落雷擊中英國電網釀大停電,電池儲能系統神救援!! (09/10/2019 TechNews科技新報)
8 月 9 日英國因為輸電系統遭雷擊,瞬間失去 1.5GW 發電容量,造成影響逾 100 萬戶住戶大停電,50 分鐘後才恢復正常。而最新報告指出,若是沒有電池儲能系統救援,影響時間可能更久。
作者 Daisy Chuang
大雷雨釀災、落雷擊中英國輸配線路,除了導致電網頻率(工頻)下降,也出現罕見的斷電狀況。萊茵集團(RWE)容量達 660MW 的 Little Barford 天然氣發電廠下午 4 點 52 分時突然停止運作,45 秒後沃旭能源(Ørsted)旗下、世界最大的離岸風場 Hornsea One 也出現故障,1 分鐘內損失 1.5GW 容量電力,電網頻率已低於安全運轉頻率。
電網頻率是供需平衡的指標,表示電網交流電的頻率,在英國這種震盪每秒發生 50 次,因此電網通常採用 50Hz(台灣是 60Hz),英國當時頻率已降至 48.9Hz,頻率越低,傳統發電廠就越難將電力輸入電網。
倫敦帝國理工學院能源期貨實驗室主任 Tim Gree 表示,這是因為大型發電機組的性能會隨著頻率降低而下滑,也是潛在的失控裝置。英國國家電力供應公司(National Grid)為此中斷 5% 住戶的電力供應,以保障其餘 95% 用戶正常用電。
但電池儲能系統不會受頻率限制,只要開啟設備並以 50Hz 工頻輸送電力即可力挽狂瀾。國家電力供應公司表示,在停電期間,容量共 475W 的電池儲能系統大有作為。
其中神救援一號是倫敦魯頓機場附近的太陽能廠,配有共 6MW 鋰電池儲能系統,能源公司 Upside Energy 執行長 Devrim Celal 表示,電池以亞秒級的速度向電網提供電力;雖然說 6MW 聽起來還好,但容量跟一台中型風力發電機差不多,若以一般住家平均消耗 2,000KW 來算,6MW 可滿足 3,000 戶需求。
神救援二號則是英國再生能源開發商 RES 的電池,在關鍵時刻提供 80MW 電力。RES 表示,當時電網頻率正以每秒 0.144Hz 速率下降,但電池 25 秒內就開始充電,並從充電模式轉換成放電模式,有助於頻率恢復。
最後在多方協助下,電網頻率在下午 4 點 57 分時超過 50Hz,國家電力供應公司指出,電池儲能系統花了 3 分 47 秒就讓電網頻率恢復正常,遠比十年前的 11 分鐘還要快。
這事件跟 2017 年南澳洲的特斯拉電池有異曲同工之妙,當時在燃煤發電廠跳閘瞬間,特斯拉電池就以極快的 140 毫秒,向國家電網輸送 100MW 電力,顯示儲能系統對電網穩定大有益處。
完整內容請見:
http://technews.tw/2019/09/10/uk-blackout-battery/
★★ 更多相關報導:
RES battery prevented complete blackout in the UK
https://www.pv-magazine.com/2019/09/09/res-battery-prevented-complete-blackout-in-the-uk/
How batteries stopped the UK’s power cut being a total disaster
https://www.wired.co.uk/article/uk-power-cut-batteries-national-grid
UK’s blackout first-responders included 475MW of batteries
https://www.energy-storage.news/news/uks-blackout-first-responders-included-475mw-of-batteries
♡
電容充放電實驗 在 研之有物 Facebook 的最佳貼文
#魔鏡啊魔鏡誰是世界上最堅硬的物質
#碳之鍊金術師請作答 #石墨烯的鍊成陣
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還在鑽石恆久遠?那你可就out of fashion了!
2010年諾貝爾獎物理獎主角——#石墨烯,跟鑽石一樣由碳原子組成,但比鑽石還堅硬,硬度達到鋼的兩百倍,厚度卻只有一個碳原子,而且導電性比銅還強,非常適合製作用來儲能的電池。只不過,石墨烯不存在於大自然,必須在實驗室合成。
中研院化學所顏宏儒助研究員,就是一位石墨烯的「碳之鍊金術師」,利用「由小到大」(bottom-up) 的「鍊成陣」,把六角型苯環逐個累加 ,成功合成石墨烯!用來製作電池陽極,可以經歷數百次充電與放電循環,儲電容量是傳統石墨陽極的三倍......
http://research.sinica.edu.tw/yen-hung-ju-nanographene-bottom-up-synthesis/
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#關鍵是兩片石墨烯的距離剛剛好讓帶電離子流動
#就像戀人之間也要剛剛好的距離
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追蹤 研之有物 秒懂更多潮科學
電容充放電實驗 在 BennyLeung.com Facebook 的精選貼文
【HK01】鋰離子電池見末路 新電池開發競賽展開
當手機已從「大哥大」演變到智能電話,鋰離子電池面世廿多年來卻大同小異,離技術瓶頸極限不遠。5G、電動車、太陽能電網、飛天車(flying cars)等各種未來潮流紛紛湧至,正需要一場電池革命來支持。
種種問題使現有的鋰離子電池逐漸走到盡頭,難以應付未來的科技潮流。科學界、業界、初創公司等各有進路,針對不同元件,以不同新材料來徹底改造鋰離子電池。
方向一:鋰矽電池
矽(silicon)是其中一種備受看好的材料,前Tesla員工貝迪基夫斯基 (Gene Berdichevsky) 創立的Sila Nanotechnologies就用矽來着手改善石墨陽極:「在六、七年前開始已看到石墨的局限,現時它在電池的熱動能基本上已發揮至極限。」從結構上來說,每個矽原子可與四個鋰離子結合,作為陽極材料,與相若重量的石墨相比,可儲存十倍數量的鋰離子。但這種優勢亦帶來另一難題,正因為能儲存更多的鋰離子,矽陽極會因而劇烈膨脹最高達400%,充電時會自行毀爛。
針對這個難題,Sila聲稱已找到解決方法。貝迪基夫斯基說經過三萬次嘗試,他們成功創造出一種微米級大小的球體結構,充電時的膨脹只會在結構內部發生,外部不受影響。Sila的技術獲德國車廠BMW青睞,計劃在2023年於部分電動車上使用這種物料,並預期可增加10至15%電池能量。事實上,特斯拉現時的電池陽極已添加了少量的矽,除Sila之外,Enevate、Enovix等初創公司也以矽來開發電池。
方向二:鋰硫電池
鋰硫電池是另一股開發潮流,即利用硫(sulphur)作為電池陰極。電池專家史尼迪卡(David Snydacker)說:「鋰硫電池雖然每公升能量不算很好,但硫陰極勝在夠輕。」不過,這種電池重複充電時會在陰極中產生「枝晶」(dendrites),有可能穿過隔膜接觸陽極,造成短路。
索尼(Sony)聲稱已解決這個問題,並預計於2020年推出使用鋰硫電池的電子產品至市場。同樣針對陰極改良的還有古迪納夫的學生葛蕾(Clare Grey),她正着手研製鋰空氣(Lithium-air)電池。理論上,這種電池可有更高的能量密度,但現階段即使在實驗室也無法穩定地充電,充電次數也有限,遑論在現實中使用。
方向三:固態電池
對於這些進路, 美國電池初創公司Ionic Materials創辦人齊默爾曼(Mike Zimmerman) 認為固態電池(solid-state battery)才是最終答案:「很多人在研究改良不同的陰極、陽極,但對電池發展最大的阻力是電解質,也正是我們努力改進之處。」所謂固態電池,即把現時電池的電極或液態電解質,以一種聚合物的固態材質取代,如玻璃或陶瓷等,這樣做最大好處是電池體積較小且容量高,比現時液態的鋰離子電子更便宜和不易燃外,理論上也更快和更長壽。「同樣容量下,固態電池可提供雙倍能量。第一波固態電池應可在無人機中看到。」史尼迪卡說。
中國飛天車公司億航(Ehang)的共同創辦人熊逸放則補充:「固態電池展現出很高的能量密度,可延長飛行器具的電池壽命,但其他性能例如發電能力仍有待改進。」固態電池何時能推出市面仍屬未知之數,豐田(Toyota)車廠便承認在量產固態電池時仍有些問題尚待解決,另一日本車廠日產(Nissan)的研發及工程高級副總裁淺見孝雄今年4月時更說:「所有固態電池,大致上都仍處於早期研究階段,現階段『實際上是零』。」
方向四:超級電容
在更遠的將來,電池可能不再止於鋰離子。英國初創公司ZapGo正以碳來研製電池,靈感來自超級電容(Supercapacitor)。有別於鋰離子電池所使用的化學方法,電容儲電以物理方式用電場儲電,就像氣球上的靜電。由於不涉及化學反應,電池不會像鋰離子電池般因長年累月充電和發電而快速耗損,故較為長壽。ZapGo創辦人禾拉(Stephen Voller)聲稱其電池可承受10萬次放電,是鋰離子電池的100倍,每天充電的話相當於可用30年。
不過,超級電容儲電量不及鋰離子電池,亦很快無電,鋰離子電池充電後能儲電長達兩周,超級電容則只有幾小時。能源儲存科學家海格特(Donald Highgate)就認為兩者可互補,未來手機可以既有一、兩分鐘快速充電,又有鋰離子電池作後備:「若有快速充電功能,你可以在攪拌咖啡時,讓手機在感應線圈上充電。」但要這樣做,需要對充電器作出修改,因為傳統鋰離子電池的充電設計是刻意減慢充電速度以防止起火,而ZapGo或任何超級電容系統則需要與之相反的充電器。
ZapGo現時仍不夠能量推動一部手機,禾拉預計要到2022年或「iPhone 15」推出時才能面世。然而,包括戴森設計工程學院(Dyson School of Design Engineering)谷巴(Sam Cooper)在內的一些專家質疑,電器商對這種長壽電池是否感興趣:「對手機製造商來說,有很強的經濟誘因讓他們的手機在推出下一代時就『死亡』。」
一枚鋰離子電池造就了一個科技時代,這場最新的電池研發競賽鹿死誰手仍言之過早,但勝出者很可能會改寫出另一個科技時代。
#科技
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之前在玩手搖發電機,發現一個有趣的小實驗
提出來跟各位分享 :)
將直流手搖發電機,與電容器串聯
(由串連LED燈就可以驗證,是直流或交流發電機)
如圖所示:
https://www.phy.ntnu.edu.tw/demolab/phpBB/pics/8029_0_elecro_2.JPG
順時針轉動把手,將會對電容器進行充電
轉了一陣子後,電容器已充電
(充電時可將電容並聯三用電錶觀察充電電壓)
這時放掉把手,電容器就變成電源,進行放電
手搖發電機就變成電動馬達,被電流驅動...
好~現在大家來猜猜看
電流由電容器逆流回手搖發電機時
驅動把手的旋轉方向
與充電時把手轉動的方向
相同或相反?:)
答案在下面,先不要偷看喔...
解答:同向
(這實驗很簡單,自己試一次看看)
(有空的話,我再拍個短片方放上來)
我覺得這個實驗有趣的地方在於
感覺我們轉動一個東西,把能量儲存在裡面後
再將儲存能量放出時,釋放能量的驅動力方向
應該會與一開始施力儲能的方向相反才對?
我猜,我們之所以會有這種直覺認知
是從音樂盒的彈簧旋鈕的經驗來的
順時針轉動彈簧旋鈕,放手後將會逆時針轉回去
彈簧也是一樣,拉一端向右儲能,放手後將會向左彈回
重力也是一樣,抬一物向上儲能,放手後將會向下掉落
幾乎所有的經驗都告訴我們,儲存的能量將會反向釋放...
所以釋放能量時,回饋的運動一定是反向的ㄚ?
但如果面對這個實驗時,只是從一個單純的想法
充電與放電的電流方向相反,所以手把轉動方向必定相反啊?
那就大錯特錯了@@"
我這邊提供一個說明,給各位參考
假設我們在充電時,順時針轉動把手
根據冷次定律,我們會感受到一股阻力沿著逆時針的方向
這股力量的來源,是馬達線圈上感應電流在磁場中所受的磁力
若我們放開把手,讓電容器放電驅動手搖發電機
這時電流的方向將與充電時相反
所以線圈所受磁力的方向也會相反
那麼驅動把手轉動的力矩,將延著順時針方向
換句話說,在這個實驗裡
相反的不是轉動方向,而是線圈感受磁力的方向
但這邊要特別注意一點
充電時磁力是阻力(向後),而放電時磁力是動力(向前)
所以負負得正的結果,充放電時,把手轉向相同 :)
類似的問題:
https://www.phy.ntnu.edu.tw/demolab/phpBB/pics/8029_0_elecro_3.JPG
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※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc)
◆ From: 163.27.14.60
※ 編輯: alenbe 來自: 163.27.14.60 (10/15 13:32)
※ 編輯: alenbe 來自: 163.27.14.60 (10/15 13:33)
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