ระบบกักเก็บพลังงานใหม่คืออะไรกันแน่? พัฒนาอย่างไร?

เมื่อการใช้พลังงานต่ำ ให้ใช้พลังงานไฟฟ้าเพื่ออัดอากาศเข้าไปในถ้ำเกลือ

เมื่อการใช้พลังงานถึงจุดสูงสุด อากาศจะถูกปล่อยออกมาเพื่อขับเคลื่อนกังหันลมเพื่อผลิตไฟฟ้า

ในโครงการกักเก็บพลังงานอากาศอัดในถ้ำเกลือที่เมืองจินตัน มณฑลเจียงซู ถ้ำเกลือใต้ดินยาวหนึ่งพันเมตรแห่งนี้ถูกแปลงโฉมเป็น “พาวเวอร์แบงค์” ขนาดใหญ่ วงจรกักเก็บพลังงานหนึ่งรอบสามารถกักเก็บพลังงานไฟฟ้าได้ 300,000 กิโลวัตต์ชั่วโมง ซึ่งเทียบเท่ากับปริมาณการใช้ไฟฟ้าของประชากร 60,000 คนต่อวัน

ระบบกักเก็บพลังงานแบบอัดอากาศนี้เป็นส่วนหนึ่งของระบบกักเก็บพลังงานตระกูลใหม่ เมื่อเร็ว ๆ นี้ ประเทศของผมได้ออกแผนปฏิบัติการการพัฒนาระบบกักเก็บพลังงานแบบใหม่ “ระยะห้าปี ฉบับที่ 14” ซึ่งเสนอว่าภายในปี พ.ศ. 2025 ระบบกักเก็บพลังงานแบบใหม่จะเข้าสู่ขั้นตอนการพัฒนาขนาดใหญ่ตั้งแต่ระยะเริ่มต้นของการนำไปใช้ในเชิงพาณิชย์ และเป็นไปตามเงื่อนไขการใช้งานเชิงพาณิชย์ขนาดใหญ่

แล้วการกักเก็บพลังงานใหม่คืออะไรกันแน่? เราจะพัฒนาอย่างไรในช่วง “แผนพัฒนาเศรษฐกิจและสังคมแห่งชาติ ฉบับที่ 14”?

โดยทั่วไปแล้ว การกักเก็บพลังงานแบบใหม่หมายถึงเทคโนโลยีการกักเก็บพลังงานแบบใหม่นอกเหนือจากการกักเก็บพลังงานแบบสูบน้ำ ซึ่งรวมถึงแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนใหม่ แบตเตอรี่แบบไหล มู่เล่ อากาศอัด การกักเก็บพลังงานไฮโดรเจน (แอมโมเนีย) การกักเก็บพลังงานความร้อน (ความเย็น) เป็นต้น

แน่นอนว่าระบบกักเก็บพลังงานแบบสูบน้ำแบบดั้งเดิมไม่ใช่ “ดอกไม้โบราณ” อีกต่อไป ระบบกักเก็บพลังงานแบบสูบน้ำยังคงเป็นเทคโนโลยีการกักเก็บพลังงานที่เติบโตเต็มที่และประหยัดที่สุดในปัจจุบัน ได้สร้างรูปแบบธุรกิจที่ชัดเจนและเหมาะสมกับการพัฒนาและก่อสร้างขนาดใหญ่

คุณต้องรู้ว่าพลังงานลมและพลังงานแสงอาทิตย์กำลัง “กัดกินท้องฟ้า” และการผลิตพลังงานของพวกมันมีความผันผวนและไม่สม่ำเสมอ “ร้อนจัดและไร้ลม” และ “หนาวจัดและน่าเบื่อหน่ายอย่างมาก” ด้วยการใช้งานขนาดใหญ่และสัดส่วนที่สูงในอนาคต ประกอบกับการเปลี่ยนผ่านจากพลังงานถ่านหินและกำลังการผลิตติดตั้งใหม่ที่กำลังชะลอตัวลง หากไม่มีลม ไม่มีแสงสว่าง สภาพอากาศที่หนาวเย็นและหนาวจัดอย่างรุนแรง ผลผลิตของพลังงานลมและพลังงานแสงอาทิตย์จะลดลงอย่างมาก แล้วใครจะเป็นผู้จัดหาพลังงานเพื่อปกป้อง?

บทบาทของระบบกักเก็บพลังงานโดยทั่วไปสามารถเข้าใจได้ว่าเป็น “พาวเวอร์แบงค์” โดยจะชาร์จพลังงานเมื่อพลังงานลมและพลังงานแสงอาทิตย์กำลังเติบโตอย่างรวดเร็วหรือเมื่อการใช้พลังงานต่ำ และปล่อยพลังงานเมื่อพลังงานลมมีกำลังผลิตน้อยหรือกำลังใช้พลังงานสูงสุด ไม่เพียงแต่จะช่วยปรับปรุงการผลิตพลังงานจากพลังงานแสงอาทิตย์และพลังงานลมที่ไม่เสถียร เพิ่มสัดส่วนของพลังงานหมุนเวียน แต่ยังทำงานร่วมกับพลังงานความร้อนแบบดั้งเดิม พลังงานนิวเคลียร์ และแหล่งพลังงานอื่นๆ เพื่อให้บริการเสริม เช่น การควบคุมค่าสูงสุดและความถี่สำหรับการทำงานของระบบไฟฟ้า และเพิ่มความยืดหยุ่นของระบบไฟฟ้า

วงจรการก่อสร้างระบบกักเก็บพลังงานใหม่นั้นสั้น การเลือกพื้นที่ทำได้ง่ายและยืดหยุ่น ความสามารถในการปรับตัวสูง และสอดคล้องกับการพัฒนาและการใช้พลังงานใหม่ได้ดีกว่า ข้อดีต่างๆ เหล่านี้ค่อยๆ เด่นชัดขึ้น จำเป็นต้องเร่งการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีกักเก็บพลังงานขั้นสูงในวงกว้าง

ตัวอย่างเช่น ระยะเวลาการก่อสร้าง: ระยะเวลาการก่อสร้างสถานีพลังงานกักเก็บพลังงานแบบสูบกลับโดยทั่วไปคือ 6 ถึง 8 ปี ระยะเวลาการก่อสร้างโครงการกักเก็บพลังงานไฟฟ้าเคมีในระบบกักเก็บพลังงานใหม่คือ 3 ถึง 6 เดือน และระยะเวลาการก่อสร้างโครงการกักเก็บพลังงานอากาศอัดใหม่โดยทั่วไปคือ 1.5 ถึง 2 ปี

ตัวอย่างอีกประการหนึ่งคือการเลือกสถานที่และสถานการณ์การใช้งาน: การเลือกสถานที่ของสถานีพลังงานกักเก็บพลังงานแบบสูบมักต้องใช้สถานที่ที่มีภูมิประเทศเป็นภูเขาสูง แต่มีข้อดีคือมีความจุสูงและมีขนาดสถานีเดียวขนาดใหญ่ จึงเหมาะสำหรับการใช้งานในระดับระบบและขนาดใหญ่บนฝั่งกริด ตัวถังสถานีเดียวสำหรับกักเก็บพลังงานแบบใหม่มีปริมาตรมากหรือน้อย โดยมีความสามารถในการปรับตัวต่อสภาพแวดล้อมได้ดี และสามารถปรับใช้ได้อย่างยืดหยุ่นในสถานการณ์การใช้งานต่างๆ เช่น แหล่งจ่ายไฟ กริดไฟฟ้า และฝั่งผู้ใช้ และสามารถใช้เป็นส่วนเสริมเพิ่มเติมสำหรับกักเก็บพลังงานแบบสูบได้

เมื่อพิจารณาจากความสามารถในการปรับแต่ง ความเร็วในการตอบสนองของระบบกักเก็บพลังงานไฟฟ้าเคมีใหม่นั้นรวดเร็ว และสามารถตอบสนองได้ภายในไม่กี่มิลลิวินาทีถึงไม่กี่วินาที

ปัจจุบัน ระบบกักเก็บพลังงานรูปแบบใหม่ของประเทศผมได้ก้าวข้ามจากการวิจัยและพัฒนาไปสู่การนำไปใช้ในเชิงพาณิชย์ในระยะเริ่มต้น และมีความก้าวหน้าอย่างมาก แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน ระบบกักเก็บพลังงานแบบอากาศอัด และเทคโนโลยีอื่นๆ ได้ก้าวขึ้นสู่ระดับชั้นนำของโลก

กสท

ตัวอย่างเช่น เทคโนโลยีการกักเก็บพลังงานไฟฟ้าเคมี ในช่วงห้าปีที่ผ่านมา ความหนาแน่นของพลังงานของแบตเตอรี่ลิเธียมที่เป็นตัวแทนโดย CATL เพิ่มขึ้นมากกว่าสองเท่า อายุการใช้งานของวงจรเพิ่มขึ้น 2 ถึง 3 เท่า และต้นทุนการใช้งานลดลงมากกว่า 60%

ในอดีต ระบบกักเก็บพลังงานใหม่มักถูกใช้เป็นส่วนเสริมของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนเพื่อมีส่วนร่วมในการกำกับดูแลความถี่ไฟฟ้า หลังจากสถานะตลาดอิสระได้รับการชี้แจง ประกอบกับนโยบายราคาไฟฟ้าในอนาคต ระบบกักเก็บพลังงานใหม่จะสามารถเข้าร่วมในระบบจ่ายไฟฟ้าที่เชื่อมต่อกับโครงข่ายไฟฟ้า การชำระเงิน และอื่นๆ ได้อย่างอิสระ ซึ่งเอื้อต่อการเร่งการพัฒนาระบบกักเก็บพลังงานใหม่ อัตราการเข้าสู่ตลาด

อย่างไรก็ตาม มีปรากฏการณ์หนึ่งที่ต้องให้ความสนใจ นั่นคือ โครงการกักเก็บพลังงานใหม่ที่กำลังก่อสร้างอยู่ในปัจจุบันกว่า 80% เป็นแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน ซึ่งคิดเป็นสัดส่วนที่สูงที่สุด ในปี 2564 ในบรรดาโครงการกักเก็บพลังงานใหม่ที่เพิ่งเริ่มดำเนินการในประเทศจีน ผู้ให้บริการเทคโนโลยีกักเก็บพลังงาน 10 อันดับแรกที่มีกำลังการผลิตติดตั้ง ได้แก่ Ningde Times, China National Energy Storage, EVE Power, Penghui Energy, Narada Power, Haiji Xin Energy, Lishen, Envision Power, China Innovation Aviation และ Zhongtian Technology ในปี 2564 ในบรรดาโครงการกักเก็บพลังงานใหม่ที่เพิ่งเริ่มดำเนินการในประเทศจีน ผู้ให้บริการ PCS กักเก็บพลังงาน 10 อันดับแรกที่มีกำลังการผลิตติดตั้ง ได้แก่ Shangneng Electric, Kehua Shuneng, Soying Electric, NARI Jibao, Sunshine Power, Shenghong Shares, Huazi Technology, Zhiguang Energy Storage, Inovance Technology และ XJ

แบตเตอรี่ประเภทอื่นๆ เช่น แบตเตอรี่แบบไหล แบตเตอรี่ตะกั่ว-กรด แบตเตอรี่เก็บความร้อน และแบตเตอรี่เก็บความเย็น มีสัดส่วนค่อนข้างน้อย ประสิทธิภาพโดยรวมของระบบกักเก็บพลังงานแบตเตอรี่ลิเธียมอยู่ในเกณฑ์ดี แต่ปัญหาด้านความปลอดภัยและปัญหาการนำทรัพยากรกลับมาใช้ใหม่ยังคงต้องได้รับการแก้ไขเพิ่มเติม แบตเตอรี่แบบไหลของเหลวมีความปลอดภัยและรีไซเคิลและผลิตใหม่ได้ง่าย แต่ต้นทุนของระบบค่อนข้างสูง

ระบบกักเก็บพลังงานขั้นสูง: แบตเตอรี่แบบรีดอกซ์วาเนเดียมทั้งหมด

แตกต่างจากทรัพยากรลิเธียม ประเทศจีนเป็นประเทศที่มีทรัพยากรวาเนเดียมจำนวนมาก โดยสำรองไว้เป็นอันดับ 1 ของโลก และอำนาจกำหนดราคาก็อยู่ในมือของเราเอง ซึ่งเป็นเชิงรุกมากกว่า

แบตเตอรี่แบบไหลวาเนเดียมทั้งหมดเป็นแบตเตอรี่แบบไหลชนิดหนึ่ง ซึ่งใช้การเปลี่ยนแปลงสถานะวาเลนซ์ของไอออนวาเนเดียมเพื่อกักเก็บและปลดปล่อยพลังงานไฟฟ้า แบตเตอรี่ทำงานภายใต้อุณหภูมิและความดันปกติ อิเล็กโทรไลต์เป็นสารละลายในน้ำ กระบวนการทำปฏิกิริยาเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงสถานะวาเลนซ์ของไอออนวาเนเดียมเท่านั้น อิเล็กโทรไลต์สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ เมื่อเปรียบเทียบกับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนแล้ว แบตเตอรี่แบบไหลรีดอกซ์วาเนเดียมทั้งหมดมีความปลอดภัยมากกว่า แบตเตอรี่แบบไหลรีดอกซ์วาเนเดียมทั้งหมดมีจำนวนรอบการใช้งานสูง มากกว่า 15,000 ครั้ง และมีอายุการใช้งานยาวนานถึง 20 ปี

รายงานระบุว่า บริษัท State Grid, State Power Investment Corporation, National Energy Group, Huadian Group, Datang Group, Shanghai Electric และอื่นๆ ต่างมีส่วนร่วมในโครงการแบตเตอรี่แบบไหลรีดอกซ์วาเนเดียมทั้งหมด ระบบแบตเตอรี่แบบไหลรีดอกซ์วาเนเดียมทั้งหมดที่ติดตั้งใช้งานก่อนหน้านี้ในประเทศจีนคือโครงการกักเก็บพลังงานลม Guodian Longyuan Woniushi เดิม และโครงการสาธิตโรงไฟฟ้าพลังน้ำแบบกักเก็บพลังงานไฟฟ้าแบบไหลของเหลวต้าเหลียน ทั้งสองโครงการใช้เทคโนโลยีแบตเตอรี่แบบไหลของสถาบันฟิสิกส์เคมีต้าเหลียน ของสถาบันวิทยาศาสตร์แห่งชาติจีน รายงานระยะกลางปี ​​2021 ของ Shanghai Electric แสดงให้เห็นว่าโรงไฟฟ้าพลังน้ำแบบกักเก็บพลังงานไฟฟ้าแบบไหลรีดอกซ์วาเนเดียมทั้งหมดขนาด 1 เมกะวัตต์/1 เมกะวัตต์ชั่วโมง ซึ่ง Shanghai Electric พัฒนาและผลิตขึ้นเอง ได้ผ่านการตรวจสอบการยอมรับในเขตอุตสาหกรรมพลังงานลม เขตเหาเจียง เมืองซัวเถา มณฑลกวางตุ้งเรียบร้อยแล้ว

ตามรายงาน ผู้นำในอุตสาหกรรมแบตเตอรี่แบบรีดอกซ์วาเนเดียมทั้งหมดตั้งแต่ต้นน้ำ กลางน้ำ และปลายน้ำ ซึ่งเป็นตัวแทนโดย Vanadium Titanium Co., Ltd. ซึ่งเป็นผู้นำด้านผลิตภัณฑ์วาเนเดียมที่มีมูลค่าตลาดมากกว่า 47 ล้านหยวน และ Dalian Rongke Energy Storage กำลังทำงานร่วมกับ Panzhihua ซึ่งเป็นเมืองหลวงของวาเนเดียมและไททาเนียม เพื่อสร้าง "เมืองหลวงพลังงานวาเนเดียมของจีน"

ในเดือนตุลาคม พ.ศ. 2022 บริษัท Vanadium Titanium Co., Ltd. และ Dalian Rongke ได้ลงนามใน “ข้อตกลงร่วมทุน” เพื่อร่วมลงทุน 31.61 ล้านหยวนเพื่อก่อตั้ง Sichuan Vanadium Energy Storage Technology Co., Ltd. โดย Vanadium Titanium Co., Ltd. คิดเป็น 51% ของทุนจดทะเบียน และ Dalian Rongke คิดเป็น 49% ของทุนจดทะเบียน

ไม่ว่าในกรณีใด การจัดเก็บพลังงานรูปแบบใหม่ก็ไม่สามารถหยุดยั้งได้

ในเวลาเดียวกัน การกักเก็บพลังงานใหม่ยังถือเป็นปัจจัยสนับสนุนที่สำคัญสำหรับการบรรลุเป้าหมายความเป็นกลางทางคาร์บอนที่ระดับคาร์บอนไดออกไซด์สูงสุด และยังเป็นช่องทางสำคัญในการเข้าร่วมการแข่งขันระดับนานาชาติอีกด้วย

ในปัจจุบัน ระบบนวัตกรรมเทคโนโลยีการกักเก็บพลังงานสีเขียวซึ่งมีองค์กรเป็นองค์กรหลัก มุ่งเน้นตลาด และผสมผสานการผลิต การศึกษา การวิจัย และการประยุกต์ใช้ กำลังเริ่มเป็นรูปเป็นร่างขึ้น

การกักเก็บพลังงานรูปแบบใหม่ อนาคตที่คาดหวังได้