Využití baterií NAS (na bázi sodíku a síry) Přesun japonských technologií v rámci GIS pro budování kapacit červen, 2010
Naoki Hirai NGK Insulators, Ltd. 1
Contents 1. O firmě NGK
2. Princip baterií NAS 3. Různá využití (1) Kombinace s obnovitelnými zdroji (vítr ,solární energie atd.) (2) Snížení paliva/CO2 vysokou účinností provozu (3) Doplňkové služby (rezervní napájení, frekvenční rozsah) (4) Inteligentní sítě (5) Budoucí využití
2
O firmě NGK Název společnosti
NGK INSULATORS, LTD.
Datum založení
5. května, 1919
Splacený kapitál
69,849 miliónů jenů
Prezidenti Masaharu Shibata (předseda) Shun Matsushita (výkonný ředitel) Tsurayuki Okamoto（zástupce výkonného ředitele) Počet zaměstnanců Konsolidované dceřiné společnosti
3,149 (jiný pracovní poměr) 11,205 (stálý pracovní poměr) 56 společností
31.března 2009 3
Zahraniční dceřiné společnosti počet výrobních a obchodních společností
UK Belgie Polsko Německo Francie
18 【v 10 zemích】
Kanada Čína
Japonsko Korea Thajsko Indonézie
J. Afrika Austrálie
USA Mexiko
Továrny Obchodní pobočky
As of March 31, 2009
duben, 2009
4
Naše hlavní výrobky Podnikání v energetice
Podnikání v keramických výrobcích
Podnikání v elektronice
5
Podnikání skupiny NGK v energetice
porcelánové izolátory
duté izolátory
polymerové izolátory
baterie NAS 6
Obecně o bateriích NAS Systém NAS baterií (baterie na bázi sodíku a síry=NaS) 1MW systém (10mx3mx5mH)
články sodík (Na)
náboj
zdroj
vybíjení
navíjení
Moduly（50kW） - Pól (Na)
Síra keramické trubice (S)
+Pól (S
vybíjení
2Na + xS
Na2Sx
nabíjení
7
Vynikající funkčnost 200MW(1,200 MWh) Výdrž baterie více než 6 hodin denně ①
vysoká el. energie
② vysoká hustota energie
3x
vyšší hustota energie než u standardních
③ rychlá odezva Čas odezvy：
２milisekundy
baterií
vel.
1/3
stopy 85
Srovnání výkonu baterie a jejího trvání（znázornění) Ni-H baterie (hybridní vůz)
Li-Ion baterie pro elektrická 10 vozidla
h
1 h
Akumulace energie ve velkém měřítku
hodina
Čas 10 min 5 min
NAS
Lithium-iontová baterie （stacionární)
min
Olověná baterie s kyselinou sírovou (automobil）
0 Lithium-iontová baterie （mobilní telefon, PC)
0.5
1.0
1.5 MW
kondenzátor setrvačníku
2.0
100
Výkon
200 MW
9
Srovnávací tabulka různých baterií（znázornění) Druh baterie
（na bázi) NAS
Nepřetržitý výkon Trvání Očekávaná životnost (při normálních podmínkách) Velikost
MWh(1MWｘ6h)
Olověná baterie s Lithium iontová kyselinou sírovou baterie （stávající)
Ni-H
6 hodin
2 hodiny
3 hodiny
2 hodiny
15let
3 až 5 let
10 let
7 let
1
3x
2x
3x
Váha
MWh(1MWx 6h)
1
6x
2x
6x
Cena
MWh x15 years
1
3 až 5 x
8x
6x
Pozn.
Samovybíjení
ne
ano
ano
ano
paměťový efekt
ne
ne
ne
ne
Pozn: Tyto hodnoty jsou standardní, ale mohou být měněna jednotlivými výrobci 10
Počet instalací a kapacita Počet všech zaznamenaných instalací: 302MW ，214 systémů (Základní aplikace: Vyrovnávaní zatížení továren, budov atd.)
70
komercializace
Celkem 302 MW 214 systémů
Vybíjení
El.
60 50 40
Skladování E
Den
30 20
Noc
10
2008
2006
2004
2002
2000
1998
1996
0
1994
Installed Capacity: MW
.
80
Čas
Výrobní kapacita：90MW(2009)→150MW(2010) 11
Instalace AEP NAS baterií Celkem bylo nainstalováno 11 MW systémů baterií NAS na pěti místech pro AEP. Chemická stanice, WV
Presidio, TX
4 MW
1 MW Začátek instalací - rok 2006 2007
Citizens Station, OH
2 MW
2008
Balls Gap, WV
2 MW
2009
2010
East Busco, IN
2 MW 12
Použití baterií ve velkém měřítku Kdyby síť byla strom.....
＜rozsah＞
＜Použití＞
＜použitelná baterie＞
・Solární FV pro obytné domy vlásečnice Doma s inteligentním měřičem listu （100V) ・továrna nebo
malé list （6kV～）
kancelářská budova （vyrovnávaní zatížení）
Li-ionová baterie (1-10kW) Olověná baterie s kys. sírovou nebo NAS baterie (0.5-2MW)
・solární- větrná energie větev (20kV～） střední
kmen （110kV～)
NAS baterie (2～30MW)
・Přizpůsobení dĺe nabídky a velké
（síťové napětí）
（stabilizační） ・snížení CO2 účinným výkonem generátoru (střední rozsah）
poptávky (inteligentní sítě） ・ Snížení CO2 účinným výkonem generátoru (větší rozsah)
NAS baterie (50～300MW) 13
14
Využití ve větrných elektrárnách: větr. elektrárna Rokkasho Systém 34MW baterií pro 51MW větrnou elektrárnu 1. srpna 2008: Dodávka elektrické energie do elektráren JEPX (Japan Electric Power Exchange) 51MW větrná elektrárna
Systém 34MW baterií
Metoda kontroly vyváženosti dodávek
2MW NAS 17 sad
Noc
44m
33.5m
82m
2MW PCS 17 sad
Den
Nabíjení Vybíjení vítr
Kompenzační energie
15
Solární využití: Projekt Wakkanai 1.5MW NAS baterií na 5 MW solární systém financováno NEDO (New Energy and Industrial Technology Development Organization) Velikost projektu: Solární panely: 5MW Baterie NAS: 1.5MW
Absorbování fluktuace FV na výstupu Absorbování krátkodobé fluktuace FV na výstupu
Ve špičce
Výstup FV
Nabíjení
Vybití při špičce (noc atd) – uchování denní energie Nabíjení
Vybíjení Výstup FV Nabíjení
výkon s NAS
Nabíjení
Vybíjení Výstup pro síť
Špička
Vybíjení Výkon s NAS Vybíjení
Nabíjení
Vybíjení
16
Zahraniční projekty výroby solární a větrné energie v kombinaci s bateriemi NAS USA Minnesota, XCEL
Německo Berlín, Younicos (nové kanceláře a továrna） fotovoltaické panely
Německo Enercon - 6MW větrná turbína s NAS
Budova na testování mikrosítí s bateriemi NAS
17
18
Účinné využití rozvodu el. energie Snížení paliva/CO2 vysokou účinnosti provozu poměr výroby plynu CO2
Baterie NAS Vybíjení
Vyrovnávání ve špičce
Jmenovitý výkon
CO２/výkon ［wt-CO2/kW］
Vyrovnaný provoz GT za nižší sazbu paliva
Nabíjení
Přesun energie Energie ze sítě
čas
①100 % jmenovitý provozní výkon（RO): nejúčinnější a nejstabilnější 0
20
40
60
výkon generátoru ［%］
80
100
② Energie menší 100% RO je dobíjena bateriemi NAS ③ Energie nad 100% RO je vypouštěna z NAS
Nejúčinnější a nejstabilnější provoz plynové turbíny s hybridním systémem NAS baterií
min. spotřeba paliva min. výskyt CO2
19
20
Doplňkové služby Automatická kontrola kolísající frekvence （využití vysokokapacitních baterií s rychlou odezvou) vysoká frekvence frekvence 50H nízká frekvence vybíjení
②vybíjení
①pohotovostní režim
③nabíjení nabíjení
<služby>
① Pohotovostní režim (čekající na využití) ② Vybíjení baterie NAS při nízké frekvenci
③ Nabíjení baterie NAS při vysoké frekvenci 21
Využití pro INTELIGENTNÍ SÍTĚ Akumulace energie bateriemi NAS může hrát důležitou roli na poli inteligentních sítí ve stabilizaci výroby energie a systému sítí. Stanice baterií NAS
Individuální využití
Využití rozvodu el. energie
Mega Solar Továrny
Větrné elektrárny
mikroturbíný Domy
Doplňkové služby
kanceláře Komunikační linka
Využití pro energii z obnovitelných zdrojů
Inteligentní sítě
síť palivové články
Kontrola centrálního integrovaného systému(CISC)
Ústřední elektrárny 22
23
Inteligentní sítě ve větším rozsahu NGK dodává Centrální integrovaný systém kontroly (CISC) pro ovládání baterií NAS ve velkém měřítku. CISC může propojit existující kontrolní systém sítí a přispět ke zvýšení spolehlivosti a účinnosti celého systému skladování energie. centrum expedice kontrola distribuce baterie NAS rozvodna A
kontrola baterií
Umístění ve městě baterie NAS
Jedne CISC může pokrýt až 1500MW baterie NAS rozvodna B
baterie NAS rozvodna C
baterie NAS rozvodna Y
baterie NAS rozvodna X 24
Ukázka inteligentních sítí v USA Ukázky inteligentních sítí se připravují v různých částech US, jako např. projekt NEDO v Novém Mexiku. Stabilizace sítí pomocí fotovoltaických panelů je jedním z témat tohoto projektu. Monitorovací a řídící systém inteligentních sítí
inteligentní měřič rozvodna
baterie 1MW
fotovo ltaika 1MW
FV a vybavení bateriemi
Bat. FV Generátor 0.1W 0.1MW 0.5MW
FV & 3 kW baterie
Zákazník: velkokapacitní
Zákazník: obytný dům
Koncept inteligentních sítí naplánovaný NEDO* v Novém Mexiku. (* New Energy and Industrial Technology Development Organization)
25
Využití vysokokapacitních baterií Využití
Cíl čas (cyklus) Dlouhý cyklus
24 hodin （300MW x 6 hodin）
vybití
nabití
Stabilizace systému
Rychlá odezva
Továrna （malé měřítko）
Vysoká účinnost Stanice baterií provozu v rozvodně snížení paliva/ CO2
Stabilizing Output
systém kontroly
vyrovnání zatížení
nabití
Minulost Přítomnost Budoucnost
ve dne a v noci Vyrovnání zatížení
vybití
Rozdíl v poptávce energie
Obnovitelná energie pro ・větrná energie nadbyte ・solární energie k
inteligentní sítě 26
Řešení pro nárůst objemu obnovitelné energie
Nárůst obnovitelné energie
1. Fluktuace výkonu (vítr atd.) 2. Přebytek energie (FV) -> neschopnost stabilizovat systém Řešení : ①akumulace v bateriích ② přesun energie ③Snížení základního
Poptávka po energii
Přebytek energie i přes „nulovou“ kontrolu
fosilní Kontrola energie výkonu Základna
nárůst solární & větrné energie
（vodní energie + nukleární energie atd）
zdroje energie
Velká Británie・Německo・Dánsko zvýšená potřeba Systémové problémy jsou akumulátorů zřejmé při nadbytku energie
27
Děkuji Vám za pozornost
28
