Электрическая энергия играет важную роль в промышленном развитии, урбанизации и экономическом прогрессе, а также в нашей повседневной жизни. Производство электроэнергии во всем мире претерпевает значительные изменения, чтобы решить проблему дисбаланса в производстве и использовании электроэнергии, а также решить проблему развития возобновляемых источников энергии, чтобы справиться с изменением климата и дефицитом энергоснабжения. Однако существует несколько систем накопления энергии, включая гидроэлектростанции, конденсаторы, накопители энергии на сжатом воздухе, маховики и электрические батареи.
В частности, электрические батареи обладают значительным потенциалом для применения в качестве накопителей электроэнергии на уровне сети благодаря их привлекательным характеристикам, таким как гибкая установка, модульность, быстрое реагирование и короткие циклы строительства. Когда электрические батареи применяются в системе накопления энергии, аккумуляторные технологии необходимы для удовлетворения сложных и крупномасштабных приложений развертывания в энергосистеме.
Применение литий-ионных аккумуляторов в системах накопления энергии
--Регулировка частоты и пиковое бритье
Регулирование частоты предъявляет высокие требования к системе накопления энергии, которая должна соответствовать быстрому отклику, высокой производительности и высокой мощности. Таким образом, это вызов для батареи. Необходимо учитывать стабильность напряжения и стабильность частоты, а также краткосрочное и долгосрочное применение. Литий-ионные аккумуляторы обладают такими характеристиками, как высокая эффективность разряда/заряда, высокая удельная энергия и длительный срок службы. Имеет значительный прикладной потенциал.
-- Интеграция возобновляемых источников энергии
Возобновляемые источники в изобилии и широко распространены в сетях многих регионов, что делает их одним из наиболее рентабельных вариантов производства электроэнергии. Существенный рост переменных возобновляемых источников энергии в последние годы подстегнул развитие систем хранения электроэнергии и потребовал от них большей гибкости. Аккумуляторная система накопления энергии может эффективно хранить электроэнергию, вырабатываемую возобновляемыми источниками энергии, способствовать стабильности и надежности энергосистемы и, таким образом, способствовать использованию возобновляемых источников энергии.
Выработка ветровой энергии сильно зависит от времени года и географического положения, в значительной степени страдает от перебоев, и часто наблюдается несоответствие между пиковой выработкой электроэнергии и спросом. Эффективным решением является хранение избыточной энергии, вырабатываемой ветряными электростанциями, и поставка электроэнергии в пиковые периоды.
Точно так же на выработку солнечной фотоэлектрической энергии влияют ночь и погода, но в сочетании с батареей она может сформировать идеальную операционную систему, которая может справиться с скачками мощности с высоким градиентом и устойчивым спросом на электроэнергию. Использование батарей в солнечном фотогальваническом поле продемонстрировало стабильность выходной мощности, особенно при частичном затенении и солнечном излучении.
--Управление энергопотреблением
Несмотря на высокую плотность энергии литий-ионных аккумуляторов, одного элемента недостаточно для удовлетворения требований сети. Следовательно, батареи необходимо собирать параллельно для увеличения допустимого тока или последовательно для увеличения напряжения, что создает серьезные проблемы для стабильности, работы по напряжению, безопасности и срока службы. Например, при наличии всего нескольких последовательно соединенных элементов зарядный ток и напряжение распределяются между элементами почти поровну. Однако для достижения высокого напряжения многие элементы должны быть соединены последовательно, что приведет к неравномерному распределению напряжения между этими элементами, что приведет к несбалансированности элементов, при этом одни элементы будут полностью заряжены, а другие - перезаряжены. Литий-ионный аккумулятор плохо переносит перезарядку, что может привести к проблемам с безопасностью и ограниченному сроку службы системы. Поэтому очень важно установить системный монитор, чтобы предотвратить перезарядку любой ячейки и сбалансировать батареи, чтобы максимизировать производительность всей системы. Для обеспечения безопасности мониторы литий-ионных аккумуляторов должны функционировать следующим образом: (1) балансировать цепь и предотвращать превышение предела напряжения или тока любого элемента путем остановки зарядного тока, что следует учитывать для решения проблем безопасности и обеспечить стабильность системы и (2) следить за температурой и не допускать превышения предела температуры любой ячейки, запрашивая остановку и охлаждение системы.