Sistema de almacenamiento de energía térmica: amplias perspectivas de desarrollo
Definición industrial de almacenamiento de energía térmica
El almacenamiento de energía se refiere al proceso de almacenar energía a través de un medio y liberarla cuando sea necesario. Según los distintos medios de almacenamiento, el almacenamiento de energía puede dividirse en almacenamiento de energía eléctrica, almacenamiento de energía térmica y almacenamiento de energía de hidrógeno. Entre las muchas tecnologías de almacenamiento de energía, el almacenamiento térmico es una de las más prometedoras a gran escala.
La tecnología de almacenamiento de energía térmica utiliza materiales de almacenamiento de calor como medio para almacenar energía solar, calor geotérmico, calor residual industrial, calor residual de baja calidad, etc. o convertir la energía eléctrica en energía térmica, y liberarla cuando sea necesario. Con el fin de resolver los problemas causados por el desajuste entre la oferta y la demanda de almacenamiento de energía térmica en términos de tiempo, espacio o intensidad, y maximizar la tasa de utilización de energía de todo el sistema.
En comparación con otras vías tecnológicas de almacenamiento de energía, como el almacenamiento de energía electroquímica tradicional y el almacenamiento de energía eléctrica industrial, el almacenamiento de energía térmica presenta ventajas evidentes en cuanto a densidad de almacenamiento de energía, capacidad instalada, vida útil y tecnología de costes. En comparación con las dos tecnologías de almacenamiento de energía mecánica, almacenamiento de energía de aire comprimido y el almacenamiento hidráulico por bombeo, la tecnología de almacenamiento térmico de energía tiene muchas ventajas, como el poco espacio que ocupa, el bajo coste, la ausencia de impacto en la zona, la alta densidad de almacenamiento de energía y el bajo impacto en el medio ambiente.
La tecnología de almacenamiento de energía térmica es un método de almacenamiento de energía de gran capacidad y a gran escala con una alta densidad energética, una alta eficiencia de conversión y un coste de aplicación mínimo. Desempeñará un papel vital en la construcción de un sistema energético limpio, con bajas emisiones de carbono, seguro y eficiente, en la construcción de un nuevo sistema energético con la nueva energía como cuerpo principal, y en garantizar el funcionamiento seguro y estable del sistema energético.
Características de la tecnología de almacenamiento de energía térmica
● Gran capacidad de almacenamiento de energía, configuración flexible, sin requisitos medioambientales especiales.
● Tiene las ventajas de la construcción a gran escala y los costes de funcionamiento, y tiene efectos de escala obvios.
● Según las necesidades de los usuarios, puede realizar el suministro combinado de frío, calor, electricidad y vapor con diversos grados de energía.
Puede realizar la reducción de picos y el relleno de valles, el ajuste bidireccional y absorber la producción instalada de nuevas energías intermitentes (eólica, fotovoltaica, etc.) para la red eléctrica regional. Es la mejor solución para equilibrar la diferencia de picos y valles de la red eléctrica.
● El gran número de ciclos, la larga vida útil y la función de regulación bidireccional de la central de almacenamiento de energía no darán lugar a una disminución de la eficiencia con ciclos de almacenamiento de calor a largo plazo.
● No hay reacción química en el proceso de almacenamiento, los parámetros técnicos y el proceso son controlables, y la seguridad del sistema es alta.
Aplicación del almacenamiento de energía térmica
La tecnología de almacenamiento de energía térmica puede aplicarse al lado de la fuente de alimentación, al lado de la red y al lado del usuario.
● Lado de la rejilla: En esta fase, el sistema eléctrico presenta una característica "doblemente alta" de alta proporción de energía renovable y alta proporción de equipos electrónicos de potencia, capacidades insuficientes de regulación de frecuencia y regulación de tensión, y el momento de inercia del sistema sigue disminuyendo, lo que plantea graves problemas a la producción de energía de la red eléctrica. La generación de energía mediante almacenamiento de energía térmica puede realizar eficazmente la potencia de salida de modulación de frecuencia a través de la rotación del grupo generador de turbina de vapor para lograr el propósito de suministro estable de energía.
● Lado del usuario: La tecnología de almacenamiento de energía térmica puede aplicarse a servicios energéticos integrados de frío, calor, electricidad, desalinización de agua de mar y otros. En la utilización directa de la energía térmica, la tecnología de almacenamiento térmico tiene una mayor eficiencia de utilización de la energía que la tecnología de almacenamiento de electricidad. La tecnología de almacenamiento térmico también incluye el almacenamiento y la utilización de energía térmica por debajo de la temperatura ambiente, es decir, la tecnología de almacenamiento en frío se ha aplicado con madurez en campos relacionados con la cadena de frío, y la escala del mercado también se está ampliando.
● Lado de la fuente de alimentación: En la producción de las 10 principales empresas de energía térmica en China, la tecnología de generación de electricidad con almacenamiento de energía térmica cambia el exceso de energía térmica del vapor que se produce cuando la unidad funciona bajo carga y lo convierte en almacenamiento de calor, que se almacena a través del medio. La energía térmica se libera cuando se necesita, lo que no sólo puede aumentar el pico de profundidad de la unidad de suministro eléctrico, sino también la capacidad de carga máxima de la unidad de generación. Los costes de inversión y funcionamiento se reducen considerablemente, y se reducen las emisiones de carbono de la producción de calor con energía fósil.
Tendencia de desarrollo del almacenamiento de energía térmica
● La tendencia de desarrollo del almacenamiento mundial de energía térmica
Los países más avanzados del mundo han llevado a cabo diversas investigaciones sobre el almacenamiento de energía térmica y su tecnología de generación de energía. Las tecnologías de almacenamiento de energía térmica de alta temperatura y de generación de electricidad se han comercializado ampliamente en Europa, América, África y Oriente Medio. A finales de 2021, la capacidad instalada de centrales ESTC en todo el mundo será de unos 6,6 GW.
El plan del Departamento de Energía de Estados Unidos prevé que el objetivo de coste de la ESTC de almacenamiento de energía en 12 horas en 2030 sea de 5 céntimos/KW-h, y la tecnología y la industria de almacenamiento de energía térmica de luz visible son muy valoradas en los países desarrollados.
● La tendencia de desarrollo del almacenamiento de energía térmica en China
En los últimos años, la escala de almacenamiento de energía térmica en China ha crecido rápidamente. En 2018, la capacidad instalada de proyectos de almacenamiento de energía térmica en China fue de 1,07GW. En 2019, la capacidad instalada acumulada de proyectos de almacenamiento de energía térmica en China fue de 32,4 GW.
En 2020, se construirá en Wulatezhong Banner, Mongolia Interior, una central ESTC de 100 MW de tipo canal de aceite conductor de calor, equipada con un sistema de almacenamiento de calor en sales fundidas durante 10 horas. La electricidad acumulada en la red del proyecto es de 205 millones de KW-h, lo que representa 30,48% de la generación total de energía ESTC en China en ese momento.
En 2021, se han construido y conectado a la red 3 centrales eléctricas experimentales y 9 comerciales para la generación de energía mediante almacenamiento térmico, con una capacidad total instalada de 521 MW.
Durante el periodo del "XIV Plan Quinquenal" se han realizado importantes avances en el ajuste y la optimización de la estructura industrial y la estructura energética, se ha mejorado notablemente la eficiencia de utilización de la energía de las industrias clave y se ha controlado estrictamente el crecimiento del consumo de carbón.
Se ha acelerado la construcción de nuevos sistemas energéticos y se han logrado nuevos avances en la investigación y el desarrollo, la promoción y la aplicación de tecnologías ecológicas y de bajas emisiones de carbono. Se han implantado ampliamente la producción y el estilo de vida ecológicos, y se ha seguido mejorando el sistema de políticas que favorecen el desarrollo ecológico, con bajas emisiones de carbono y circular.
Conclusión
Los sistemas de almacenamiento de energía térmica son muy eficientes en términos de aprovechamiento energético integral de refrigeración, calefacción y electricidad. Presentan ventajas sobresalientes en cuanto a capacidad de almacenamiento térmico, costes de construcción y explotación a gran escala, vida útil, seguridad, generación de electricidad, etc., especialmente para absorber la capacidad instalada de nuevas energías intermitentes (eólica, fotovoltaica, etc.).
Desempeña un papel importante en la construcción de un nuevo sistema eléctrico con las nuevas energías como cuerpo principal y garantiza el funcionamiento seguro y estable del sistema eléctrico. El sistema de almacenamiento de energía térmica es la columna vertebral del almacenamiento de energía a gran escala en el futuro, tiene amplias perspectivas de desarrollo y desempeña un papel importante en la revolución energética.
