Systém na ukladanie energie - Nový energetický centrum
Uprostred globálneho trendu smerom k energetickému prechodu sa systémy na uchovávanie energie stali kľúčovou silou v tejto transformácii a zohrávali nenahraditeľnú úlohu. Obnoviteľné zdroje energie, ako je veterná a slnečná energia, hoci je čistá a nevyčerpateľná, majú prirodzenú slabosť - nestabilnú výrobu energie. Zoberme si slnečnú energiu ako príklad, keď v noci nie je svetlo, preruší sa výroba energie; Vietorová energia sa môže z času na čas meniť aj v dôsledku zmien v rozsahu vetra. V tomto okamihu je systém na uchovávanie energie ako „super výkonná banka“, ktorá ukladá energiu, keď existuje nadbytok a uvoľňuje ju, keď nie je dostatočné, efektívne riešenie prerušovaných a kolísajúcich problémov s obnoviteľnou energiou a výrazným zlepšením efektívnosti využívania energie.
Podľa relevantných údajov sa po zavedení systémov na ukladanie energie sa miera využitia obnoviteľnej energie v niektorých oblastiach zvýšila o viac ako 15%a jav obmedzenia vetra a solárnej energie sa výrazne znížil. Ako príklad, keď bol príklad veternej farmy v severozápadnej Číne, predtým, ako bola vybavená systémami na skladovanie energie, sa stratilo veľké množstvo elektriny z dôvodu nestability veternej energie, pričom miera opustenia vetra bola až 15%. Po inštalácii systému skladovania energie sa miera obmedzenia vetra znížila na 5%, čo výrazne zlepšilo účinnosť využívania energie. Systémy na skladovanie energie tiež preukázali vynikajúci výkon pri vyrovnávaní dodávky energie a dopytu a zmierňujúci tlak v sieti. Počas periódy spotreby elektrickej energie uvoľňuje systém skladovania energie uloženú elektrickú energiu na doplnenie nedostatočnej siete energie; Počas období nízkej spotreby elektrickej energie môže tiež ukladať prebytočnú elektrinu, aby sa zabránilo odpadu z energie. Výskum ukázal, že technológia ukladania energie môže znížiť najvyššie zaťaženie energetickej mriežky o 10% -15%, čo účinne zvýši stabilitu výkonovej mriežky.
Z týchto údajov a príkladov nie je ťažké zistiť, že efektívnosť systémov ukladania energie priamo ovplyvňuje, či môžu plne hrať svoju úlohu a má hlboký vplyv na proces transformácie energie. Preto sa ponorenie do faktorov ovplyvňujúcich účinnosť systémov na uchovávanie energie a nájdenie účinných metód optimalizácie sa v energetickom poli stalo naliehavou úlohou.
Viacrozmerná analýza efektívnosti systému ukladania energie
Účinnosť systému uchovávania energie sa v jednoduchom vyjadrení týka pomeru výstupnej energie k vstupnej energii počas procesu ukladania a uvoľňovania energie. Tento pomer sa môže zdať jednoduchý, ale obsahuje obrovské energetické tajomstvo a je hlavným ukazovateľom merania výkonnosti systémov ukladania energie. Hrá kľúčovú úlohu v oblasti skladovania a využívania energie.
Z hľadiska zlepšenia efektívnosti využívania energie účinnosť systémov na skladovanie energie priamo určuje stupeň straty energie počas skladovania a konverzných procesov. Čím vyššia je účinnosť, tým menšia je strata energie počas skladovania a uvoľňovania a viac energie sa dá efektívne využiť, čím sa zlepší účinnosť využitia celého energetického systému. V niektorých veterných farmách a fotovoltaických elektrárňach vybavených efektívnymi systémami na skladovanie energie sa účinnosť využívania energie zvýšila o 20% -30%, čo znamená, že viac vetra a solárnej energie sa premení na použiteľnú elektrinu, čím sa znižuje odpad z energie.
Účinnosť systémov na uchovávanie energie je tiež rozhodujúca pre zabezpečenie stabilného dodávania energie. V energetickom systéme sa dopyt po zaťažení neustále mení a systém skladovania energie je ako „stabilizátor“. Prostredníctvom efektívnych procesov nabíjania a vybíjania ukladá elektrinu počas období s nízkym dopytom a uvoľňuje elektrinu počas období vysokých dopytov, účinne vyvažuje dodávku energie a dopyt a zabezpečuje stabilitu dodávky energie. Podľa príslušných údajov, keď sa účinnosť systémov na uchovávanie energie zvýši o 10%, index stability výkonovej mriežky sa môže zlepšiť o 15%-20%, čo výrazne zníži pravdepodobnosť výpadkov energie spôsobeného dodávkou energie a dopytu.
Kľúčové faktory ovplyvňujúce účinnosť
Účinnosť systémov na uchovávanie energie je ovplyvnená množstvom vzájomne prepojených faktorov, ktoré spolu pôsobia ako presné prevody pri prevádzke systému skladovania energie. Poďme sa ponoriť do týchto kľúčových faktorov do hĺbky.
(1) Faktor batérie
Ako základná súčasť systémov na uchovávanie energie má výkon batérií rozhodujúci vplyv na efektívnosť systémov ukladania energie. Rôzne typy batérií majú významné rozdiely vo výkone účinnosti v dôsledku ich chemických charakteristík a konštrukcie. Lítium -iónové batérie sú vysoko uprednostňované v mnohých aplikáciách na ukladanie energie v dôsledku ich vysokej hustoty energie a vysokej účinnosti nabíjania a vypúšťania, pričom účinnosť nabíjania a vybíjania sa zvyčajne dosahuje 90% -95%. Aj keď batérie olovo zhotovené majú zrelú technológiu a nízke náklady, ich hustota energie je nízka a ich účinnosť nabíjania a vypúšťania je relatívne nízka, zvyčajne medzi 75% a 85%.
Okrem typu batérie môžu mať významný vplyv aj faktory, ako je starnutie batérie, teplota a rýchlosť vypúšťania nabíjania, výrazný vplyv na účinnosť batérie. Keď sa zvyšuje čas využitia, chemické reakcie vo vnútri batérie povedú k strate materiálov elektród a zníženiu výkonu, čím sa zníži účinnosť nabíjania a vypúšťania batérie. Štúdie ukázali, že keď sa batéria cykluje až 1 0 -krát, jeho účinnosť nabíjania a vybíjania sa môže znížiť o 5% -10%. Výkon batérií je tiež veľmi citlivý na zmeny teploty. V prostredí s vysokou alebo nízkou teplotou sa zvýši vnútorný odpor batérií, čo vedie k zvýšenej strate energie a zníženej účinnosti. Ak je teplota pod 0 stupňov, účinnosť nabíjania a vypúšťania lítium-iónových batérií sa môže znížiť o 20% -30%. Nadmerná rýchlosť vybíjania nabíjania môže tiež zhoršiť vykurovanie batérie, čo ovplyvňuje životnosť batérie a účinnosť. Keď rýchlosť vypúšťania nabíjania dosiahne 2C, účinnosť batérie sa môže znížiť o 10% -15%.
(2) Faktory premeny energie
Prevodník skladovania energie (PCS) je kľúčovým zariadením na dosiahnutie konverzie AC-DC elektrickej energie. Počas procesu konverzie elektrickej energie počítač nevyhnutne vytvára určité energetické straty, ktoré priamo ovplyvňujú celkovú účinnosť systému skladovania energie. V súčasnosti je efektívnosť počítačov na trhu vo všeobecnosti medzi 95% a 98%. Aj keď účinnosť počítačov sa postupne zlepšuje neustálym rozvojom technológie, stále existuje nejaký priestor na zlepšenie. Optimalizáciou návrhu obvodu a prijatím nových výkonových zariadení sa môže energetická strata počítačov ďalej znížiť a jeho konverzná účinnosť sa môže zlepšiť. Výskumný tím zlepšil topologickú štruktúru PCS, čím zvýšil svoju účinnosť konverzie o 2% -3%, čo účinne zlepšuje celkový výkon systému ukladania energie.
(3) elektrické spojenia a faktory obvodu
V systémoch na skladovanie energie dochádza k strate energie, keď prúd prechádza cez káble a rozvádzače v dôsledku prítomnosti odporu. Podľa Jouleovho zákona je teplo generované prúdom prechádzajúcich vodičom úmerné štvorcovi prúdu, odporu vodiča a trvania prúdu. Vo rozsiahlych systémoch na uchovávanie energie v dôsledku veľkého prúdu, aj keď je strata odporu relatívne malá, nemožno ignorovať pri akumulácii. V 1 0 MW Energy Storage Enquearing Energy, ak je odpor čiary 0,1 Ω a prúd je 1000A, strata energie za hodinu dosahuje 100 kWh, čo má významný vplyv na účinnosť systému skladovania energie.
(4) Faktory spotreby energie pomocného zariadenia
Systémy na skladovanie energie sa spoliehajú na pomocné zariadenia, ako sú klimatizačné a chladiace systémy, aby sa udržali stabilná prevádzka počas prevádzky. Tieto pomocné zariadenia spotrebúvajú počas prevádzky určité množstvo elektrickej energie, čím sa znižuje celková účinnosť systému ukladania energie. Najmä vo vysokoteplotných prostrediach, aby sa zabezpečila normálna prevádzka batérií a iných zariadení, spotreba energie systémov klimatizácie sa výrazne zvýši. Počas letného obdobia vysokej teploty môže spotreba energie v klimatizačnom systéme v určitej elektrárni na ukladanie energie predstavovať 30% -40% z celkovej spotreby energie, čo má významný negatívny vplyv na efektívnosť systému skladovania energie.
(5) Faktory stratégie navrhovania a kontroly systému
Primeraný návrh systému a optimalizované stratégie riadenia môžu minimalizovať stratu energie a zlepšiť efektívnosť systémov na uchovávanie energie. Presným predpovedaním cien elektrickej energie a zmeny zaťaženia, optimalizácie stratégií nabíjania a vybíjania sa systémy na uchovávanie energie môžu účtovať počas nízkych cien elektrickej energie a vypúšťané počas vysokých cien elektrickej energie, čím sa maximalizuje ekonomické výhody. Medzitým primeraný návrh rozptyľovania tepla a optimalizácia systému na správu batérií môže účinne znížiť teplotu batérie a zvýšiť účinnosť batérie. Určitý podnik prijal inteligentný riadiaci systém na dynamické úpravu stratégií nabíjania a vypúšťania systému na ukladanie energie založené na cenách elektrickej energie v reálnom čase a načítaniach elektrickej energie a údaje o zaťažení, ktoré zlepšili efektívnosť systému ukladania energie o 8% -10% pri znižovaní prevádzkových nákladov.
Stratégie optimalizácie na zlepšenie efektívnosti
(1) Smer technologických inovácií
Na ceste technologických inovácií je zlepšenie technológie batérií nepochybne kľúčovým prielomom pri zvyšovaní efektívnosti systémov ukladania energie. V posledných rokoch pritiahli batérie v pevnom stave veľkú pozornosť ako veľmi sľubná nová technológia batérií. V porovnaní s tradičnými tekutými batériami používajú batérie v pevnom stave tuhé elektrolyty, ktoré majú vyššiu hustotu energie, rýchlejšie nabíjanie a rýchlosť vypúšťania a lepšiu bezpečnosť. Výskum ukázal, že hustota energie batérií v tuhom stave sa môže zvýšiť o 30% -50% v porovnaní s tradičnými lítium-iónovými batériami, čo znamená, že batérie v pevnom stave môžu ukladať viac energie s rovnakým objemom a hmotnosťou a mať menšiu stratu energie a vyššiu účinnosť počas nabíjania a vypúšťania. V súčasnosti mnoho výskumných inštitúcií a podnikov zvyšuje svoje investície do výskumu a vývoja batérií v tuhých štátoch. Niektoré výrobky z batérií v pevnom stave vstúpili do experimentálnej fázy a očakáva sa, že v najbližších rokoch dosiahnu komerčné aplikácie, čím sa kvalitatívny skok zvyšuje zlepšenie efektívnosti systémov ukladania energie.
Aktualizácia technológie prevodníka energie (PCS) je tiež dôležitým smerom na zlepšenie efektívnosti systémov ukladania energie. Vďaka nepretržitému vývoju technológie energetickej elektroniky sa naďalej objavujú nové typy energetických zariadení a riadiace algoritmy. Výkonové zariadenia kremíkového karbidu (SIC) majú výhody, ako je vysoký odpor odporu, nízky odpor a vysokofrekvenčné charakteristiky. V porovnaní s tradičnými energetickými zariadeniami založenými na kremíku môžu významne znížiť energetickú stratu PCS v procese premeny elektrickej energie a zlepšiť účinnosť konverzie. Niektoré počítače používajúce zariadenia na výkon karbidu kremíka dosiahli účinnosť konverzie viac ako 98%, čo je 2-3 percentuálne body vyššie ako tradičné počítače. Optimalizácia riadiaceho algoritmu PCS, ako napríklad použitie inteligentného algoritmu riadenia MPPT (maximálne sledovanie Power Point), môže presnejšie sledovať maximálny výkon fotovoltaického poľa, zlepšiť rýchlosť využitia tvorby fotovoltaickej energie a nepriamo zlepšiť účinnosť energetického skladovacieho systému.
(2) Optimalizácia návrhu systému
Z hľadiska návrhu systému sú primerané výber a rozloženie zariadení dôležité spojenia pri znižovaní straty energie a zlepšovaní efektívnosti systémov na uchovávanie energie. Pokiaľ ide o výber batérie, je potrebné komplexne zvážiť faktory, ako je typ batérie, kapacita, charakteristiky nabíjania a vybíjania, životnosť a náklady. Pre niektoré scenáre aplikácie, ktoré vyžadujú vysokú hustotu energie, ako sú elektrické vozidlá a prenosné elektronické zariadenia, sú lítium-iónové batérie ideálnou voľbou; Pre niektoré scenáre skladovania energie citlivé na náklady, ako je ukladanie energie siete a skladovanie energie, majú nízkonákladové batérie, ako sú uhlíkové batérie olovo a prietokové batérie. Pokiaľ ide o usporiadanie zariadenia, je potrebné čo najviac skrátiť dĺžku káblov, aby sa znížilo straty energie spôsobenej odporom linky. Vložte batériu a počítače v blízkosti zaťaženia, aby ste znížili stratu energie počas prúdu prenosu. Je tiež rozhodujúci primeraný návrh rozptylu tepla. Dobrý rozptyl tepla môže znížiť prevádzkovú teplotu batérií a zariadení a zlepšiť ich výkon a efektívnosť. Používanie technológie chladenia tekutého chladenia v porovnaní s tradičným chladením vzduchu môže efektívnejšie znížiť teplotu batérie a zlepšiť účinnosť nabíjania batérie a vypúšťania.
Optimalizácia riadiacich stratégií je kľúčom k dosiahnutiu efektívnej prevádzky systémov ukladania energie. Zavedením inteligentného riadiaceho systému možno stratégie nabíjania a vybíjania systému ukladania energie dynamicky upraviť na základe informácií v reálnom čase, ako sú ceny elektrickej energie, zaťaženie a stav batérie, dosiahnutie maximálnych ekonomických prínosov a efektívnosti. Počas období nízkych cien elektrickej energie si systémy na skladovanie energie účtujú pri nižšej energii zníženie straty energie počas procesu nabíjania; Počas špičkových období ceny elektrickej energie sa vypúšťajú s vyššou energiou na zlepšenie ekonomickej efektívnosti. Podľa stavu batérie v reálnom čase, ako je zostávajúci výkon, zdravotný stav atď., Dynamicky upravte parametre nabíjania a vypúšťania, aby sa predišlo nadmernému nabíjaniu a nadmernému nabíjaniu batérie, rozširovali výdrž batérie a zlepšili účinnosť systému skladovania energie.
(3) Posilnenie prevádzkového riadenia
Posilnenie prevádzkového riadenia je dôležitou zárukou na zabezpečenie efektívnej prevádzky systémov ukladania energie. Monitorovanie prevádzkového stavu systému na ukladanie energie v reálnom čase môže včas zistiť potenciálne problémy a chyby, prijať zodpovedajúce opatrenia, aby sa s nimi vyriešili, predišlo sa problému eskalácie a tým zlepšili spoľahlivosť a efektívnosť systému skladovania energie. Inštaláciou inteligentných monitorovacích zariadení, monitorovania parametrov batérií v reálnom čase, ako je napätie, prúd, teplota, SOC (stav nabíjania) a využitie veľkých dát analýzy a technológie umelej inteligencie na analýzu a predpovedanie monitorovacích údajov, problémy, ako je starnutie batérie a zlyhanie batérie, sa môžu vopred zistiť a údržba a výmena.
Pravidelná údržba a údržba sú tiež kľúčom k zabezpečeniu efektívnej prevádzky systémov ukladania energie. Pravidelné testovanie, vyváženie a údržba batérií môžu predĺžiť životnosť a zlepšiť ich výkon a efektívnosť. Pravidelne kontrolujte, čistite a udržiavajte počítače a iné vybavenie, aby ste zaistili ich normálnu prevádzku a znížili straty energie spôsobené zlyhaniami zariadenia.
Posilňovanie personálnych tréningov, zlepšenie odborných zručností a úrovne riadenia prevádzkovateľov, má tiež veľký význam pre zvýšenie efektívnosti systémov na uchovávanie energie. Prevádzkovatelia musia byť oboznámení s pracovným princípom, prevádzkovými postupmi a miestami údržby systémov na uchovávanie energie a byť schopní správne prevádzkovať a udržiavať systém skladovania energie, aby sa predišlo strate energie a zlyhaniu zariadenia spôsobených nesprávnou prevádzkou. Posilňujte bezpečnostné školenie pre operátorov, zvyšujte ich povedomie o bezpečnosti a zabezpečte bezpečnú prevádzku systémov ukladania energie.