Elektrische Energie spielt eine bedeutende Rolle bei der industriellen Entwicklung, der Urbanisierung und dem wirtschaftlichen Fortschritt sowie in unserem täglichen Leben. Die elektrische Energieerzeugung auf der ganzen Welt unterliegt erheblichen Veränderungen, um das Problem des Ungleichgewichts bei der Stromerzeugung und -nutzung zu lösen und das Problem der Entwicklung erneuerbarer Energien zu lösen, um mit dem Klimawandel und der Energieversorgungsknappheit fertig zu werden. Es gibt jedoch mehrere Energiespeichersysteme, darunter Wasserkraft, Kondensatoren, Druckluftspeicher, Schwungräder und elektrische Batterien.
Insbesondere Elektrobatterien weisen mit ihren attraktiven Merkmalen wie flexibler Installation, Modularisierung, schneller Reaktion und kurzen Bauzyklen ein beträchtliches Anwendungspotenzial für elektrische Energiespeicher auf Netzebene auf. Wenn elektrische Batterien für das Energiespeichersystem verwendet werden, sind Batterietechnologien erforderlich, um komplexe und groß angelegte Einsatzanwendungen für das Stromnetz zu erfüllen.
Anwendungen von Lithium-Ionen-Batterien in Energiespeichersystemen
--Frequenzregulierung und Peak Shaving
Die Frequenzregelung stellt hohe Anforderungen an das Energiespeichersystem, das eine schnelle Reaktion, eine hohe Ratenleistung und eine hohe Leistungsfähigkeit erfüllen muss. Daher ist dies eine Herausforderung für die Batterie. Spannungsstabilität und Frequenzstabilität sowie Kurzzeit- und Langzeitanwendungen sind zu berücksichtigen. Lithium-Ionen-Batterien haben die Eigenschaften einer hohen Entlade-/Ladeeffizienz, einer hohen spezifischen Energie und einer langen Lebensdauer. Es hat ein beträchtliches Anwendungspotential.
--Integration erneuerbarer Energien
Erneuerbare Quellen sind reichlich vorhanden und in den Netzen vieler Regionen weit verbreitet, was sie zu einer der kostengünstigsten Optionen zur Stromerzeugung macht. Das erhebliche Wachstum variabler erneuerbarer Energiequellen in den letzten Jahren hat die Entwicklung elektrischer Energiespeichersysteme vorangetrieben und erfordert, dass sie flexibler sind. Das Batterie-Energiespeichersystem kann die durch erneuerbare Energien erzeugte elektrische Energie effektiv speichern, zur Stabilität und Zuverlässigkeit des Netzsystems beitragen und somit die Nutzung erneuerbarer Energien fördern.
Die Windenergieerzeugung wird stark von Jahreszeiten und geografischen Standorten beeinflusst, leidet erheblich unter Unterbrechungen, und es gibt oft ein Missverhältnis zwischen Spitzenstromerzeugung und -nachfrage. Die Speicherung überschüssiger Energie aus Windparks und die Bereitstellung von Strom in Spitzenzeiten ist eine effektive Lösung.
Auf die gleiche Weise wird die solare photovoltaische Stromerzeugung von Nacht und Wetter beeinflusst, kann aber in Kombination mit der Batterie ein perfektes Betriebssystem bilden, das Leistungsspitzen mit hohem Gradienten und konstantem Strombedarf bewältigen kann. Die Verwendung von Batterien in einem Solar-Photovoltaik-Feld zeigte Ausgangsleistungsstabilität, insbesondere bei teilweiser Beschattung und Sonneneinstrahlung
--Energieverwaltung
Trotz der hohen Energiedichte von Lithium-Ionen-Batterien reicht eine einzelne Zelle nicht aus, um die Anforderungen des Netzes zu erfüllen. Daher müssen die Batterien parallel montiert werden, um die Stromfähigkeit zu erhöhen, oder in Reihe geschaltet werden, um die Spannung zu erhöhen, was ernsthafte Herausforderungen an die Stabilität, den Spannungsbetrieb, die Sicherheit und die Lebensdauer stellt. Bei nur wenigen Zellen in Reihe werden beispielsweise Ladestrom und -spannung nahezu gleichmäßig auf die Zellen aufgeteilt. Um jedoch eine hohe Spannung zu erreichen, müssen viele Zellen in Reihe geschaltet werden, was zu einer ungleichmäßigen Spannungsverteilung zwischen diesen Zellen führt, was zu unausgeglichenen Zellen führt, bei denen einige Zellen vollständig geladen und andere überladen sind. Lithium-Ionen-Akkus kommen mit Überladung nicht gut zurecht, was zu potenziellen Sicherheitsproblemen und einer begrenzten Lebensdauer des Systems führt. Daher ist es wichtig, einen Systemmonitor einzurichten, um zu verhindern, dass Zellen überladen werden, und die Batterien auszugleichen, um die Leistung des gesamten Systems zu maximieren. Um die Sicherheit zu gewährleisten, müssen die Lithium-Ionen-Batteriewächter wie folgt funktionieren: (1) Gleichen Sie den Stromkreis aus und verhindern Sie, dass die Spannung oder der Strom einer Zelle den Grenzwert überschreitet, indem Sie den Ladestrom stoppen, was in Betracht gezogen werden sollte, um die Sicherheitsprobleme anzugehen und Sicherstellen der Stabilität des Systems und (2) Überwachen der Temperatur und Verhindern, dass die Temperatur einer Zelle den Grenzwert überschreitet, indem angefordert wird, dass das System gestoppt und gekühlt wird.