1. Что такое ESS? Обзор систем хранения энергии.
Накопление энергии — это процесс преобразования энергии в форму, которая может более надежно существовать в природе, и ее последующего сохранения таким образом, чтобы она была доступна, когда это необходимо. При создании, изменении, перемещении и использовании энергии часто возникают различия между спросом и предложением с точки зрения количества, формы, распределения и времени. Использование технологий хранения энергии для хранения и высвобождения энергии может сгладить эти различия. Это сделает предложение и спрос на энергию более равномерными и повысит энергоэффективность. Механическая энергия, тепловая энергия, химическая энергия, энергия излучения (света), электромагнитная энергия, ядерная энергия и другие виды энергии могут быть отнесены к различным группам. Помимо лучистой энергии, все остальные виды энергии могут храниться в стандартных формах. Например, механическая энергия может храниться как кинетическая или потенциальная энергия, электрическая энергия — как энергия индуцированного поля или энергия электростатического поля, тепловая энергия — как скрытая или явная теплота, а ядерная энергия представляет собой чистую форму хранения энергии. Среди различных способов хранения энергии можно выделить гидроаккумулирующие электростанции, системы хранения сжатого воздуха, маховиковые системы хранения, аккумуляторные батареи, тепловые системы хранения и водородные системы хранения.
В настоящее время батареи чаще всего используются для хранения энергии в микросетях, поскольку это зрелые продукты с большим опытом эксплуатации. Система хранения энергии на основе батарей состоит из нескольких компонентов, в основном это аккумуляторный блок, система управления батареями (BMS), повышающий трансформатор, двунаправленный преобразователь (PCS), система слежения за состоянием батареи и другие детали. При отключении от сети система хранения энергии может переключаться с подключения к сети на работу без нее. В этом случае она выступает в качестве резервного источника питания для всей микросети, поддерживая стабильное напряжение и ток в режиме отключения от сети.
2. Выбор аккумуляторной батареи для хранения энергии
2.1 Аккумулятор с свинцово-углеродным сердечником
Свинцово-углеродная батарея — это новый тип устройства хранения энергии, созданный путем добавления углеродных материалов с емкостными свойствами к отрицательному электроду обычной свинцово-кислотной батареи. Это может быть сделано либо «внутренним образом», либо «внутренним путем смешивания». Свинцово-углеродные батареи похожи как на обычные свинцово-кислотные батареи, так и на суперконденсаторы. Они могут значительно улучшить работу обычных свинцово-кислотных батарей по многим параметрам, и вот некоторые из их научных преимуществ:
1. Высокий коэффициент зарядки;
2. Срок службы в 4-5 раз превышает срок службы обычных свинцово-кислотных аккумуляторов;
3. хорошая безопасность;
4. Высокая степень регенерации (до 97%), значительно превосходящая показатели других химических батарей; большой объем сырья, низкая стоимость, в 1,5 раза выше, чем у обычных свинцово-кислотных батарей; а стоимость обычных свинцово-кислотных батарей примерно в 1,5 раза выше, чем у этих батарей. В 1,5 раза мощнее обычной свинцово-кислотной батареи.
Характеристики свинцово-углеродных аккумуляторов значительно улучшились по сравнению с традиционными свинцово-кислотными батареями. Однако роль ключевого углеродного материала в улучшении характеристик свинцово-углеродных аккумуляторов до сих пор неясна. Добавление углеродных материалов может иметь негативные последствия, такие как осаждение водорода на отрицательном электроде и потеря воды из батареи, поэтому этот вопрос требует решения.
2.2 Литиевая батарея
В процессе зарядки и разрядки литий-ионные батареи используют химические вещества, содержащие литий в качестве положительного анода. В литий-ионных батареях металлический литий отсутствует.
В литий-ионных батареях положительный электрод изготовлен из литийсодержащих соединений, таких как кобальтат лития (LiCoO2), марганец лития (LiMn2O4), фосфат железа лития (LiFePO4) и других двух- или трехкомпонентных материалов. Отрицательный электрод изготовлен из литий-углеродных межслойных соединений, таких как графит, мягкий углерод, твердый углерод и титанат лития.
Литий-ионные батареи обладают двумя выдающимися преимуществами: высокой плотностью хранения энергии и высокой удельной мощностью. К другим преимуществам относятся высокая эффективность, широкий спектр применения, пристальное внимание, быстрый научный прогресс и большой потенциал для развития. ① Использование химических электролитов сопряжено с большими рисками для безопасности; безопасность необходимо улучшить.
2.3 Выбор аккумуляторной батареи для хранения энергии
Рассмотрим различия между этими двумя типами аккумуляторных батарей с точки зрения глубины разряда, диапазона рабочих температур и срока службы.
Приведенная выше таблица показывает, что свинцово-углеродные батареи имеют короткий срок службы и выделяют водород, что опасно. Литий-железо-фосфатные батареи, напротив, могут работать в широком диапазоне температур и обладают большим сроком службы, высокой эффективностью передачи энергии и плотностью энергии.
По этой причине литий-железо-фосфатные аккумуляторы являются наилучшим выбором для большинства проектов по хранению энергии.
