1 Arbejdsprincippet for energilagringsbatterier
Arbejdsprincippet for energilagringsbatterier er baseret på elektrokemiske reaktioner. Tager man lithium-ion-batterier som et eksempel, under opladning frigives lithium-ioner fra den positive elektrode, indlejret i den negative elektrode gennem elektrolytten, og den negative elektrode er i en lithium-rig tilstand; Ved afladning er det modsat. Denne reversible elektrokemiske reaktionsproces muliggør lagring og frigivelse af elektrisk energi.
2 Klassificering af energilagringsbatterier
Energilagringsbatterier kan klassificeres i forskellige typer baseret på deres energilagringsprincipper og tekniske egenskaber, hovedsageligt herunder:
Blysyrebatteri:
Funktioner:Elektroden er lavet af bly og dets oxider, og elektrolytten er svovlsyreopløsning. Det har fordelene ved sikker forsegling, gasudløsningssystem, enkel vedligeholdelse, lang levetid, stabil kvalitet og høj pålidelighed. Men ulempen er, at blyforureningen er betydelig, og energitætheden er lav.
Anvendelse:Udbredt i UPS-strømforsyning, solcellegadebelysning, sikkerhedssystemer og andre områder.
Nikkelbaserede batterier:
Karakteristika:Repræsenteret af nikkelhydrogenbatterier er det positive elektrode aktive materiale Ni (OH) 2, det negative elektrode aktive materiale er metalhydrid, og elektrolytten er kaliumhydroxidopløsning. Det har fordelene ved høj energitæthed, hurtig opladning og afladning, let vægt, lang levetid og ingen miljøforurening. Der er dog ulemper såsom små hukommelseseffekter, flere styringsproblemer og tendensen til at forårsage smeltning af enkeltcellede batteriseparatorer.
Anvendelse:Velegnet til områder som hybridbiler og elektrisk værktøj.
Lithium baserede batterier:
Funktioner:Lithium-ion-batterier bruger lithiummetal eller lithiumlegering som det negative elektrodemateriale og bruger ikke-vandige elektrolytopløsninger. Det har fordelene ved høj energitæthed, lang levetid, let vægt og stærk tilpasningsevne. Men sikkerheden er dårlig, udsat for eksplosion, og omkostningerne er høje.
Anvendelse:Udbredt inden for områder som elektriske køretøjer, bærbare elektroniske enheder, energilagringskraftværker osv.
Flow batteri:
Funktioner:Velegnet til fast energilagring i stor skala med fordele som uafhængigt design af strøm og energilagringskapacitet, høj effektivitet, lang levetid, dyb afladningsevne og miljøvenlighed. Men energitætheden er relativt lav.
Anvendelse:Anvendes hovedsageligt i storskala energilagringskraftværker, peak barbering i elnettet og andre områder.
Natrium svovl batteri:
Funktioner:Ved at bruge natriummetal som den negative elektrode og svovl som den positive elektrode har det fordelene ved høj specifik energi, ingen selvafladningsfænomen, høj afladningseffektivitet og lang levetid. Men det skal fungere ved høje temperaturer, og omkostningerne er relativt høje.
Anvendelse:Velegnet til specifikke højtemperaturenergilagringsscenarier.
3 Anvendelsesscenarier for energilagringsbatterier
Anvendelsesscenarierne for energilagringsbatterier er brede og mangfoldige, hovedsageligt med følgende aspekter:
1. Vedvarende energinettilslutning
Energilagringsbatterier spiller en afgørende rolle i integrationen af vedvarende energikilder som sol- og vindkraft i nettet. Disse energikilder har intermittens og volatilitet, og energilagringsbatterier kan udjævne deres effektudsving, reducere indvirkningen på elsystemet og forbedre kraftværkernes evne til at spore planlagt output. For eksempel i vind- og fotovoltaiske elproduktionssystemer kan energilagringsbatterier absorbere overskydende elektricitet og frigive det, når det er nødvendigt, hvilket sikrer en stabil drift af elnettet.
2. Grid hjælpetjenester
Energilagringsbatterier spiller en vigtig rolle i hjælpenettjenester, herunder kapacitetsbaserede og strømbaserede tjenester. Kapacitetsbaserede tjenester såsom grid peak shaving, belastningsfølge og sort start kan klare ændringer i netbelastningen og uventede situationer. Med hensyn til peak barbering i strømnettet kan energilagringsbatterier reagere på afsendelsesinstruktioner på en rettidig og pålidelig måde baseret på ændringer i strømkilder og belastninger og justere deres outputniveauer i henhold til instruktionerne. Derudover kan energilagringsbatterier forbedre elnettets frekvensreguleringsevne og reducere tabene forårsaget af hyppig skift af traditionelle frekvensreguleringsstrømkilder.
3. Transmission og distribution af elnet
Inden for transmission og distribution af elnet kan energilagringsbatterier forbedre kvaliteten og pålideligheden af strømfordelingen. Når der er en fejl i distributionsnetværket, kan energilagringsbatterier tjene som en backup strømkilde til kontinuerligt at levere strøm til brugerne, hvilket sikrer kontinuiteten i strømforsyningen. Samtidig kan energilagringsbatterier også bruges som kontrollerbare strømkilder til at kontrollere strømkvaliteten i distributionsnetværket, eliminere spændingsfald, harmoniske og andre problemer og forbedre strømkvaliteten.
4. Fordelt og mikrogrid
I distribuerede og mikronetsystemer er energilagringsbatterier en uundværlig komponent. Microgrid-systemet kræver energilagringsenheder for at give kortvarig uafbrudt strømforsyning i tilfælde af, at strømforsyninger uden for nettet og distribuerede strømkilder ikke er i stand til at levere strøm, opfylde kravene til mikrogrid peak barbering, forbedre mikrogrid-strømkvaliteten, komplet mikrogrid-systems sort start og balance outputtet af intermitterende og fluktuerende strømkilder. Energilagringsbatterisystemer har de egenskaber, at de dynamisk absorberer energi og frigiver den rettidigt, hvilket kan forbedre strømkvaliteten, stabilisere netværksdriften, optimere systemkonfigurationen og sikre sikker og stabil drift af mikronet.
5. Energilagring på brugersiden
Energilagring på brugersiden omfatter hovedsageligt peak barbering og dalfyldning i industri og handel, samt respons på efterspørgselssiden. Kombinationen af energilagringsbatterier og strømelektronikteknologi kan give brugerne pålidelige strømkilder, forbedre strømkvaliteten og spare omkostninger for brugerne ved at udnytte prisforskellen mellem spids- og dalpriserne på el. For eksempel i den industrielle og kommercielle sektor kan energilagerbatterier oplades ved lave elpriser og aflades ved høje elpriser, hvilket reducerer virksomhedernes elomkostninger.
6. Elektrisk køretøj felt
Med den hurtige udvikling af den nye energikøretøjsindustri bliver anvendelsen af energilagringsbatterier inden for elbiler stadig mere udbredt. Strømbatteriet er kernekomponenten i elektriske køretøjer, som direkte påvirker køretøjets rækkevidde og ydeevne. Udviklingen af energilagringsbatteriteknologi har øget rækkevidden af elektriske køretøjer betydeligt, samtidig med at energiforbruget og ladetiden er reduceret.
7. Energilagring i hjemmet
Energilagring i hjemmet er et andet vigtigt anvendelsesområde for energilagringsbatterier. Effektive og bekvemme energilagringsløsninger, såsom vægmonterede lithiumbatterier, kan effektivt opbevare og administrere husholdningselektricitetsressourcer, forbedre energiudnyttelseseffektiviteten og reducere elomkostningerne. I kombinationen af vedvarende energiudstyr, såsom solcelleanlæg og vindkraftproduktionssystemer, kan husholdningsenergiopbevaringsbatterier give brugerne en stabil og pålidelig strømforsyning og give nødstrømsgaranti i tilfælde af strømafbrydelser eller strømsvigt i nettet.
4 Energilagringsbatterier har flere specifikke roller i distribueret energi
1. Volatiliteten af jævn distribueret elproduktion
Stabil output:Distribuerede energikilder såsom vedvarende energikilder som sol og vind har intermitterende og fluktuerende elproduktion. Energilagringsbatterier kan lagre den intermitterende genererede elektriske energi og frigive den, når det er nødvendigt, og derved udjævne fluktuationerne i distribueret strømproduktion og opretholde et stabilt output fra elsystemet.
Reducer netpåvirkningen:Ved at regulere energilagringsbatterier kan påvirkningen af distribuerede energisystemer på nettet reduceres, så nettet undgås i at blive påvirket af pludselige stigninger i belastning eller fald i elproduktion.
2. Forbedre energiudnyttelseseffektiviteten
Matching af udbud og efterspørgsel:Energilagringsbatterier kan lagre elektricitet i perioder med lav belastning og frigive elektricitet i spidsbelastningsperioder baseret på den faktiske efterspørgsel fra elsystemet, og derved opnå dynamisk matchning mellem udbud og efterspørgsel og forbedre energiudnyttelseseffektiviteten.
Multi energiallokering:I distribuerede energisystemer kan energilagringsbatterier kombineres og allokeres med flere energikilder for at danne komplekse systemer såsom mikronet, yderligere optimering af energiudnyttelsesstrukturer og forbedring af den samlede energieffektivitet.
3. Forbedre stabiliteten og pålideligheden af elnettet
Backup strømforsyning:I tilfælde af strømsvigt eller strømafbrydelse kan energiopbevaringsbatterier tjene som en backup strømkilde for at levere kontinuerlig og stabil strømforsyning til kritiske belastninger, hvilket sikrer stabiliteten og pålideligheden af strømnettet.
Forbedring af modstandsdygtighed:Energilagringsbatterier kan tjene som en roterende backup for elnettet, afhjælpe udsving forårsaget af peak og off peak elforbrug, reducere trykket fra elnettets regulering og planlægning og forbedre energiudnyttelseseffektiviteten.
4. Fremme forbruget af vedvarende energi
Regulering af energilagring:Energilagringsbatterier kan lagre overskydende elektricitet genereret af vedvarende energiproduktion og frigive det, når det er nødvendigt, og derved øge forbruget af vedvarende energi og reducere vind- og solenergibesparelser.
Afbalancering af udbud og efterspørgsel:Ved at regulere energilagerbatterier kan udbuds- og efterspørgselsforholdet mellem distribuerede energisystemer og elnettet balanceres, hvilket forbedrer nettilslutningsevnen og udnyttelseseffektiviteten af vedvarende energi.
5. Økonomiske og miljømæssige fordele
Reducer elomkostninger:Energilagerbatterier kan oplades ved lave elpriser og aflades ved høje elpriser og derved reducere brugernes eludgifter.
Reduktion af kulstofemissioner:Ved at fremme forbruget af vedvarende energi og reducere brugen af fossile brændstoffer kan energilagringsbatterier hjælpe med at reducere kulstofemissioner og forbedre miljøkvaliteten.
