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エネルギー貯蔵システムにおけるリチウムイオン電池の応用

8月 23, 2022

電気エネルギーは、産業の発展、都市化、経済の発展、そして私たちの日常生活において重要な役割を果たしています。 発電と利用のアンバランスの問題や、気候変動やエネルギー供給不足に対応するための再生可能エネルギーの開発など、世界の発電は大きな変化を遂げています。ただし、水力発電、コンデンサー、圧縮空気エネルギー貯蔵、フライホイール、電池など、いくつかのエネルギー貯蔵システムがあります。

特に、電池は、柔軟な設置、モジュール化、迅速な対応、短い建設サイクルなどの魅力的な機能により、グリッドレベルの電気エネルギー貯蔵への応用に大きな可能性を秘めています。電池をエネルギー貯蔵システムに適用する場合、電力網への複雑で大規模な展開アプリケーションを満たすために電池技術が必要です。 



エネルギー貯蔵システムにおけるリチウムイオン電池の応用

--周波数調整とピークシェービング

周波数調整には、エネルギー貯蔵システムに対する高い要件があり、高速応答、高レート性能、および高出力能力を満たす必要があります。したがって、これはバッテリーにとっての課題です。電圧の安定度、周波数の安定度、短期・長期のアプリケーションを考慮する必要があります。リチウムイオン電池は、充放電効率が高く、比エネルギーが高く、サイクル寿命が長いという特徴があります。それはかなりのアプリケーションの可能性を秘めています。

 

--再生可能エネルギーの統合

再生可能エネルギー源は豊富にあり、多くの地域の送電網に広く分布しているため、最も費用対効果の高い発電オプションの 1 つとなっています。近年の可変再生可能エネルギー源の大幅な成長は、電気エネルギー貯蔵システムの開発に拍車をかけ、より柔軟である必要があります。蓄電池システムは、再生可能エネルギーによって生成された電気エネルギーを効率的に蓄えることができ、グリッドシステムの安定性と信頼性に貢献し、再生可能エネルギーの利用を促進します。

風力発電は、季節や地理的位置の影響を大きく受け、間欠性が大きく、ピーク時の発電量と需要量が一致しないことが多い。 風力発電所で発生した余剰エネルギーを貯蔵し、ピーク時に電力を供給することは有効なソリューションです。

同様に、太陽光発電は夜間や天候の影響を受けますが、バッテリーと組み合わせると完全なオペレーティングシステムを形成し、急勾配の電力スパイクと定常状態の電力需要に対応できます。 太陽光発電分野でのバッテリーの使用は、特に部分的な日陰と日射の下で、出力電力の安定性を示しました

 

- パワー管理

リチウムイオン電池はエネルギー密度が高いにもかかわらず、グリッドの要件を満たすには単一のセルでは不十分です。 したがって、バッテリーを並列に組み立てて電流容量を増やすか、直列に組み立てて電圧を上げる必要があり、これは安定性、電圧動作、安全性、およびサイクル寿命に深刻な課題をもたらします。たとえば、直列接続されたセルが数個しかない場合、充電電流と電圧はセル間でほぼ均等に分割されます。しかし、高電圧を実現するには、多くのセルを直列に接続する必要があるため、これらのセル間で電圧が不均一に分割され、完全に充電されたセルと過充電されたセルが混在するアンバランスなセルが発生します。リチウムイオンバッテリーは過充電にうまく対処できないため、潜在的な安全上の問題やシステムのサイクル寿命の制限につながります。したがって、セルの過充電を防ぎ、バッテリのバランスをとってシステム全体のパフォーマンスを最大化するためのシステム モニタを確立することが不可欠です。安全性を確保するために、リチウム イオン バッテリー モニターは次のように機能する必要があります。システムの安定性を確保し、(2) 温度を監視し、システムの停止と冷却を要求することにより、セルの温度が制限を超えないようにします。

 

 

 

 


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