1 Princip rada baterija za skladištenje energije
Princip rada baterija za skladištenje energije zasniva se na elektrohemijskim reakcijama. Uzimajući za primjer litijum-jonske baterije, tokom punjenja, litijum joni se oslobađaju iz pozitivne elektrode, ugrađuju se u negativnu elektrodu kroz elektrolit, a negativna elektroda je u stanju bogatom litijumom; Kod pražnjenja je suprotno. Ovaj reverzibilni proces elektrohemijske reakcije omogućava skladištenje i oslobađanje električne energije.
2 Klasifikacija baterija za skladištenje energije
Baterije za skladištenje energije mogu se klasifikovati u različite tipove na osnovu njihovih principa skladištenja energije i tehničkih karakteristika, uglavnom uključujući:
Olovna baterija:
Karakteristike:Elektroda je napravljena od olova i njegovih oksida, a elektrolit je rastvor sumporne kiseline. Ima prednosti sigurnog zaptivanja, sistema za otpuštanje gasa, jednostavnog održavanja, dugog veka trajanja, stabilnog kvaliteta i visoke pouzdanosti. Ali nedostatak je što je zagađenje olovom značajno, a gustina energije niska.
primjena:Široko se koristi u UPS napajanju, solarnoj uličnoj rasvjeti, sigurnosnim sistemima i drugim poljima.
Baterije na bazi nikla:
karakteristike:Predstavljaju ga nikl vodonik baterije, aktivni materijal pozitivne elektrode je Ni (OH) 2, aktivni materijal negativne elektrode je metalni hidrid, a elektrolit je rastvor kalijum hidroksida. Ima prednosti visoke gustine energije, brze brzine punjenja i pražnjenja, male težine, dugog vijeka trajanja i bez zagađenja okoliša. Međutim, postoje nedostaci kao što su blagi efekti memorije, višestruki problemi u upravljanju i tendencija topljenja jednoćelijskih separatora baterija.
primjena:Pogodno za polja kao što su hibridna vozila i električni alati.
Litijumske baterije:
Karakteristike:Litijum-jonske baterije koriste metalni litijum ili leguru litija kao materijal negativne elektrode i koriste nevodene rastvore elektrolita. Ima prednosti visoke gustoće energije, dugog vijeka trajanja, male težine i snažne prilagodljivosti. Ali sigurnost je loša, sklona eksploziji, a cijena je visoka.
primjena:Široko se koristi u poljima kao što su električna vozila, prenosivi elektronski uređaji, elektrane za skladištenje energije itd.
Protočna baterija:
Karakteristike:Pogodno za fiksno skladištenje energije velikih razmjera, s prednostima kao što su neovisni dizajn snage i kapaciteta skladištenja energije, visoka učinkovitost, dug vijek trajanja, sposobnost dubokog pražnjenja i ekološka prihvatljivost. Ali gustina energije je relativno niska.
primjena:Uglavnom se koristi u elektranama za skladištenje energije velikih razmjera, brijanju vrhova električne mreže i drugim poljima.
Natrijum sumporna baterija:
Karakteristike:Koristeći metalni natrij kao negativnu elektrodu i sumpor kao pozitivnu elektrodu, ima prednosti visoke specifične energije, nema fenomena samopražnjenja, visoke efikasnosti pražnjenja i dugog vijeka trajanja. Ali mora raditi na visokim temperaturama, a cijena je relativno visoka.
primjena:Pogodno za specifične scenarije skladištenja energije na visokim temperaturama.
3 Scenariji primjene baterija za pohranu energije
Scenariji primjene baterija za pohranu energije su široki i raznoliki, uglavnom uključuju sljedeće aspekte:
1. Povezivanje na mrežu obnovljive energije
Baterije za skladištenje energije igraju ključnu ulogu u integraciji obnovljivih izvora energije kao što su solarna energija i energija vjetra u mrežu. Ovi izvori energije imaju isprekidanost i nestabilnost, a baterije za skladištenje energije mogu izgladiti fluktuacije njihove izlazne snage, smanjiti uticaj na energetski sistem i poboljšati sposobnost elektrana da prate planiranu proizvodnju. Na primjer, u sistemima za proizvodnju energije iz vjetra i fotonapona, baterije za pohranu energije mogu apsorbirati višak električne energije i otpustiti je kada je to potrebno, osiguravajući stabilan rad električne mreže.
2. Pomoćne usluge mreže
Baterije za skladištenje energije igraju važnu ulogu u pomoćnim uslugama mreže, uključujući usluge zasnovane na kapacitetu i na snazi. Usluge zasnovane na kapacitetu, kao što su brijanje vrhova mreže, praćenje opterećenja i crni početak, mogu se nositi s promjenama u opterećenju mreže i neočekivanim situacijama. Što se tiče vršnog brijanja u električnoj mreži, baterije za skladištenje energije mogu blagovremeno i pouzdano odgovoriti na upute za otpremu na osnovu promjena u izvorima napajanja i opterećenjima, te prilagoditi svoje izlazne razine prema uputama. Osim toga, baterije za pohranu energije mogu poboljšati sposobnost regulacije frekvencije u elektroenergetskoj mreži i smanjiti gubitke uzrokovane čestim prebacivanjem tradicionalnih izvora napajanja za regulaciju frekvencije.
3. Prenos i distribucija električne mreže
U oblasti prenosa i distribucije električne energije, baterije za skladištenje energije mogu poboljšati kvalitet i pouzdanost distribucije električne energije. Kada dođe do kvara u distributivnoj mreži, baterije za skladištenje energije mogu poslužiti kao rezervni izvor napajanja za kontinuirano napajanje korisnika, osiguravajući kontinuitet napajanja. Istovremeno, baterije za skladištenje energije mogu se koristiti i kao kontrolisani izvori energije za kontrolu kvaliteta električne energije u distributivnoj mreži, eliminisanje padova napona, harmonika i drugih problema i poboljšanje kvaliteta električne energije.
4. Distribuirana i mikromreža
U distribuiranim i mikromrežnim sistemima, baterije za skladištenje energije su nezamjenjiva komponenta. Mikromrežnom sistemu su potrebni uređaji za skladištenje energije da obezbede kratkoročno neprekidno napajanje u slučaju da isključeni iz mreže i distribuirani izvori energije nisu u mogućnosti da obezbede napajanje, da ispune zahteve za smanjenje vršnih vrednosti mikromreža, da poboljšaju kvalitet električne energije u mikromrežu, da kompletno pokretanje mikromrežnog sistema i balansiranje izlaz povremenih i fluktuirajućih izvora energije. Baterijski sistemi za skladištenje energije imaju karakteristike dinamičke apsorpcije energije i pravovremenog oslobađanja, što može poboljšati kvalitet električne energije, stabilizirati rad mreže, optimizirati konfiguraciju sistema i osigurati siguran i stabilan rad mikromreža.
5. Skladištenje energije na strani korisnika
Skladištenje energije na strani korisnika uglavnom uključuje brijanje vrhova i popunjavanje doline u industriji i trgovini, kao i odgovor na potražnji. Kombinacija baterija za skladištenje energije i tehnologije energetske elektronike može korisnicima pružiti pouzdane izvore energije, poboljšati kvalitet električne energije i uštedjeti troškove korisnicima korištenjem razlike u cijeni između vršne i niske cijene električne energije. Na primjer, u industrijskom i komercijalnom sektoru, baterije za skladištenje energije mogu se puniti za vrijeme niskih cijena električne energije i prazniti za vrijeme visokih cijena električne energije, smanjujući troškove električne energije preduzeća.
6. Polje električnih vozila
S brzim razvojem industrije novih energetskih vozila, primjena baterija za pohranu energije u području električnih vozila postaje sve raširenija. Baterija za napajanje je osnovna komponenta električnih vozila, koja direktno utiče na domet i performanse vozila. Razvoj tehnologije baterija za skladištenje energije značajno je povećao domet električnih vozila, uz smanjenje potrošnje energije i vremena punjenja.
7. Kućno skladištenje energije
Kućno skladištenje energije je još jedna važna oblast primene baterija za skladištenje energije. Efikasna i praktična rješenja za pohranu energije kao što su zidne litijumske baterije mogu efikasno skladištiti i upravljati izvorima električne energije u domaćinstvu, poboljšati efikasnost korištenja energije i smanjiti troškove električne energije. U kombinaciji opreme za obnovljive izvore energije kao što su solarni fotonaponski sistemi i sistemi za proizvodnju energije vjetra, baterije za skladištenje energije u domaćinstvu mogu korisnicima osigurati stabilno i pouzdano napajanje, te osigurati hitnu garanciju napajanja u slučaju nestanka struje ili nestanka struje u mreži.
4 Baterije za skladištenje energije imaju višestruke specifične uloge u distribuiranoj energiji
1. Nestalnost glatke distribuirane proizvodnje energije
Stabilan izlaz:Distribuirani izvori energije kao što su obnovljivi izvori energije poput sunca i vjetra imaju povremeno i promjenjivu proizvodnju energije. Baterije za skladištenje energije mogu skladištiti povremeno generisanu električnu energiju i oslobađati je kada je to potrebno, čime izglađuju fluktuacije distribuirane proizvodnje energije i održavaju stabilan izlaz elektroenergetskog sistema.
Smanjite uticaj na mrežu:Regulisanjem baterija za skladištenje energije, uticaj distribuiranih energetskih sistema na mrežu može se smanjiti, izbegavajući da mreža bude pod uticajem naglog povećanja opterećenja ili smanjenja proizvodnje energije.
2. Poboljšati efikasnost korišćenja energije
Usklađivanje ponude i potražnje:Baterije za skladištenje energije mogu skladištiti električnu energiju tokom perioda niskog opterećenja i oslobađati električnu energiju tokom perioda vršnog opterećenja na osnovu stvarne potražnje elektroenergetskog sistema, čime se postiže dinamičko usklađivanje između ponude i potražnje i poboljšava efikasnost korišćenja energije.
Višestruka alokacija energije:U distribuiranim energetskim sistemima, baterije za skladištenje energije mogu se kombinovati i alocirati sa više izvora energije kako bi se formirale složene sisteme kao što su mikromreže, dalje optimizujući strukture korišćenja energije i poboljšavajući ukupnu energetsku efikasnost.
3. Povećati stabilnost i pouzdanost električne mreže
Rezervno napajanje:U slučaju kvara ili nestanka električne mreže, baterije za pohranu energije mogu poslužiti kao rezervni izvor napajanja za osiguranje kontinuiranog i stabilnog napajanja za kritična opterećenja, osiguravajući stabilnost i pouzdanost električne mreže.
Poboljšanje otpornosti:Baterije za skladištenje energije mogu poslužiti kao rotirajuća rezerva za električnu mrežu, ublažavajući fluktuacije uzrokovane vršnom i vanvršnom potrošnjom električne energije, smanjujući pritisak regulacije i rasporeda električne mreže i poboljšavajući efikasnost korištenja energije.
4. Promovirati potrošnju obnovljive energije
Regulacija skladištenja energije:Baterije za pohranu energije mogu skladištiti višak električne energije proizvedene proizvodnjom obnovljive energije i oslobađati je kada je to potrebno, čime se povećava potrošnja obnovljive energije i smanjuju stope smanjenja energije vjetra i sunca.
Balansiranje ponude i potražnje:Regulisanjem baterija za skladištenje energije, odnos ponude i potražnje između distribuiranih energetskih sistema i električne mreže može se izbalansirati, poboljšavajući sposobnost povezivanja na mrežu i efikasnost korišćenja obnovljive energije.
5. Ekonomske i ekološke koristi
Smanjite troškove električne energije:Baterije za skladištenje energije mogu se puniti pri niskim cijenama električne energije i prazniti za vrijeme visokih cijena električne energije, čime se smanjuju troškovi električne energije korisnika.
Smanjenje emisije ugljenika:Promoviranjem potrošnje obnovljive energije i smanjenjem upotrebe fosilnih goriva, baterije za skladištenje energije mogu pomoći u smanjenju emisije ugljika i poboljšanju kvalitete okoliša.
