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La energía eléctrica juega un papel importante en el desarrollo industrial, la urbanización y el avance económico, así como en nuestra vida diaria. La generación de energía eléctrica en todo el mundo está experimentando cambios significativos para resolver el problema del desequilibrio en la generación y utilización de energía, y para resolver el problema del desarrollo de energía renovable para hacer frente al cambio climático y la escasez de suministro de energía. Sin embargo, existen varios sistemas de almacenamiento de energía, que incluyen energía hidroeléctrica, condensadores, almacenamiento de energía de aire comprimido, volantes y baterías eléctricas.
Especialmente, las baterías eléctricas exhiben un potencial considerable para la aplicación al almacenamiento de energía eléctrica a nivel de red con sus características atractivas, como instalación flexible, modularización, respuesta rápida y ciclos de construcción cortos. Cuando se aplican baterías eléctricas al sistema de almacenamiento de energía, se requieren tecnologías de batería para satisfacer aplicaciones de implementación complejas y a gran escala en la red eléctrica.
Aplicaciones de las baterías de iones de litio en los sistemas de almacenamiento de energía
--Regulación de frecuencia y afeitado de picos
La regulación de frecuencia tiene altos requisitos en el sistema de almacenamiento de energía, que debe cumplir con una respuesta rápida, un rendimiento de alta velocidad y una capacidad de alta potencia. Por lo tanto, este es un desafío para la batería. Es necesario considerar la estabilidad de voltaje y la estabilidad de frecuencia, así como las aplicaciones a corto y largo plazo. Las baterías de iones de litio tienen las características de alta eficiencia de descarga/carga, alta energía específica y ciclo de vida prolongado. Tiene un potencial de aplicación considerable.
--Integración de Energías Renovables
Las fuentes renovables son abundantes y están ampliamente distribuidas en las redes de muchas regiones, lo que las convierte en una de las opciones más rentables para generar electricidad. El crecimiento sustancial de las fuentes de energía renovables variables en los últimos años ha estimulado el desarrollo de sistemas de almacenamiento de energía eléctrica y ha requerido que sean más flexibles. El sistema de almacenamiento de energía de la batería puede almacenar de manera efectiva la energía eléctrica generada por energía renovable, contribuir a la estabilidad y confiabilidad del sistema de red y, por lo tanto, promover el uso de energía renovable.
La generación de energía eólica se ve muy afectada por las estaciones y las ubicaciones geográficas, sufre considerablemente la intermitencia y, a menudo, hay un desajuste entre la generación de energía máxima y la demanda. Almacenar el exceso de energía generada por los parques eólicos y suministrar electricidad durante los períodos pico es una solución eficaz.
De la misma manera, la generación de energía solar fotovoltaica se ve afectada por la noche y el clima, pero puede formar un sistema operativo perfecto cuando se combina con la batería, que puede hacer frente a picos de energía de alto gradiente y demanda de energía de estado estable. El uso de baterías en un campo solar fotovoltaico exhibió estabilidad de potencia de salida, particularmente bajo sombra parcial y radiación solar.
--Administración de energía
A pesar de la alta densidad de energía de las baterías de iones de litio, una sola celda es insuficiente para cumplir con los requisitos de la red. Por lo tanto, las baterías deben ensamblarse en paralelo para aumentar la capacidad de corriente o en serie para aumentar el voltaje, lo que plantea serios desafíos para la estabilidad, el funcionamiento con voltaje, la seguridad y el ciclo de vida. Por ejemplo, con solo unas pocas celdas en serie, la corriente de carga y el voltaje se dividen casi por igual entre las celdas. Sin embargo, para lograr un voltaje alto, es necesario conectar muchas celdas en serie, lo que dará como resultado una división desigual del voltaje entre estas celdas, lo que generará celdas desequilibradas con algunas celdas completamente cargadas y otras sobrecargadas. La batería de iones de litio no soporta bien la sobrecarga, lo que genera posibles problemas de seguridad y una vida útil limitada del sistema. Por lo tanto, establecer un monitor del sistema para evitar que cualquier celda se sobrecargue y equilibrar las baterías para maximizar el rendimiento de todo el sistema es fundamental. Para garantizar la seguridad, los monitores de baterías de iones de litio deben funcionar de la siguiente manera: (1) equilibrar el circuito y evitar que el voltaje o la corriente de cualquier celda exceda el límite deteniendo la corriente de carga, lo que debe considerarse para abordar los problemas de seguridad y garantizar la estabilidad del sistema y (2) monitorear la temperatura y evitar que la temperatura de cualquier celda exceda el límite solicitando que el sistema se detenga y se enfríe.
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