1 Princíp činnosti batérií na ukladanie energie
Princíp činnosti akumulátorov energie je založený na elektrochemických reakciách. Ak vezmeme ako príklad lítium-iónové batérie, počas nabíjania sa lítiové ióny uvoľňujú z kladnej elektródy, vložené do zápornej elektródy cez elektrolyt a záporná elektróda je v stave bohatom na lítium; Pri vybíjaní je to naopak. Tento reverzibilný elektrochemický reakčný proces umožňuje skladovanie a uvoľňovanie elektrickej energie.
2 Klasifikácia akumulátorov energie
Akumulátory energie možno rozdeliť do rôznych typov na základe ich princípov skladovania energie a technických charakteristík, medzi ktoré patria najmä:
Olovená batéria:
Vlastnosti:Elektróda je vyrobená z olova a jeho oxidov a elektrolytom je roztok kyseliny sírovej. Má výhody bezpečného tesnenia, systému uvoľňovania plynu, jednoduchej údržby, dlhej životnosti, stabilnej kvality a vysokej spoľahlivosti. Nevýhodou je však značné znečistenie olovom a nízka energetická hustota.
Aplikácia:Široko používaný v napájaní UPS, solárnych pouličných svetlách, bezpečnostných systémoch a iných oblastiach.
Batérie na báze niklu:
Charakteristika:Zastúpené niklovo-vodíkovými batériami, aktívny materiál kladnej elektródy je Ni (OH) 2, aktívny materiál zápornej elektródy je hydrid kovu a elektrolyt je roztok hydroxidu draselného. Má výhody vysokej hustoty energie, rýchleho nabíjania a vybíjania, nízkej hmotnosti, dlhej životnosti a žiadneho znečistenia životného prostredia. Existujú však nevýhody, ako sú mierne pamäťové efekty, viaceré problémy so správou a tendencia spôsobiť roztavenie separátorov jednočlánkových batérií.
Aplikácia:Vhodné pre oblasti, ako sú hybridné vozidlá a elektrické náradie.
Lítiové batérie:
Vlastnosti:Lítium-iónové batérie používajú ako materiál zápornej elektródy kov lítia alebo zliatinu lítia a používajú nevodné roztoky elektrolytov. Má výhody vysokej hustoty energie, dlhej životnosti, nízkej hmotnosti a silnej prispôsobivosti. Bezpečnosť je však nízka, náchylná na výbuch a náklady sú vysoké.
Aplikácia:Široko používaný v oblastiach, ako sú elektrické vozidlá, prenosné elektronické zariadenia, elektrárne na skladovanie energie atď.
Prietoková batéria:
Vlastnosti:Vhodné pre pevné skladovanie energie vo veľkom meradle s výhodami, ako je nezávislý dizajn kapacity na ukladanie energie a energie, vysoká účinnosť, dlhá životnosť, schopnosť hlbokého vybitia a šetrnosť k životnému prostrediu. Ale hustota energie je relatívne nízka.
Aplikácia:Používa sa hlavne vo veľkých elektrárňach na akumuláciu energie, odstraňovaní špičiek elektrickej siete a iných oblastiach.
Batéria so sírou sodíka:
Vlastnosti:Použitie kovového sodíka ako zápornej elektródy a síry ako kladnej elektródy má výhody vysokej špecifickej energie, bez javu samovybíjania, vysokej účinnosti vybíjania a dlhej životnosti. Musí však pracovať pri vysokých teplotách a náklady sú pomerne vysoké.
Aplikácia:Vhodné pre špecifické scenáre skladovania energie pri vysokej teplote.
3 Aplikačné scenáre akumulátorov energie
Aplikačné scenáre batérií na ukladanie energie sú široké a rôznorodé, zahŕňajú najmä tieto aspekty:
1. Pripojenie k sieti obnoviteľnej energie
Akumulátory energie zohrávajú kľúčovú úlohu pri integrácii obnoviteľných zdrojov energie, ako je solárna a veterná energia, do siete. Tieto zdroje energie majú prerušovanosť a volatilitu a batérie na ukladanie energie môžu vyhladiť kolísanie ich výkonu, znížiť dopad na energetický systém a zlepšiť schopnosť elektrární sledovať plánovaný výkon. Napríklad vo veterných a fotovoltaických systémoch výroby energie môžu akumulátory energie absorbovať prebytočnú elektrinu a v prípade potreby ju uvoľniť, čím sa zabezpečí stabilná prevádzka elektrickej siete.
2. Pomocné služby siete
Batérie na skladovanie energie zohrávajú dôležitú úlohu v pomocných službách siete vrátane služieb založených na kapacite a energii. Služby založené na kapacite, ako je odstraňovanie špičiek siete, sledovanie záťaže a štart z tmy, si dokážu poradiť so zmenami v záťaži siete a neočakávanými situáciami. Pokiaľ ide o odstraňovanie špičiek v rozvodnej sieti, batérie na ukladanie energie môžu včas a spoľahlivo reagovať na pokyny odoslania na základe zmien v zdrojoch energie a záťaži a podľa pokynov upravovať svoju výstupnú úroveň. Okrem toho batérie na ukladanie energie môžu zlepšiť schopnosť frekvenčnej regulácie elektrickej siete a znížiť straty spôsobené častým prepínaním tradičných zdrojov energie s reguláciou frekvencie.
3. Prenos a distribúcia elektrickej siete
V oblasti prenosu a distribúcie elektrickej siete môžu batérie na ukladanie energie zlepšiť kvalitu a spoľahlivosť distribúcie energie. Ak dôjde k poruche v distribučnej sieti, akumulátory energie môžu slúžiť ako záložný zdroj energie na nepretržité zásobovanie užívateľov energiou, čím sa zabezpečí kontinuita napájania. Akumulátory energie je zároveň možné použiť aj ako regulovateľné zdroje energie na riadenie kvality napájania distribučnej siete, elimináciu poklesov napätia, harmonických a iných problémov a zlepšenie kvality energie.
4. Distribuované a mikromriežky
V distribuovaných a mikrosieťových systémoch sú batérie na ukladanie energie nevyhnutnou súčasťou. Systém mikrosiete vyžaduje zariadenia na ukladanie energie, ktoré poskytujú krátkodobé neprerušované napájanie v prípade, že mimo siete a distribuované zdroje energie nie sú schopné poskytnúť napájanie, spĺňajú požiadavky na špičkové oholenie mikrosiete, zlepšujú kvalitu napájania mikrosiete, kompletný štart mikrosieťového systému a vyváženie. výstup prerušovaných a kolísavých zdrojov energie. Systémy akumulátorov energie sa vyznačujú tým, že dynamicky absorbujú energiu a uvoľňujú ju včas, čo môže zlepšiť kvalitu energie, stabilizovať prevádzku siete, optimalizovať konfiguráciu systému a zabezpečiť bezpečnú a stabilnú prevádzku mikrosietí.
5. Ukladanie energie na strane užívateľa
Ukladanie energie na strane používateľa zahŕňa hlavne odstraňovanie špičiek a vypĺňanie údolia v priemysle a obchode, ako aj odozvu na strane dopytu. Kombinácia batérií na ukladanie energie a technológie výkonovej elektroniky môže používateľom poskytnúť spoľahlivé zdroje energie, zlepšiť kvalitu energie a ušetriť náklady používateľom využitím cenového rozdielu medzi špičkovými a dolnými cenami elektriny. Napríklad v priemyselnom a komerčnom sektore možno akumulátory energie nabíjať pri nízkych cenách elektriny a vybíjať pri vysokých cenách elektriny, čím sa znižujú náklady podnikov na elektrinu.
6. Pole elektrického vozidla
S rýchlym rozvojom priemyslu nových energetických vozidiel sa používanie batérií na ukladanie energie v oblasti elektrických vozidiel čoraz viac rozširuje. Napájacia batéria je základnou súčasťou elektrických vozidiel, ktorá priamo ovplyvňuje dojazd a výkon vozidla. Vývoj technológie akumulátorových batérií výrazne zvýšil dojazd elektrických vozidiel a zároveň znížil spotrebu energie a čas nabíjania.
7. Domáce skladovanie energie
Domáce skladovanie energie je ďalšou dôležitou oblasťou použitia batérií na ukladanie energie. Efektívne a pohodlné riešenia na ukladanie energie, ako sú nástenné lítiové batérie, dokážu efektívne ukladať a spravovať zdroje elektrickej energie v domácnostiach, zlepšiť efektivitu využitia energie a znížiť náklady na elektrinu. V kombinácii zariadení na výrobu obnoviteľnej energie, ako sú solárne fotovoltaické systémy a systémy na výrobu veternej energie, môžu akumulátory energie pre domácnosť poskytnúť užívateľom stabilné a spoľahlivé napájanie a poskytnúť núdzovú záruku napájania v prípade výpadkov prúdu alebo výpadku prúdu v sieti.
4 Batérie na skladovanie energie majú v distribuovanej energii viacero špecifických úloh
1. Nestálosť plynulej distribuovanej výroby energie
Stabilný výstup:Distribuované zdroje energie, ako sú obnoviteľné zdroje energie, ako je slnečná a veterná energia, majú prerušovanú a kolísavú výrobu energie. Batérie na skladovanie energie môžu uchovávať prerušovane generovanú elektrickú energiu a v prípade potreby ju uvoľňovať, čím vyrovnávajú výkyvy distribuovanej výroby energie a udržiavajú stabilný výkon energetického systému.
Znížte vplyv mriežky:Reguláciou akumulátorov energie možno znížiť vplyv distribuovaných energetických systémov na sieť, čím sa zabráni tomu, aby bola sieť ovplyvnená náhlym zvýšením zaťaženia alebo znížením výroby energie.
2. Zlepšiť efektívnosť využitia energie
Zosúladenie ponuky a dopytu:Batérie na akumuláciu energie môžu uchovávať elektrinu počas období nízkeho zaťaženia a uvoľňovať elektrinu počas období špičkového zaťaženia na základe skutočného dopytu energetického systému, čím sa dosahuje dynamické zosúladenie medzi ponukou a dopytom a zlepšuje sa účinnosť využitia energie.
Viacnásobné rozdelenie energie:V distribuovaných energetických systémoch možno batérie na skladovanie energie kombinovať a prideľovať viacerým zdrojom energie, aby vytvorili komplexné systémy, ako sú mikrosiete, čím sa ďalej optimalizujú štruktúry využitia energie a zlepšujú sa celkovú energetickú účinnosť.
3. Zvýšiť stabilitu a spoľahlivosť elektrickej siete
Záložný zdroj:V prípade výpadku alebo výpadku elektrickej siete môžu akumulátorové batérie slúžiť ako záložný zdroj energie na zabezpečenie nepretržitého a stabilného napájania kritických záťaží, čím sa zabezpečí stabilita a spoľahlivosť elektrickej siete.
Zlepšenie odolnosti:Akumulátory energie môžu slúžiť ako rotačná záloha pre elektrickú sieť, zmierňujúce výkyvy spôsobené špičkovou a mimošpičkovou spotrebou elektriny, znižujú tlak na reguláciu a plánovanie elektrizačnej siete a zlepšujú efektivitu využitia energie.
4. Podporovať spotrebu obnoviteľnej energie
Regulácia skladovania energie:Batérie na skladovanie energie môžu uchovávať prebytočnú elektrinu vyrobenú pri výrobe obnoviteľnej energie a v prípade potreby ju uvoľňovať, čím sa zvyšuje spotreba obnoviteľnej energie a znižuje sa miera obmedzovania veternej a slnečnej energie.
Vyváženie ponuky a dopytu:Reguláciou akumulátorov energie možno vyvážiť vzťah medzi ponukou a dopytom medzi distribuovanými energetickými systémami a rozvodnou sieťou, čím sa zlepší schopnosť pripojenia k sieti a efektívnosť využitia obnoviteľnej energie.
5. Ekonomické a environmentálne prínosy
Znížte náklady na elektrinu:Akumulátory energie možno nabíjať počas nízkych cien elektriny a vybíjať počas vysokých cien elektriny, čím sa znižujú náklady používateľov na elektrinu.
Zníženie emisií uhlíka:Podporou spotreby obnoviteľnej energie a znížením používania fosílnych palív môžu batérie na skladovanie energie pomôcť znížiť emisie uhlíka a zlepšiť kvalitu životného prostredia.
