Lưu trữ năng lượng dài hạn đã nhận được hỗ trợ tài chính và chính sách ở nhiều nước Châu Âu và Châu Mỹ.

Vào tháng 11 năm 2022, Bộ Năng lượng Hoa Kỳ đã thông báo rằng họ sẽ hỗ trợ tài chính ít nhất 350 triệu đô la Mỹ cho các dự án lưu trữ năng lượng dài hạn, cũng như các công nghệ lưu trữ năng lượng dài hạn không carbon và chi phí thấp với chu kỳ sạc-xả là hơn 10 giờ mới mong được cấp vốn. Ủy ban châu Âu cũng đã đưa ra một tuyên bố vào đầu năm 2023, nêu rõ rằng họ sẽ hỗ trợ tài chính lên tới 470 triệu euro cho 78 công ty khởi nghiệp tiềm năng, bao gồm cả các công ty khởi nghiệp lưu trữ năng lượng dài hạn.

Quy mô thị trường lưu trữ năng lượng dài hạn của Trung Quốc cũng đang tăng nhanh và quy mô của các nhà máy điện lưu trữ năng lượng dựa trên công nghệ lưu trữ năng lượng khí nén và lưu trữ năng lượng dòng chất lỏng đã đạt đến mức 100 MW. Vào tháng 10 năm 2022, dự án trình diễn lưu trữ năng lượng hóa học quy mô lớn cấp quốc gia đầu tiên, nhà máy điện cạo đỉnh lưu trữ năng lượng pin dòng chảy, đã chính thức được kết nối với lưới điện để phát điện ở Đại Liên. Trong cùng năm đó, nhà máy điện lưu trữ năng lượng khí nén mới lớn nhất thế giới đã được kết nối với lưới điện để phát điện ở Trương Gia Khẩu.

Công nghệ lưu trữ năng lượng chủ yếu được chia thành lưu trữ năng lượng vật lý, lưu trữ năng lượng điện hóa, lưu trữ năng lượng nhiệt và lưu trữ năng lượng hóa học. Hiện nay, công nghệ lưu trữ bơm được sử dụng rộng rãi nhất trên thế giới là lưu trữ năng lượng vật lý. Tuy nhiên, do khó khăn trong việc lựa chọn địa điểm và thời gian xây dựng kéo dài, rất khó để đáp ứng nhu cầu cao điểm của năng lượng tái tạo chỉ bằng lưu trữ bơm.

Lưu trữ năng lượng điện hóa là công nghệ lưu trữ năng lượng mới phát triển nhanh nhất trên thế giới trong những năm gần đây.

Theo dữ liệu từ Viện Nghiên cứu Công nghiệp Tiên tiến (GGII), các lô hàng pin lithium lưu trữ năng lượng của Trung Quốc sẽ đạt 130GWh vào năm 2022, tốc độ tăng trưởng hàng năm là 170%. Sự phát triển bùng nổ của các phương tiện năng lượng mới đã thúc đẩy sự phát triển nhanh chóng của công nghệ pin lithium-ion, trong khi sự bùng nổ nhu cầu lưu trữ năng lượng đã đẩy nhanh quá trình phân hạch công nghiệp.

So với lĩnh vực năng lượng, việc vận hành thiết bị lưu trữ năng lượng trong hệ thống điện phức tạp hơn. Ví dụ, trong một hệ thống cung cấp điện chủ yếu là năng lượng mặt trời, nếu trạm lưu trữ năng lượng chỉ có thể xả trong thời gian ngắn, người dùng vẫn sẽ phải đối mặt với nguy cơ mất điện vào nửa đêm; áp lực cung cấp điện dài hạn.

Trong bối cảnh điện khí hóa giao thông vận tải hiện nay, thật khó để đáp ứng nhu cầu của các hệ thống năng lượng trong tương lai về lưu trữ năng lượng công suất lớn và lâu dài nếu chỉ dựa vào công nghệ pin lithium. Pin lưu lượng chất lỏng, công nghệ lưu trữ năng lượng nhiệt, khí nén, lưu trữ năng lượng hydro amoniac, v.v. có tiềm năng lớn trong việc "lưu trữ năng lượng dài hạn", và có rất nhiều sự chú ý trong và ngoài nước.

Bộ Năng lượng Hoa Kỳ đã công bố kế hoạch "Nghiên cứu lưu trữ năng lượng trong thời gian dài" vào năm 2021, nhằm giảm hơn 90% chi phí cho các hệ thống lưu trữ năng lượng có thời lượng trên 10 giờ trong vòng 10 năm. Các nước châu Âu như Đan Mạch và Đức cũng đã có những triển khai lâu dài trong lĩnh vực lưu trữ nhiệt giữa các mùa.

Nhìn chung, "lưu trữ năng lượng dài hạn" sẽ nóng hơn nữa vào năm 2023.


dòng chảy pin

Pin dòng chất lỏng luôn được coi là công nghệ lưu trữ năng lượng dài hạn đầy hứa hẹn và có một số giải pháp dòng chất lỏng trên đường lưu trữ năng lượng điện hóa cùng với pin lithium.

Sau nhiều thập kỷ phát triển nhanh chóng, công nghệ pin dòng chảy đã nở rộ. Theo các dung dịch điện phân khác nhau, các phân khu khác nhau như vanadi toàn phần, kẽm-sắt, kẽm-brôm và toàn sắt đã xuất hiện, cho thấy cảnh hàng trăm trường phái tư tưởng trong lĩnh vực lưu trữ năng lượng. Hiện tại, pin lưu lượng đang được chú ý bao gồm pin kẽm và pin vanadi.

Pin dòng oxi hóa khử hoàn toàn bằng vanadi hiện là công nghệ pin dòng trưởng thành nhất. Nó có các đặc điểm về hiệu quả năng lượng cao, tuổi thọ dài và mật độ năng lượng cao. Nó phù hợp cho các kịch bản lưu trữ năng lượng lớn và vừa. Tuy nhiên, đối với pin dòng oxi hóa khử hoàn toàn vanadi, chi phí của chất điện phân vanadi chiếm khoảng 60% chi phí pin, điều này làm tăng đáng kể ngưỡng đầu tư ban đầu. Ngược lại, pin lưu lượng dựa trên kẽm ngày càng được chú ý do chất điện phân giá rẻ của chúng.

Các công ty khởi nghiệp về pin ở nước ngoài, châu Âu và Mỹ như Zinc8, Primus và Invinity tập trung vào pin dòng kẽm; ESS, Avalon và Sumitomo Electric chủ yếu tập trung vào pin lưu lượng vanadi. Tại Trung Quốc, Kho lưu trữ năng lượng Weijing chủ yếu tập trung vào pin dòng kẽm; Shanghai Electric, Dalian Rongke và Hunan Yinfeng chủ yếu tập trung vào pin lưu lượng vanadi.


khí nén

Công nghệ lưu trữ năng lượng khí nén được chia thành công nghệ lưu trữ năng lượng khí nén dưới lòng đất và công nghệ lưu trữ năng lượng khí lỏng.

Nén khí dưới lòng đất sử dụng không gian dưới lòng đất như một bể chứa khổng lồ, sử dụng năng lượng điện dư thừa để bơm khí nén vào không gian dưới lòng đất và giải phóng khí nén khi cần thiết để cho phép cơ sở phát điện tái tạo điện.

Theo các thông số áp suất của hệ thống mặt đất ở giai đoạn hiện tại, năng lượng lưu trữ năng lượng khí nén của hang muối thường được chôn ở độ sâu 500-1100m. Hang muối có thể được sử dụng ở những nơi có hang muối, và hang nhân tạo dựa vào những nơi không có hang muối, với những hạn chế địa chất nhỏ.

Vào năm 2022, hai dự án nén khí trong hang muối sẽ được kết nối với lưới điện để phát điện. Vào ngày 30 tháng 9, dự án thử nghiệm và trình diễn quốc gia về lưu trữ năng lượng khí nén trong hang muối ở Jintan, tỉnh Giang Tô đã được kết nối thành công với lưới điện. Các ứng dụng đã có những bước tiến đáng kể.

Vào ngày 8 tháng 10 cùng năm, giai đoạn đầu tiên của nhà máy điện trình diễn 10 megawatt (MW) của Nhà máy điện cạo đỉnh lưu trữ năng lượng khí nén tiên tiến Yanchuang ở Feicheng, tỉnh Sơn Đông đã vượt qua thành công cuộc kiểm tra nghiệm thu và chính thức được kết nối với lưới điện để phát điện. Điều này đánh dấu rằng nhà máy điện lưu trữ năng lượng khí nén tiên tiến trong hang muối đầu tiên trên thế giới đã đi vào trạng thái vận hành thương mại chính thức.

Ngoài ra, còn có các dự án lưu trữ năng lượng nén khí quy mô lớn ở Bijie, Quý Châu và Trương Gia Khẩu, Hà Bắc, sẽ được kết nối với lưới điện để phát điện vào năm 2021.

Ngoài ra, nhiều công ty nước ngoài đang khám phá các giải pháp nén khí ngầm vượt qua giới hạn địa lý. Nhà phát triển dự trữ năng lượng Canada Hydrostor đã áp dụng một cách tiếp cận khác: bơm khí nén vào các hang động hiện có (chẳng hạn như các mỏ bỏ hoang) và duy trì nó bằng nước Áp suất không đổi, mục tiêu của nó là giải phóng công nghệ lưu trữ năng lượng khí nén khỏi bị hạn chế bởi các điều kiện địa chất và tại đồng thời sử dụng thiết bị của các ngành công nghiệp trưởng thành khác để giảm thiểu rủi ro kỹ thuật.

Bộ lưu trữ năng lượng không khí dạng lỏng nén không khí và lưu trữ nó trong các bể chứa có áp suất, với thiết bị nén khí và máy phát điện có nguồn gốc từ các chuỗi cung ứng đã được thiết lập trong các ngành công nghiệp đã được thiết lập. Công nghệ lưu trữ năng lượng sáng tạo này có thể được sử dụng trong các hệ thống lưu trữ năng lượng ở quy mô lưới điện. Sau 15 năm phát triển và cải tiến, nhà phát triển lưu trữ năng lượng HighviewPower của Anh cam kết chuyển đổi dự án thí điểm lưu trữ năng lượng không khí lỏng thành một cơ sở lưu trữ năng lượng thương mại quy mô lớn.

lưu trữ năng lượng nhiệt

Công nghệ lưu trữ năng lượng nhiệt sử dụng các vật liệu lưu trữ nhiệt làm phương tiện để lưu trữ năng lượng mặt trời ở dạng nhiệt và giải phóng nó khi cần thiết.

Công nghệ lưu trữ nhiệt chủ yếu được sử dụng trong việc lưu trữ và sử dụng các nguồn nhiệt ở nhiệt độ thấp như sưởi ấm, nước nóng và lưu trữ nước đá. Trong những năm gần đây, với sự phát triển và ứng dụng của công nghệ sản xuất nhiệt điện mặt trời và thu hồi nhiệt thải công nghiệp, nhu cầu lưu trữ nhiệt độ trung bình và nhiệt độ cao tiếp tục tăng.

Hiện tại, công suất lắp đặt của các dự án phát điện quang nhiệt của đất nước tôi đã đạt 538 megawatt. Vật liệu nitrat thường được sử dụng làm phương tiện lưu trữ nhiệt. Phạm vi nhiệt độ làm việc ở trạng thái nóng chảy là 290-560 độ C và có thể đạt được thời gian lưu trữ năng lượng lên tới 10 giờ.

Cách đây không lâu, công nghệ lưu trữ nhiệt mới do nhóm Đại học Bách khoa Madrid thiết kế sử dụng vật liệu hợp kim silicon và những ưu điểm của nó về chi phí vật liệu, nhiệt độ lưu trữ nhiệt và thời gian lưu trữ năng lượng đã thu hút sự chú ý của thị trường.

Silic là nguyên tố phổ biến thứ hai trong vỏ trái đất và chi phí cho mỗi tấn cát silic chỉ từ 30-50 đô la Mỹ, bằng 1/10 nguyên liệu muối nóng chảy. Ngoài ra, chênh lệch nhiệt độ lưu trữ nhiệt của các hạt cát silic cao hơn nhiều so với muối nóng chảy và nhiệt độ hoạt động tối đa có thể đạt tới hơn 1000 độ C. Nhiệt độ hoạt động cao hơn cũng giúp cải thiện hiệu suất năng lượng tổng thể của hệ thống phát điện nhiệt mặt trời.