆瓦,16小时

然而,根据系统的容量,它可能无法立即获得60兆瓦的电力. 这就是为什么存储系统被称为容量和存储时间(e).g.(一个60兆瓦的电池,4小时的存储时间)或更少的理想情况下,以兆瓦时的大小(e.g., 240兆瓦时).

虽然这个例子关注的是电池——因为目前建造的大多数能源存储都是基于电池的——但同样的兆瓦到小时的使用概念适用于任何存储系统来存储和释放电力.

为什么我们需要电池来支持电网?

能源储存从根本上改善了我们生产、输送和消费电力的方式. 电池储能系统主要具有以下功能:
1. 提供所需的灵活性 增加电网可容纳的可变太阳能和风能的水平.
2. 在紧急情况下提供备用电源 比如暴风雨、设备故障或事故造成的停电.
3. 更低的成本 通过在电价较低时储存能量,并在用电高峰时将这些能量释放回电网.
4. 即时平衡电力供需这使得电网比以往任何时候都更可靠、更有弹性、更高效、更清洁.

连接到电网的电池与笔记本电脑和移动设备上的电池有何不同?

电池储能系统通过将电网或发电源(如太阳能或风能)的电力转换为储存的化学能来运行. 当化学能被释放时,它又被转换回电能. 这与手机、笔记本电脑和其他电子设备使用的过程相同. 然而, 而消费电子产品中的电池只有一个功能, 那些连接到电网的——它们要大得多——服务于更复杂的功能. 例如, 电网电池必须与功率转换装置相结合才能产生AC(交流电)电力. 连接到电网的电池也可能与消费电子产品中的电池成分不同.

与电池存储系统相关的火灾或爆炸风险是什么?

导致火灾或爆炸的安全事件很少发生. 爆炸对人员构成更大的危险, 因此,美国储能行业优先考虑部署紧急通风等安全措施,以减少可燃气体的积聚. 这样的通风会降低灭火的效果, 因此,越来越多的制造商采用了一种策略,允许单个电池外壳中的火灾以受控的方式燃烧殆尽, 同时也防止火灾在围场之间传播. 其基本原理是,火在产生可燃气体时将其消耗掉, 从而防止爆炸. 另外, 允许电池燃烧可以避免能量滞留和重新点燃的问题, 这两起事故都与电动汽车起火有关. 储能容器的监控系统包括气体检测和监测,以提示潜在的风险. 随着储能行业降低风险并不断提高安全性, 行业成员正在与急救人员合作,确保消防安全培训包括避免爆炸风险的协议.

图为beat365亚洲体育的电池储能系统.

储能系统是否会给急救人员带来风险?

电池储能系统运营商根据针对每个设施定制的国家最佳实践标准模板制定强大的应急响应计划. 这些最佳实践包括与第一响应者的广泛合作,并解决储能现场可能遇到的紧急情况, 包括极端天气, 火灾, 保安事故及更多.

它们还讨论了应急响应的作用,并强调了与第一响应者协调的重要性——特别是在计划期间——以确保对潜在的紧急情况和适当的安全响应有一个完整和详细的共同理解. 应急计划还包括专题专家的联系方式,这些专家可以就每种情况下的适当行动向第一响应者提供建议.

要了解更多信息,请阅读机场核心计划 储能应急预案模板.

电池储能系统是否会对更广泛的社区构成风险?

在极少数发生火灾的情况下,它们可能会在不危及更广泛社区的情况下得到控制. 一项研究 为纽约州能源研究所工作 & 发展局声明, 而电池燃烧会释放有毒气体, 平均毒性水平与涉及沙发等材料的塑料火灾相似, 床垫, 或者办公家具. 这取决于设施的大小, 当局可能会关闭附近的道路,并向当地居民发布就地避难的建议. 组成储能设施的不同系统组件具有化学和火灾烟雾数据,可用于确定每个设施的风险. 规范要求的危害缓解分析将总结如何防止场地边界以外的风险.

A 2022年9月加州大火 介绍了一个案例研究,其中一个热事件的解决对当地社区的影响最小. (256个电池外壳中)有一个着火了。. 大火没有蔓延到邻近的单位, 消防队员接受过训练,允许大火燃烧,同时保护附近的暴露物. 几个小时后, 风向的变化导致附近的高速公路关闭,居民被建议关闭窗户躲在原地. 大火在五个小时内就自行熄灭了,不可能再燃了. 大约在火灾发生18小时后, 高速公路重新开放,警报解除 该设施周围的空气质量采样显示,没有可检测到的空气污染物痕迹.

这些电池能承受极端天气吗?

电池储能系统目前在美国各地的所有环境和设置中部署和运行, 从阿拉斯加的冰天雪地到亚利桑那州的沙漠. 这些系统设计了相关的加热和冷却系统,以确保根据安装位置的环境条件获得最佳的电池运行和寿命. 电池储能设施不仅可以抵御破坏性天气事件, 但它们也有助于提高应对极端天气事件的能力, 防止停电, 并提供备用电源.

电池泄漏或排放污染吗?

在正常运行中,储能设施不会向空气或水道释放污染物. 和所有的能源技术一样, 在故障条件下,电池可能会出现特定的化学危险. 电解质自由流动的电池可能会泄漏或溢出化学物质, 所以这些系统通常都配有防泄漏装置. 含有水电解质的电池在正常工作时可能会释放少量氢气,在故障情况下会释放大量氢气, 但这些排放物是由通风系统处理的,不被认为是污染. 如前所述, 所有电池在火灾中都会释放有毒物质, 如果用水灭火, 它会产生受污染的径流,这也是制造商建议让火自行熄灭的另一个原因.

电池会发出电磁辐射吗?

比如手持设备的电池, 锂离子电池和其他类型的电池不会释放电磁辐射. 这些电池以化学形式储存电能, 哪些可以被转换回电能并释放回电网. 这种转换是由双向逆变器执行的, 哪些产品必须经过电磁兼容性测试和认证.

电池会产生噪音吗??

电池本身不会产生任何噪音. 不像其他电力基础设施或发电设施, 能源储存系统具有非常低的噪声, 与球迷, 暖通空调系统, 变压器发出的声音与标准商业建筑的声音水平相似.

栅极电池是什么样子的? 有光污染吗??

电池储能系统可能从设施的财产线上可见,也可能不可见. 网格电池可以被安置在各种各样的外壳或建筑物中, 没有一个比房子高. 储能设施通常是无人驾驶的,不需要光来运行. 有些可能会有用于安全目的的照明, 这和普通的街灯是一致的.

这张图片显示了电池储能系统尺寸与人类的比例比较.
图片来源:AES
电网电池的寿命有多长?

电网电池的寿命取决于使用情况,可以持续20年或更长时间. 最早部署的电网规模电池储能系统之一, 由金谷电力协会在阿拉斯加投入运行, 自2003年起是否持续运作. 电池会因化学成分等多种因素而退化, 充放电循环次数, 以及电池所处环境的温度.

当电池使用寿命结束时,会发生什么?

美国.S. 锂离子电池回收行业正在迅速发展,以适应电动汽车和储能系统的电池. 公司正在从简单的原材料回收转向直接回收电极材料,这些材料可以可持续地、经济高效地制造新电池. 事实上, 能源存储应用提供了重新利用报废电动汽车电池的机会, 为了消费者的利益,最大限度地利用这些设备.

如何监测电池?

电池储能系统配备了跟踪电池温度的传感器,如果电池温度过高或过低,储能设施就会关闭电池. 电池管理系统还监测每个电池的电压和其他关键参数的性能,然后实时汇总这些数据,以评估整个系统的运行情况, 检测到异常, 并调整系统以保持安全. 电池管理系统通常包含最先进的软件,旨在安全操作和监控储能系统.

 

电池储能系统是如何监管的?

电池储能系统必须符合国家和地方一级采用的电气和消防规范. 设施所有者必须提交系统认证文件, 消防安全测试结果, 风险缓解, 和紧急响应,以获得地方管辖当局(AHJ)的批准. 在操作之前, 设施工作人员和应急人员必须接受安全程序培训,并要求每年接受进修培训.

要了解更多信息,请参阅机场核心计划 ESS规范和标准概述. 美国.S. 存储行业不断支持代码的发展, 标准, 以及促进安全的最佳做法.

储能系统的认证要求是什么?

消防规范要求电池储能系统通过UL 9540认证, 储能系统和设备. 每个主要部件-电池, 电力转换系统, 和储能管理系统-必须通过自己的UL标准认证, UL 9540验证了整个系统的正确集成. 另外, 超过50千瓦时的非住宅电池系统必须按照UL 9540A进行测试, 评定电池储能系统中热失控火焰传播的试验方法标准. 此测试评估电池在热失控时产生的可燃气体的量以及热失控在电池系统内传播的程度.

储能系统的一些关键参数是什么?

额定功率是总可能的瞬时放电能力, 通常以千瓦(kW)或兆瓦(MW)为单位, 系统的. 能量是储存能量的最大数量(给定时间内的功率率), 通常用千瓦时(kWh)或兆瓦时(MWh)来描述. 循环是电池从完全(或几乎完全)充电到放电(或完全放电)的次数。. 在发生故障或显著退化之前,电池存储系统可以提供定期充放电的时间或循环量通常是循环寿命. 充电状态(SoC)通常以百分比表示,代表电池的充电水平和从完全放电到完全充电的范围. 充电状态影响电池在任何给定时间向电网提供能量或辅助服务的能力. 健康状况(SoH)的计算将表示估计的剩余能力,包括退化. 这可以简化为新电池和实际电池之间的差异,这是基于时间引起的退化所损失的容量, 温度, 循环次数, 还有其他一些因素.

交流和直流耦合系统的区别是什么?

储能系统通常被定义为交流或直流耦合系统. 这仅仅是与电网或其他设备相关的能量存储系统的连接点.

用于交流(交流电)耦合系统, 电池连接到电网中有交流电或交流电的部分.

用于与太阳能相连的储能系统, 有一个选项,使储能系统是直流(直流)耦合. 因为太阳能发电系统产生直流电, 通常最有效的方法是直接将其作为直流能量(通过DC-DC转换器)进入电池. 这可以用于住宅、商业或公用事业应用.

说明交流(交流电)耦合系统和直流(直流电)耦合系统差异的比较图表.

储能系统如何增强电网可靠性?
  • 频率响应与调节: 储能系统保证了电力系统时刻稳定运行.
  • 峰值容量: 能源储存可以满足电力系统的短期需求高峰,否则可能需要使用较低的效率, 成本较高的发电资源.
  • 最大限度地利用可再生能源 储能减少了可再生能源的弃电,使其对系统可靠性的贡献最大化.
  • 网格基础设施支持: 储能缓解了输配电基础设施的拥堵, 防止电力线路的可靠性违规, 增强电线基础设施的弹性, 并创造一个更灵活的电力系统.
  • 提高操作灵活性: 储能有助于有效整合多种发电资源,提高电网快速适应需求和发电变化的能力.
  • 提高电网弹性: 能源储存可以作为个人家庭的备用电源, 企业, 社区, 以及更广泛的电网系统,以尽量减少和防止极端天气造成的停电和服务中断.

了解美国.S. 储能市场

电池储能市场有多大?

在美国,大规模电池存储系统正越来越多地应用于整个电网. U.S. 电池储能从2010年的59兆瓦跃升至2021年第四季度的4588兆瓦.

根据美国.S. 能源情报署(EIA), in 2010, 在美国,7个电池存储系统的电力容量仅为59兆瓦(MW),这是电池在任何时刻所能提供的最大电量. 到2015年,49个系统占351兆瓦的电力容量. 在接下来的六年里,这一增长速度继续加快, 运行电池存储系统的总数增长了600%以上,达到325个,总共有4个,截至2021年底,装机容量为588兆瓦.

有U吗?.S. 储能系统国内制造供应链?

目前,这是能源存储市场的一个非常狭窄的子行业,制造商很少. 特斯拉是美国主要的电池储能制造商, 尽管不断增长的市场将不可避免地吸引更多的国内制造业投资, 以及这些设施带来的就业和经济效益. 目前, 设计, 工程, 建筑和其他地方合同代表了国内最大的储能供应链.

电池在储能系统中是如何排列的?

电池储能系统的规模从几千瓦时的住宅单位到数百兆瓦时的公用事业规模系统不等, 但它们都有相似的架构. 这些系统从单个电池单元开始, 它们是电连接的,然后封装在电池模块中. 电池模块与控制器和其他设备聚集在一起,安置在机架内, 它们依次被建在一个围栏里, 如橱柜或ISO集装箱, 或者一栋建筑. 这些围场或建筑物中的一个或多个, 以及必要的电气设备, 包括向电网放电或从电网充电的电池储能设施.

一种描述储能系统的图像,以及所述储能系统的操作和使用.
图片来源:Saft
描述具有关于电池储能的详细信息的储能系统的图像, 以及储能系统的运行和使用.
图片来源:Fluence
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