Lưu trữ năng lượng trong thời gian dài: Khi nào nên xem xét hydro trong danh sách các lựa chọn

Lưu trữ năng lượng trong thời gian dài: Khi nào nên xem xét hydro trong danh sách các lựa chọn

Đối với các đội dự án năng lượng tái tạo, lưu trữ năng lượng trong thời gian dài không phải là một quyết định công nghệ duy nhất. Đó là một câu hỏi quy hoạch: năng lượng phải sẵn có trong bao lâu, tài sản sẽ chu kỳ bao nhiêu lần, và nó phải cung cấp dịch vụ gì khi sản lượng năng lượng tái tạo giảm? Khí hydro nên được đưa vào xem xét khi những câu trả lời đó hướng tới khả năng phục hồi trong nhiều ngày, xả sâu không thường xuyên hoặc cân bằng theo mùa — chứ không chỉ điều chỉnh trong một ngày.

Bộ Năng lượng Hoa Kỳ mô tả lưu trữ năng lượng trong thời gian dài là dạng lưu trữ có khả năng cung cấp điện trong 10 giờ trở lên. Ngưỡng này hữu ích để xác định phạm vi, nhưng không tự động là lý do để chọn khí hydro. Một dự án cần 10–16 giờ mỗi ngày có thể đi đến kết luận khác với một dự án cần khả năng điều độ trong nhiều ngày liên tiếp có mức năng lượng tái tạo thấp. So sánh hữu ích bắt đầu từ vấn đề vận hành, chứ không phải từ công nghệ ưa thích.

Bắt đầu từ khoảng thiếu hụt năng lượng, chứ không phải từ thiết bị

Xác định khoảng cách mà hệ thống cần bao phủ trước khi so sánh các công nghệ. Ghi lại công suất yêu cầu, tổng năng lượng cần thiết, thời lượng của từng sự kiện, số lần xảy ra mỗi năm và thời gian phục hồi chấp nhận được giữa các sự kiện. Giải pháp dựa trên pin có thể phù hợp khi cửa sổ xả lặp lại hàng ngày. Khí hydro xứng đáng được xem xét kỹ hơn khi khoảng cách năng lượng trở nên dài, không đều hoặc liên quan đến các mô hình thời tiết có thể kéo dài trong nhiều ngày.

Ví dụ, một địa điểm có thể cần nguồn điện dự phòng trong những lần gián đoạn lưới điện hiếm gặp, thu giữ năng lượng tái tạo bị cắt giảm trong một số tháng nhất định hoặc duy trì sản lượng ổn định trong giai đoạn thiếu hụt kéo dài của gió và mặt trời. Trong những trường hợp này, việc tăng năng lượng lưu trữ có thể quan trọng hơn việc chỉ tối đa hóa hiệu suất chu kỳ. Cuộc thảo luận về hệ thống lưu trữ năng lượng dài hạn (LDES) của Bộ Năng lượng Hoa Kỳ (DOE) đề cập đến thời gian lưu trữ từ 12 giờ đến 7 ngày và giải thích ‘thời gian lưu trữ’ là thời gian đầu ra liên tục ở công suất định mức đầy đủ từ một hệ thống đã được sạc đầy. Hãy sử dụng định nghĩa này để làm rõ chu kỳ vận hành trong mọi lần đánh giá phương án.

Các tín hiệu cho thấy hydro nên được đưa vào đánh giá lưu trữ năng lượng trong thời gian dài

Thêm hydro vào danh sách ứng cử viên khi lưu trữ năng lượng trong thời gian dài nhiều điều kiện sau đây được đáp ứng:

• Việc dịch chuyển năng lượng trong nhiều ngày hoặc theo mùa là khả thi. Dự án phải duy trì năng lượng vượt quá khung thời gian điều độ thông thường qua đêm hoặc hàng ngày.
• Thời gian lưu trữ dài quan trọng hơn chu kỳ sạc – xả thường xuyên. Tài sản có thể ở trạng thái đã sạc trong thời gian dài và xả năng lượng trong các sự kiện đặc biệt hoặc các khoảng thời gian sản xuất điện thấp.
• Công suất và dung lượng năng lượng cần được xác định quy mô riêng biệt. Đội dự án cần đánh giá công suất bộ điện phân, lượng hydro lưu trữ và công suất tái chuyển đổi như những lựa chọn thiết kế liên quan nhưng riêng biệt.
• Có sẵn điện ít phát thải để sạc. Một hồ sơ cung ứng đáng tin cậy cho lượng điện tái tạo dư thừa là yếu tố thiết yếu đối với khái niệm hệ thống.
• Lập kế hoạch địa điểm và vận hành có thể đáp ứng toàn bộ lộ trình. Đánh giá có thể xem xét các khía cạnh như nước, phương pháp nén hoặc lưu trữ, kỹ thuật an toàn, hệ thống điều khiển, bảo trì và thiết bị chuyển đổi lại năng lượng.

Những tín hiệu này không chứng minh rằng hydro là giải pháp được chọn. lưu trữ năng lượng trong thời gian dài chúng chỉ biện minh cho việc đánh giá hydro song song với các phương án khác để nhóm không loại bỏ vội vàng một lộ trình nào đó chỉ vì so sánh ban đầu tập trung vào chu kỳ hàng ngày.

Những trường hợp hydro có thể không phải là lựa chọn phù hợp hàng đầu

Hydrogen khong tu dong la lua chon phu hop cho moi he thong luu tru nang luong tai tao. Neu dieu kien van hanh yeu cau phat dien co do tin cay cao, tan suat cao va thoi gian ngan, doi ngu ky thuat nen dau tien kiem tra cac giai phap duoc thiet ke theo mau hinh nay. Tuong tu, viec danh gia se khong day du neu chi tinh luong hydrogen duoc luu tru ma bo qua nang luong can thiet cho qua trinh dien phan, xu ly de luu tru va chuyen doi lai thanh dien.

Can can trong khi du an khong xac dinh ro nguon nap dien, khong co khai niem ve dia diem thuc te cho he thong luu tru va an toan, hoac khong co muc dich su dung nang luong ro rang ngoai phuc vu cac dot cao dien ap ngan han va lap lai lien tuc. Day khong phai la ly do de loai bo hydrogen vinh vien; day la ly do de hoan thien phat bieu ve nhu cau truoc khi yeu cau cac de xuat tu nha cung cap.

So sanh ranh gioi cua toan bo he thong

Một sản phẩm đáng tin cậy lưu trữ năng lượng trong thời gian dài việc so sánh sử dụng một ranh giới chung cho mọi phương án. Đối với hydro, cần bao gồm đầu vào điện, bộ điện phân, xử lý nước (nếu có liên quan), phương pháp lưu trữ, thiết bị chuyển đổi năng lượng hoặc thiết bị sử dụng cuối, hệ thống điều khiển, kết nối lưới và thiết kế an toàn, cũng như kế hoạch vận hành. Việc tách riêng các thành phần này giúp các đội mua sắm tránh so sánh một hệ thống hoàn chỉnh ở một phía với một phân hệ chưa đầy đủ ở phía kia.

Các câu hỏi cần đặt ra cho nhà cung cấp thiết bị lưu trữ hydro

Khi hydro đã nằm trong phạm vi xem xét, hãy yêu cầu nhà cung cấp cung cấp thông tin cho phép so sánh từng thành phần tương đương thay vì chỉ dựa vào tuyên bố chung chung. Hãy yêu cầu nêu rõ ranh giới hệ thống đề xuất, hồ sơ sạc giả định, chu kỳ xả được xác định, cách tiếp cận lưu trữ, giao diện với thiết bị điện, yêu cầu mặt bằng, tài liệu an toàn, triết lý điều khiển, giả định bảo trì và dữ liệu cần thiết để mô phỏng hoạt động hàng năm.

Đối với các nhóm đang nghiên cứu lộ trình dựa trên hydrua kim loại, cuộc thảo luận về sản phẩm vẫn nên bắt đầu từ tải và thời gian vận hành của mặt bằng. Sản phẩm của Hyto Energy Đơn vị lưu trữ hydro lớn có thể được đánh giá như một phần của cuộc trao đổi hệ thống tổng quát hơn đó. Hãy hỏi cách đơn vị lưu trữ đề xuất kết nối với nguồn hydro và thiết bị sử dụng năng lượng dự kiến; không suy luận hiệu suất, chứng nhận hoặc mức độ phù hợp với dự án chỉ từ tên sản phẩm.

Chuyển từ tranh luận công nghệ sang bản tóm tắt quyết định

Đầu ra thực tiễn của một cuộc đánh giá sơ bộ là bản tóm tắt quyết định, chứ không phải việc công bố người chiến thắng quá sớm. lưu trữ năng lượng trong thời gian dài nêu rõ thời lượng các trường hợp cần kiểm tra, các giả định về năng lượng sạc, các dịch vụ xả, mô hình chu kỳ, các ràng buộc tại hiện trường và bằng chứng mà mỗi nhà cung cấp phải cung cấp. Sau đó, so sánh các ứng viên dựa trên cùng một tập hợp các trường hợp vận hành.

Hydrogen nên được đưa vào đánh giá khi một dự án có nhu cầu đáng tin cậy về việc lưu trữ năng lượng tái tạo trong các khoảng thời gian dài, không đều hoặc theo mùa và có khả năng đánh giá toàn bộ lộ trình chuyển đổi và lưu trữ. Nếu nhu cầu chủ yếu là hàng ngày và lặp lại, hãy giữ cho phép so sánh bám sát thực tế đó. Dù theo cách nào, một chu kỳ làm việc được xác định rõ ràng cũng sẽ mang lại điểm khởi đầu hữu ích hơn cho kỹ sư, bộ phận mua sắm và các nhà cung cấp khi đánh giá một hệ thống lưu trữ năng lượng tái tạo.