Цифровые двойники повышают мощность станций хранения энергии

Sep 26, 2023

Использование передовой промышленной автоматизации с имитационными моделями в реальном времени. Эта функция впервые появилась в выпуске журнала Automation 2023 «Промышленный Интернет вещей и Индустрия 4.0».

Возобновляемые источники энергии, такие как ГСЧ, дают множество преимуществ. Помимо поддержки амбициозных целей по декарбонизации и достижению нулевого уровня выбросов, они также предлагают наиболее экономичный способ создания децентрализованной энергетической системы. Это, в свою очередь, может помочь достичь универсального, надежного и доступного доступа к электроэнергии. По этим причинам популярность использования альтернативных источников энергии растет, представляя почти 11% электроэнергии, вырабатываемой в мире, и образуя основную часть энергетического баланса. во многих странах. Например, использование возобновляемых источников энергии в Норвегии охватило более 60% общего потребления в 2018 году. Одной из ключевых проблем, которые необходимо решить, чтобы поддержать растущее внедрение возобновляемого природного газа и других возобновляемых ресурсов для производства электроэнергии, является балансирование колебаний спроса на электроэнергию с прерывистый характер некоторых зеленых источников. Например, чтобы добиться успеха в усилиях по декарбонизации и избежать каких-либо потерь, важно предотвратить сокращение выбросов. Это происходит, когда система производства электроэнергии не может экспортировать энергию в сеть, обычно из-за временных ограничений, вызванных перегрузками, что, по сути, приводит к потере потенциальных поставок низкоуглеродной энергии.

Для полного использования генерирующих мощностей необходимы надежные, надежные и высокоэффективные решения для хранения энергии, поскольку они могут обеспечить уровень гибкости, необходимый для поддержания стабильного и последовательного энергоснабжения в сети. Подобные стратегии могут способствовать снижению пиковых нагрузок и перераспределению нагрузки. Хранение энергии на сжатом воздухе (CAES) в различных термомеханических формах является одной из наиболее многообещающих технологий, доступных в коммерческих масштабах для высокопроизводительного управления энергией. Сохраняя потенциальную энергию в виде сжатого воздуха, эти системы способны генерировать большие объемы энергии по требованию. -разряд очень низкий, что позволяет эффективно сохранять накопленную энергию в течение длительного времени без значительных потерь. Кроме того, из-за хорошо зарекомендовавшего себя основного оборудования заводы CAES обычно имеют расчетный срок службы более 40 лет, что делает общие затраты на единицу энергии (или мощности) одними из самых низких среди всех доступных технологий хранения. Для достижения этих результатов объекты CAES могут использовать различные конфигурации, одна из которых — инновационный метод хранения энергии в жидком воздухе, который использует термомеханические принципы для раскрытия преимуществ CAES. В варианте с жидким воздухом воздух очищается и охлаждается до жидкого состояния на этапе зарядки. Затем его хранят при криогенных температурах и низком давлении в подходящих резервуарах. При выпуске жидкий воздух нагнетается под высоким давлением, испаряется и нагревается для расширения потока жидкого воздуха. Получающийся в результате газ под высоким давлением приводит в движение ряд турбин в установке рекуперации энергии.

В описанном выше цикле хранения энергии жидкого воздуха используются компоненты, которые обычно встречаются на обычных электростанциях и промышленных установках разделения воздуха. Поэтому они предлагают множество преимуществ. Во-первых, они хорошо зарекомендовали себя и получили широкое признание. Во-вторых, это оборудование широко доступно для поддержки объектов коммерческого масштаба. Наконец, у них хорошо понятны требования к техническому обслуживанию. Кроме того, использование систем хранения энергии в жидком воздухе приводит к тому, что плотность энергии может быть до 8,5 раз выше, чем у традиционных альтернатив сжатому воздуху. Следовательно, можно создавать компактные установки, которые являются более экономичными, эффективными, простыми в реализации и подходящими для объектов с ограниченным доступным пространством. практика переработки. Отходящее тепло от компрессоров-ожижителей рекуперируется в процессе для высокоэффективной работы, а хранение и переработка тепловой энергии, выделяющейся при выпуске, может использоваться как часть системы с замкнутым контуром для поддержки деятельности по сжижению воздуха во время зарядки. Автоматизация процесса хранения энергии. контроль Процесс хранения энергии в жидком воздухе сам по себе предлагает уникальные финансовые и экологические преимущества. Тем не менее, при температуре от -200 до +600 °C и давлении до 200 бар небольшие изменения этих значений могут существенно повлиять на производительность. Это означает, что ключевым моментом является оптимальный контроль параметров обработки на различных этапах. Это важно для поддержания энергоэффективности и низких затрат при одновременном максимизации конечных результатов. Поддерживая системы обратной связи и прямой связи в реальном времени, а также удаленный мониторинг, технологии промышленной автоматизации обеспечивают идеальное решение, позволяющее постоянно обеспечивать максимальную производительность и эффективность. Точнее, полностью интегрированное автоматизированное управление процессом обеспечивает высокодоступную, быстро реагирующую и безопасную структуру для мониторинга и визуализации, отслеживания тенденций и анализа, а также управления и синхронизации всех частей электромеханического оборудования на месте. Операторы электростанций по хранению энергии могут обеспечить правильную последовательность всех процессов и оперативно устранять любые сигналы тревоги, чтобы максимизировать время безотказной работы, обеспечивая в конечном итоге высокую эффективность и производительность. В результате предприятия могут реализовать управляемое и предсказуемое распределение электроэнергии в энергосистему, сохраняя при этом низкий или даже нулевой уровень выбросов углекислого газа. Однако наличие точного контроля над операциями для обеспечения оптимальных операций требует глубокого понимания процесса и способов, которыми все компоненты работают вместе и влияют друг на друга. Только так можно эффективно регулировать всю деятельность. Поскольку хранилища энергии в жидком воздухе являются относительно новыми, эта информация может быть недоступна для руководителей предприятий.