1 Princip rada baterija za pohranu energije
Princip rada baterija za pohranu energije temelji se na elektrokemijskim reakcijama. Uzimajući litij-ionske baterije kao primjer, tijekom punjenja, litijevi ioni se oslobađaju iz pozitivne elektrode, ugrađeni u negativnu elektrodu kroz elektrolit, a negativna elektroda je u stanju bogatom litijem; Kod pražnjenja je suprotno. Ovaj reverzibilni proces elektrokemijske reakcije omogućuje skladištenje i oslobađanje električne energije.
2 Klasifikacija baterija za pohranu energije
Baterije za pohranu energije mogu se klasificirati u različite vrste na temelju njihovih načela pohrane energije i tehničkih karakteristika, uključujući uglavnom:
Olovni akumulator:
Značajke:Elektroda je izrađena od olova i njegovih oksida, a elektrolit je otopina sumporne kiseline. Ima prednosti sigurnog brtvljenja, sustava za otpuštanje plina, jednostavnog održavanja, dugog vijeka trajanja, stabilne kvalitete i visoke pouzdanosti. Ali nedostatak je što je onečišćenje olovom značajno, a gustoća energije niska.
Primjena:Široko se koristi u UPS napajanju, solarnoj uličnoj rasvjeti, sigurnosnim sustavima i drugim područjima.
Baterije na bazi nikla:
Karakteristike:Predstavljene nikal vodikovim baterijama, aktivni materijal pozitivne elektrode je Ni (OH) 2, aktivni materijal negativne elektrode je metalni hidrid, a elektrolit je otopina kalijevog hidroksida. Ima prednosti visoke gustoće energije, brze brzine punjenja i pražnjenja, male težine, dugog životnog vijeka i ne zagađuje okoliš. Međutim, postoje nedostaci kao što su blagi učinci pamćenja, višestruki problemi s upravljanjem i sklonost uzrokovanju topljenja separatora jednoćelijskih baterija.
Primjena:Prikladno za područja kao što su hibridna vozila i električni alati.
Baterije na bazi litija:
Značajke:Litij-ionske baterije koriste metalni litij ili leguru litija kao materijal negativne elektrode i koriste nevodene otopine elektrolita. Ima prednosti visoke gustoće energije, dugog životnog vijeka, male težine i snažne prilagodljivosti. Ali sigurnost je loša, sklona je eksploziji, a cijena je visoka.
Primjena:Široko se koristi u područjima kao što su električna vozila, prijenosni elektronički uređaji, elektrane za pohranu energije itd.
Protočna baterija:
Značajke:Prikladno za fiksno skladištenje energije velikih razmjera, s prednostima kao što su neovisan dizajn snage i kapaciteta za skladištenje energije, visoka učinkovitost, dug životni vijek, sposobnost dubokog pražnjenja i prihvatljivost za okoliš. Ali gustoća energije je relativno niska.
Primjena:Uglavnom se koristi u velikim elektranama za pohranu energije, brijanju vršnih opterećenja električne mreže i drugim poljima.
Natrijeva sumporna baterija:
Značajke:Koristeći metalni natrij kao negativnu elektrodu i sumpor kao pozitivnu elektrodu, ima prednosti visoke specifične energije, nema fenomena samopražnjenja, visoke učinkovitosti pražnjenja i dugog vijeka trajanja. Ali treba raditi na visokim temperaturama, a cijena je relativno visoka.
Primjena:Prikladno za specifične scenarije skladištenja energije pri visokim temperaturama.
3 Scenariji primjene akumulatora za pohranu energije
Scenariji primjene baterija za pohranu energije su široki i raznoliki, uključujući uglavnom sljedeće aspekte:
1. Priključak na mrežu obnovljivih izvora energije
Baterije za pohranu energije igraju ključnu ulogu u integraciji obnovljivih izvora energije kao što su solarna energija i energija vjetra u mrežu. Ovi izvori energije imaju isprekidanost i volatilnost, a baterije za pohranu energije mogu izgladiti fluktuacije njihove izlazne snage, smanjiti utjecaj na elektroenergetski sustav i poboljšati sposobnost elektrana da prate planiranu proizvodnju. Na primjer, u vjetroelektranama i fotonaponskim sustavima za proizvodnju energije, baterije za pohranu energije mogu apsorbirati višak električne energije i osloboditi je kada je to potrebno, osiguravajući stabilan rad električne mreže.
2. Pomoćne usluge mreže
Baterije za pohranu energije igraju važnu ulogu u pomoćnim uslugama mreže, uključujući usluge temeljene na kapacitetu i na snazi. Usluge koje se temelje na kapacitetu, kao što su grid peak shaving, praćenje opterećenja i crni start, mogu se nositi s promjenama u opterećenju mreže i neočekivanim situacijama. Što se tiče smanjenja vršnog opterećenja mreže, baterije za pohranu energije mogu pravovremeno i pouzdano odgovoriti na upute za otpremu na temelju promjena u izvorima energije i opterećenjima te prilagoditi svoje izlazne razine prema uputama. Osim toga, baterije za pohranu energije mogu poboljšati sposobnost regulacije frekvencije električne mreže i smanjiti gubitke uzrokovane čestim prebacivanjem izvora električne energije s tradicionalnom regulacijom frekvencije.
3. Prijenos i distribucija električne energije
U području prijenosa i distribucije električne mreže, baterije za pohranu energije mogu poboljšati kvalitetu i pouzdanost distribucije električne energije. U slučaju kvara na distribucijskoj mreži, akumulatori mogu poslužiti kao rezervni izvor napajanja za kontinuirano napajanje korisnika, osiguravajući kontinuitet napajanja. U isto vrijeme, baterije za pohranu energije također se mogu koristiti kao upravljivi izvori energije za kontrolu kvalitete električne energije distribucijske mreže, uklanjanje padova napona, harmonika i drugih problema, te poboljšanje kvalitete električne energije.
4. Distribuirana i mikromreža
U distribuiranim i mikromrežnim sustavima baterije za pohranu energije nezamjenjiva su komponenta. Sustav mikromreže zahtijeva uređaje za pohranjivanje energije za pružanje kratkotrajne neprekinute opskrbe električnom energijom u slučaju da izvori energije izvan mreže i distribuirani izvori energije ne mogu pružiti energiju, ispunjavanje zahtjeva mikromreže za smanjivanje vršnog opterećenja, poboljšanje kvalitete napajanja mikromreže, kompletan crni start mikromreže sustava i ravnotežu izlaz povremenih i fluktuirajućih izvora energije. Baterijski sustavi za pohranu energije imaju karakteristike dinamičke apsorpcije energije i pravovremenog otpuštanja, što može poboljšati kvalitetu električne energije, stabilizirati rad mreže, optimizirati konfiguraciju sustava i osigurati siguran i stabilan rad mikromreža.
5. Skladištenje energije na strani korisnika
Skladištenje energije na strani korisnika uglavnom uključuje brijanje vršne energije i punjenje doline u industriji i trgovini, kao i odgovor na strani potražnje. Kombinacija baterija za pohranu energije i tehnologije energetske elektronike može korisnicima pružiti pouzdane izvore energije, poboljšati kvalitetu energije i uštedjeti troškove za korisnike korištenjem razlike u cijeni između vršne i niske cijene električne energije. Na primjer, u industrijskom i komercijalnom sektoru, baterije za pohranu energije mogu se puniti tijekom niskih cijena električne energije i prazniti tijekom visokih cijena električne energije, smanjujući troškove električne energije poduzeća.
6. Polje električnog vozila
S brzim razvojem industrije novih energetskih vozila, primjena baterija za pohranu energije u području električnih vozila postaje sve raširenija. Baterija je ključna komponenta električnih vozila koja izravno utječe na domet i performanse vozila. Razvoj tehnologije baterija za pohranu energije značajno je povećao domet električnih vozila, a smanjio potrošnju energije i vrijeme punjenja.
7. Kućno skladištenje energije
Kućno skladištenje energije još je jedno važno područje primjene baterija za skladištenje energije. Učinkovita i praktična rješenja za pohranu energije kao što su zidne litijske baterije mogu učinkovito pohraniti i upravljati izvorima električne energije u kućanstvu, poboljšati učinkovitost korištenja energije i smanjiti troškove električne energije. U kombinaciji opreme za obnovljive izvore energije kao što su solarni fotonaponski sustavi i sustavi za proizvodnju energije vjetra, akumulatori za pohranu energije u kućanstvu mogu korisnicima pružiti stabilno i pouzdano napajanje električnom energijom, te pružiti jamstvo napajanja u hitnim slučajevima u slučaju nestanka struje ili nestanka struje u mreži.
4 Baterije za pohranu energije imaju više specifičnih uloga u distribuiranoj energiji
1. Nestalnost glatke distribuirane proizvodnje električne energije
Stabilan izlaz:Distribuirani izvori energije kao što su obnovljivi izvori energije poput sunca i vjetra imaju povremenu i fluktuirajuću proizvodnju električne energije. Baterije za pohranu energije mogu pohraniti povremeno generiranu električnu energiju i osloboditi je kada je to potrebno, čime se izglađuju fluktuacije distribuirane proizvodnje energije i održava stabilan izlaz elektroenergetskog sustava.
Smanjite utjecaj mreže:Regulacijom baterija za pohranu energije može se smanjiti utjecaj distribuiranih energetskih sustava na mrežu, izbjegavajući da na mrežu utječu nagla povećanja opterećenja ili smanjenja proizvodnje električne energije.
2. Poboljšati učinkovitost korištenja energije
Usklađivanje ponude i potražnje:Baterije za pohranu energije mogu skladištiti električnu energiju tijekom razdoblja niskog opterećenja i oslobađati električnu energiju tijekom razdoblja vršnog opterećenja na temelju stvarne potražnje elektroenergetskog sustava, čime se postiže dinamičko usklađivanje između ponude i potražnje i poboljšava učinkovitost iskorištavanja energije.
Višestruka raspodjela energije:U distribuiranim energetskim sustavima, baterije za pohranu energije mogu se kombinirati i dodijeliti s višestrukim izvorima energije za formiranje složenih sustava kao što su mikromreže, dodatno optimizirajući strukture iskorištenja energije i poboljšavajući ukupnu energetsku učinkovitost.
3. Povećajte stabilnost i pouzdanost električne mreže
Rezervno napajanje:U slučaju kvara ili nestanka električne mreže, baterije za pohranu energije mogu poslužiti kao rezervni izvor napajanja za kontinuirano i stabilno napajanje kritičnih opterećenja, osiguravajući stabilnost i pouzdanost električne mreže.
Poboljšanje otpornosti:Baterije za pohranu energije mogu poslužiti kao rotirajuća rezerva za elektroenergetsku mrežu, ublažavajući fluktuacije uzrokovane vršnom i vanvršnom potrošnjom električne energije, smanjujući pritisak regulacije i rasporeda električne mreže i poboljšavajući učinkovitost korištenja energije.
4. Promicati potrošnju obnovljive energije
Regulacija skladištenja energije:Baterije za pohranu energije mogu pohraniti višak električne energije proizvedene proizvodnjom obnovljive energije i osloboditi je kada je to potrebno, čime se povećava potrošnja obnovljive energije i smanjuju stope smanjenja energije vjetra i sunca.
Usklađivanje ponude i potražnje:Regulacijom baterija za pohranu energije, odnos ponude i potražnje između distribuiranih energetskih sustava i elektroenergetske mreže može se uravnotežiti, poboljšavajući sposobnost povezivanja na mrežu i učinkovitost korištenja obnovljive energije.
5. Ekonomske i ekološke koristi
Smanjite troškove električne energije:Baterije za pohranu energije mogu se puniti za vrijeme niskih cijena električne energije i prazniti za vrijeme visokih cijena električne energije, čime se smanjuju troškovi za električnu energiju korisnika.
Smanjenje emisije ugljika:Promicanjem potrošnje obnovljive energije i smanjenjem upotrebe fosilnih goriva, baterije za pohranu energije mogu pomoći u smanjenju emisija ugljika i poboljšanju kvalitete okoliša.
