可再生能源的电力存储:电池的历史和虚拟电站的出现
2018年7月30日经过罗宾米切尔随着可再生能源的崛起，人们对高容量能源存储的需求也在不断增长，一种可能的解决方案就是“虚拟发电厂”。什么是虚拟发电厂?
随着可再生能源的兴起，对高容量能源存储的需求也在不断增长。一种可能的解决方案是“虚拟发电厂”。
世界各地的人们都依赖电池提供能量。我们也越来越多地寻求可再生资源，以补充不断增长的电力需求。不幸的是,现代电池对于有效地大规模储存从可再生能源中获得的能源来说是不够的。为了应对这一挑战，电池的发展可能会向前迈进一大步。
在本文中，我们将回顾历史上的电池，现代电网面临的电力存储挑战，并介绍虚拟发电厂的概念。
电池的历史
取决于您要求谁，您将获得不同答案的问题“第一个电池是什么？”
本杰明·富兰克林被认为是现代电的发现者，1749年，当将多个电容器并联时，他创造了“电池”一词。
然而，一些考古学家认为，第一个电池可能已经存在2000年前。这“巴格达电池”是在现代Khujut Rabu(伊拉克)发现的一件人工制品，由一个陶瓷罐、一管铜管和一根铁棒组成。一些人提出了这样的理论:这个装置(当充满酸的时候)被用作电池，用于将黄金电镀到金属上，但其他科学家说，没有证据表明这个时代有电镀黄金的存在。然而，反对意见认为，黄金博物馆的展品被认为是纯金的，因为任何心智正常的博物馆都不会解剖2000年前的黄金饰品。
巴格达电池。图片礼貌红外ø聂由Ironie [cc by-sa 2.5]
本杰明富兰克林电池51年，亚历山德罗·伏特发明了光伏发电桩由铜片和锌片叠在一起，用一块潮湿的布隔开。布被浸泡在卤水中，卤水在铜/锌盘之间形成电解液，结果是堆上的电压差;光伏堆是第一个湿式电化学电池。这可能是世界上第一个真正意义上的电池。
一些历史娴熟的读者可以将Leyden Jar作为此标题的竞争者带来。由Pieter Van Musschenbroek的大约1746年发明了莱顿瓶是一种玻璃罐，它包含金属涂层和黄铜元素，以储存电力，直到它得到一个放电路径。然而，与莱顿瓶不同的是，光伏堆可以提供稳定的电压和电流。
由于伏特桩，电池通过不同的化学和材料进行了大规模的转变。铅酸电池（1859年发明）是世界上第一个可充电电池。镍镉电池于1899年发明，1990年代看到了镍金属氢化物电池的商业化。
然而，可以认为，1992年商业上提供的单一重要电池技术是锂离子聚合物电池。锂离子电池不仅是最能致密的电池技术之一，它们也能够非常快速地释放它们的能量（类似于超级电容器）。这导致它们在一系列设备中找到，包括笔记本电脑，智能手机，甚至汽车电池。
锂离子电池已经改变了便携式设备。图片由Aney提供[3.0 CC冲锋队]
电池已经走过了很长一段路，并被应用到大多数设备中，但有一个领域仍然没有电池，那就是电网。
从理论上讲，随着几家公司联合创建世界上第一个虚拟发电站，这种情况即将改变。但是在我们看什么是虚拟发电站之前我们需要看看一些可再生能源的问题。
电网问题
世界各地的所有电网，无论他们在哪里或谁运行它们，都有同样的问题。用3相动力学最容易实现发电，然后具有三个相意味着每相需要正确平衡。电压如12V等电压在电压下更安全，但这会导致难以想象的电流，因此在500kV的区域中使用大的能量损失。
通过始终以相同的速度运行，发电厂可以变得非常高效——但为了防止电网超载，发电站的输出需要仔细调节。
虽然一些可再生能源如水力发电可以很容易地被管理并且是一致的，而其他来源则不行。例如，太阳能只在白天可用，并在无阴天达到最高效率，风能只有在有微风时才可用。但当向电网供应的电能无法存储时，这些来源的不一致性就更加复杂了。这意味着在有风的夜晚，当电力消耗处于最低水平时，风电场可以产生不需要使用的电力。
是什么让问题更糟糕的是，可再生能源非常容易关闭/脱离，而煤炭和天然气不是（因为它们有带有工业规模火灾的蒸汽锅炉，需要时间开始和停止）。这意味着当网格需要快速减少电站输出（以防止过载）时，它们更有可能断开可再生电厂的连接。有趣的是，核电站是单一难以“开启和关闭”的植物，这就是为什么他们的功率输出有效恒定（参见下面的GB国家统计网格状态）。
图片礼貌栅格
在这么大的尺度上储存能量是一个需要解决的巨大挑战。什么是虚拟发电厂?如何解决这些问题?
虚拟发电厂
在最简单的形式中，虚拟发电厂是一个系统，当需求增加时，电网可以储存多余的电力供未来使用。与发电不同的是，虚拟发电厂可以立即向电网输出电力，以响应电力线频率和电压的变化，这有助于提高电站的效率(因为它们不需要快速改变其输出电力，而这将导致发电机停机)。
但虚拟发电厂也将在可再生能力中有乐器，因为当可再生能源的能量很少时晚上）。
图片由下一个克劳特WERKE提供
整合一个虚拟发电厂并不像你想的那么明显。简单地将电池连接到电网会产生负面影响，因为从电池获取的电力会增加总体需求，因此需要发电站输出更多的电力。相反，当需求低于发电量时，电池组需要充电。这需要与发电公司和虚拟发电厂进行协调。
下一个游泳池，一个虚拟电厂的开发人员他们开发了算法，不仅可以确定电池组何时应该充电，还可以确定何时将它们放回电网，以保持电力线频率在200mHz以内。然而，这种通信需要电力公司从虚拟发电厂购买“充电空间”，但这一成本低于电力循环发电厂的成本。
欧洲电网(European power Grid)将从虚拟发电厂中受益匪浅。通过欧盟法律,到2030年，欧盟必须有32%的能源来自可再生能源。由于太阳能仅在白天可用而且风也不是恒定的，因此电网将依靠有时零星来源依赖32％。然而，使用虚拟发电厂将使可再生电厂能够产生超过在充足的能量期间需要的更多，然后在那些能源不存在时供应能量。
两家公司，Eneco和Mitsubishi Corporation，联手打造欧洲最大的电池库用作虚拟电厂。该系统位于德国，电力容量为48mW，存储容量为50米。虽然该电力容量较小，发电厂的规模（典型的煤炭厂可以产生600mW的电源），但它可以电到5000屋。
结论
虚拟发电厂仍处于初期阶段，但将在未来的电网中发挥关键作用。虽然可再生能力对环境更好并启发了大量的技术发展，但它需要更高的可靠性来获得真正的普及。为此，能量存储需要巧妙地规模。
