Système de stockage de l'énergie thermique - vastes perspectives de développement

Définition industrielle du stockage de l'énergie thermique

Le stockage de l'énergie fait référence au processus de stockage de l'énergie par le biais d'un support et de sa libération en cas de besoin. En fonction des différents supports de stockage, le stockage de l'énergie peut être divisé en stockage de l'énergie électrique, stockage de l'énergie thermique et stockage de l'énergie de l'hydrogène. Parmi les nombreuses technologies de stockage de l'énergie, le stockage de l'énergie thermique est l'une des technologies de stockage de l'énergie à grande échelle les plus prometteuses.

La technologie de stockage de l'énergie thermique utilise des matériaux de stockage de la chaleur comme support pour stocker l'énergie solaire, la chaleur géothermique, la chaleur industrielle résiduelle, la chaleur résiduelle de faible qualité, etc. ou pour convertir l'énergie électrique en énergie thermique et la restituer en cas de besoin. Afin de résoudre les problèmes causés par l'inadéquation entre l'offre et la demande de stockage d'énergie thermique en termes de temps, d'espace ou d'intensité, et de maximiser le taux d'utilisation de l'énergie de l'ensemble du système, la technologie de stockage de l'énergie thermique utilise des matériaux de stockage de la chaleur comme support.

Comparé à d'autres technologies de stockage de l'énergie, telles que le stockage électrochimique traditionnel et le stockage industriel de l'énergie électrique, le stockage de l'énergie thermique présente des avantages évidents en termes de densité de stockage de l'énergie, de capacité installée, de durée de vie et de coût technologique. Par rapport aux deux technologies de stockage d'énergie mécanique, stockage d'énergie par air comprimé et le stockage par pompage, la technologie de stockage de l'énergie thermique présente de nombreux avantages, tels que l'encombrement réduit, le faible coût, l'absence d'impact sur la zone, la densité élevée de stockage de l'énergie et le faible impact sur l'environnement.

La technologie de stockage de l'énergie thermique est une méthode de stockage de l'énergie à grande échelle et de grande capacité, avec une densité énergétique élevée, un rendement de conversion élevé et un coût d'application minimal. Elle jouera un rôle essentiel dans la mise en place d'un système énergétique propre, à faible émission de carbone, sûr et efficace, dans la construction d'un nouveau système électrique basé sur les énergies nouvelles et dans la garantie d'un fonctionnement sûr et stable du système électrique.

Caractéristiques de la technologie de stockage de l'énergie thermique

● Grande capacité de stockage d'énergie, configuration flexible, pas d'exigences environnementales particulières.

● Il présente les avantages d'une construction et de coûts d'exploitation à grande échelle, et a des effets d'échelle évidents.

● Selon les besoins des utilisateurs, il peut réaliser la fourniture combinée de froid, de chaleur, d'électricité et de vapeur avec différentes qualités d'énergie.

● Il peut réaliser l'écrêtement des pointes et le remplissage des vallées, l'ajustement dans les deux sens, et absorber la production installée intermittente des nouvelles énergies (éolienne, photovoltaïque, etc.) pour le réseau électrique régional. C'est la meilleure solution pour équilibrer la différence de pointe et de vallée du réseau électrique.

● Le grand nombre de cycles, la longue durée de vie et la fonction de régulation bidirectionnelle de la centrale de stockage d'énergie n'entraîneront pas de baisse d'efficacité avec les cycles de stockage de chaleur à long terme.

● Il n'y a pas de réaction chimique dans le processus de stockage, les paramètres techniques et le processus sont contrôlables, et la sécurité du système est élevée.

Application du stockage de l'énergie thermique

La technologie de stockage de l'énergie thermique peut être appliquée du côté de l'alimentation électrique, du côté du réseau et du côté de l'utilisateur.

● Côté grille : À ce stade, le système électrique présente une caractéristique "doublement élevée", à savoir une forte proportion d'énergies renouvelables et une forte proportion d'équipements électroniques de puissance, des capacités insuffisantes de régulation de la fréquence et de la tension, et le moment d'inertie du système continue de diminuer, ce qui pose de graves problèmes à la production d'énergie du réseau électrique. La production d'électricité par stockage d'énergie thermique peut réaliser efficacement la puissance de sortie par modulation de fréquence grâce à la rotation du groupe électrogène à turbine à vapeur afin d'atteindre l'objectif d'une alimentation électrique stable.

● Côté utilisateur : La technologie de stockage de l'énergie thermique peut être appliquée aux services énergétiques intégrés pour le froid, la chaleur, l'électricité, le dessalement de l'eau de mer et d'autres applications. Dans l'utilisation directe de l'énergie thermique, la technologie de stockage thermique a une efficacité d'utilisation de l'énergie plus élevée que la technologie de stockage de l'électricité. La technologie de stockage thermique comprend également le stockage et l'utilisation de l'énergie thermique en dessous de la température ambiante, c'est-à-dire que la technologie de stockage du froid a été appliquée avec maturité dans les domaines liés à la chaîne du froid, et l'échelle du marché est également en expansion.

● Côté alimentation : Dans la production de les 10 premières compagnies d'électricité thermique en Chine, la technologie de production d'électricité par stockage d'énergie thermique transforme l'énergie thermique excédentaire de la vapeur qui se produit lorsque l'unité fonctionne en charge et la convertit en stockage de chaleur, qui est stocké par le biais du médium. L'énergie thermique est libérée en cas de besoin, ce qui permet non seulement d'augmenter la profondeur de crête de l'unité d'alimentation électrique, mais aussi d'augmenter la capacité de charge de crête de l'unité d'alimentation. Les coûts d'investissement et d'exploitation sont considérablement réduits, de même que les émissions de carbone liées à la production de chaleur à partir d'énergie fossile.

Tendance de développement du stockage de l'énergie thermique

● La tendance du développement du stockage de l'énergie thermique au niveau mondial

Les pays les plus avancés du monde ont mené diverses recherches sur le stockage de l'énergie thermique et sa technologie de production d'électricité. Les technologies de stockage de l'énergie thermique à haute température et de production d'électricité ont été largement commercialisées en Europe, en Amérique, en Afrique et au Moyen-Orient. D'ici à la fin de 2021, la capacité installée des centrales solaires à concentration dans le monde sera d'environ 6,6 GW.

Le plan du ministère américain de l'énergie prévoit que l'objectif de coût du stockage de l'énergie sur 12 heures pour le CSP en 2030 est de 5 cents/KW-h, et la technologie et l'industrie du stockage de l'énergie thermique de la lumière visible sont très appréciées dans les pays développés.

● La tendance du développement du stockage de l'énergie thermique en Chine

Ces dernières années, l'ampleur du stockage de l'énergie thermique en Chine a connu une croissance rapide. En 2018, la capacité installée des projets de stockage d'énergie thermique en Chine était de 1,07GW. En 2019, la capacité installée cumulée des projets de stockage d'énergie thermique en Chine était de 32,4GW.

En 2020, une station CSP de 100 MW de type auge à huile conductrice de chaleur sera construite à Wulatezhong Banner, en Mongolie intérieure, et sera équipée d'un système de stockage de chaleur à sel fondu de 10 heures. La production cumulée d'électricité sur le réseau du projet est de 205 millions de KW-h, ce qui représente 30,48% de la production totale d'énergie CSP en Chine à la même époque.

En 2021, 3 centrales électriques expérimentales et 9 centrales électriques commerciales ont été construites et connectées au réseau pour la production d'électricité par stockage d'énergie thermique, avec une capacité installée totale de 521 MW.

Au cours de la période du "14e plan quinquennal", des progrès significatifs ont été réalisés dans l'ajustement et l'optimisation de la structure industrielle et de la structure énergétique, l'efficacité de l'utilisation de l'énergie des industries clés a été grandement améliorée et la croissance de la consommation de charbon a été strictement contrôlée.

La construction de nouveaux systèmes électriques a été accélérée et de nouveaux progrès ont été réalisés dans la recherche et le développement, la promotion et l'application des technologies vertes et à faible émission de carbone. La production et le mode de vie écologiques ont été largement mis en œuvre, et le système politique propice au développement vert, à faible émission de carbone et circulaire a été encore amélioré.

Conclusion

Les systèmes de stockage d'énergie thermique sont très efficaces en termes d'utilisation globale de l'énergie pour le refroidissement, le chauffage et l'électricité. Ils présentent des avantages exceptionnels en termes de capacité de stockage de la chaleur, de coûts de construction et d'exploitation à grande échelle, de durée de vie, de sécurité, de production d'électricité, etc., en particulier pour absorber la capacité installée des énergies nouvelles intermittentes (énergie éolienne, photovoltaïque, etc.).

Il joue un rôle important dans la construction d'un nouveau système électrique basé sur les énergies nouvelles et dans la garantie d'un fonctionnement sûr et stable du système électrique. Le système de stockage de l'énergie thermique est l'épine dorsale du stockage de l'énergie à grande échelle à l'avenir, il a de vastes perspectives de développement et joue un rôle important dans la révolution énergétique.