системы хранения энергии в масштабе

Накопители энергии на основе литий-ионных аккумуляторов - чтобы получить представление о преимуществах

Накопители энергии на основе литий-ионных аккумуляторов

Накопители энергии необходимы в современном обществе для поддержания спроса и предложения электроэнергии. Все задаются вопросом, какие накопители энергии являются наиболее эффективными, поскольку мы стремимся к низкоуглеродному будущему.

Решение, которое неизменно доказывает свою эффективность на протяжении многих лет, - это использование аккумуляторов. Поскольку литиевые батареи становятся все более доступными, в настоящее время они все чаще используются в устройствах для хранения энергии.

Чтобы получить максимальную отдачу от Накопители энергии на основе литий-ионных аккумуляторовВам нужно знать не только цену. Понимание компонентов и принципов работы этого накопителя энергии необходимо для эффективного хранения и передачи электрической энергии. Для принятия обоснованных решений в этой статье мы рассмотрим всю необходимую информацию о накопителях энергии на основе литий-ионных батарей.

Оглавление
    Добавьте заголовок, чтобы начать генерировать оглавление
    YouTube_play_button_icon_(2013–2017)

    Что такое накопители энергии на литий-ионных батареях?

    Основная цель технологии хранения энергии в литий-ионных аккумуляторах - сохранение электрической энергии, которая может быть использована в качестве резервного питания в чрезвычайных ситуациях. Это высокотехнологичная технология, использующая перезаряжаемые батареи из литийсодержащих соединений для хранения и высвобождения электрической энергии.

    Это инновационное решение может использоваться совместно с возобновляемыми источниками энергии, такими как солнечная и ветряная энергия, для балансировки их переменной и прерывистой мощности. Кроме того, оно может предоставлять широкий спектр услуг для энергосистемы, включая регулирование частоты, смещение пиковых нагрузок, управление мощностью и интеграцию возобновляемых источников энергии.

    Пользователи могут получить более эффективное и устойчивое энергетическое решение, соответствующее их уникальным требованиям, благодаря использованию накопителей энергии на основе литий-ионных батарей. В системах солнечных батарей и ИБП часто используются литий-ионные батареи для хранения энергии благодаря их длительному сроку службы и высокому внутреннему сопротивлению.

    Как работают накопители энергии на основе литий-ионных аккумуляторов?

    Для работы литий-ионных батарей ионы лития должны перемещаться туда-сюда между положительным и отрицательным электродами. Это возможно благодаря работе четырех компонентов батареи:

    ● Положительный электрод
    ● Отрицательные электроды
    ● Электролит (вещество, проводящее ионы)
    ● Сепаратор (мембрана, предотвращающая короткое замыкание)

    Подключение литий-ионного аккумулятора к внешней цепи, например к электронному устройству или зарядному устройству, позволяет ему начать работу, которая может заключаться либо в разряде, либо в заряде.

    В процессе зарядки положительный или отрицательный электрод получает часть ионов лития, высвобождаемых катодом или положительным электродом. Ионы лития попадают на отрицательный электрод и накапливаются там. Разность потенциалов между электродами растет за счет преобразования электрической энергии в химическую.Как работают накопители энергии на основе литий-ионных аккумуляторов

    При подключении к устройству процесс обращается вспять, и во время разряда ионы лития выходят из отрицательного электрода (катода) и перемещаются через электролит к аноду (положительному электроду). Положительный электрод принимает ионы лития, высвобождая электроны во внешнюю цепь. Разность потенциалов между электродами уменьшается благодаря этому процессу, который преобразует химическую энергию в электрическую.

    Из каких компонентов состоят накопители энергии на литий-ионных батареях?

    Аккумуляторная система: Эффективность и производительность системы накопления энергии в значительной степени зависят от системы аккумуляторов. В технологии литий-ионные элементы часто соединяются последовательно и параллельно для создания батарейных модулей, которые затем соединяются последовательно для создания батарейных струн. Чтобы получить соответствующее напряжение и ток, создается стойка, соединяющая эти батареи и модули параллельно или последовательно.компоненты накопителей энергии на основе литий-ионных батарей

    Система управления аккумулятором (BMS): Эта система мониторинга в реальном времени на основе электронных схем гарантирует безопасность и надежность аккумуляторной системы. Она отслеживает несколько состояний батареи, включая напряжение, ток, температуру, состояние заряда и здоровье.

    BMS гарантирует безопасный процесс зарядки и разрядки аккумуляторной системы, предотвращая перезаряд и переразряд.

    Система также включает в себя механизм оповещения и аварийной защиты для решения потенциальных проблем с аккумуляторной системой. Благодаря точному расчету состояния заряда (SOC) аккумуляторной системы и ее компонентов на всех уровнях, BMS повышает производительность аккумуляторной системы.

    Система энергетического менеджмента (СЭМ): Еще одним важным компонентом накопителей энергии на литий-ионных батареях является система EMS, отвечающая за управление работой и оптимизацию системы.

    Система EMS следит за состоянием батареи, ПКС, сети и возобновляемых источников энергии, а также использует алгоритмы и модели для выбора оптимальных методов зарядки и разрядки в различных условиях и приложениях.

    EMS также соединяется с другими системами, такими как центры управления коммунальными предприятиями или операторы рынка, чтобы предоставлять многочисленные услуги и преимущества для сети и потребителей.

    Вспомогательные системы: Эти компоненты обеспечивают обслуживание и эксплуатацию системы. Эти системы включают в себя системы охлаждения, пожаротушения, вентиляции, безопасности, связи, учета и другие системы, обеспечивающие безопасность и надежность системы.

    Насколько эффективны накопители энергии на литий-ионных батареях?

    Соотношение электроэнергии, накопленной элементом хранения энергии, и потребляемой энергии измеряется как эффективность хранения энергии литий-ионного аккумулятора. Она зависит от многих факторов, включая силу тока, температуру, продолжительность процессов заряда и разряда, и может быть связана со сроком службы и стоимостью батареи.

    Благодаря превосходному коэффициенту полезного действия в обе стороны литий-ионные батареи теряют меньше энергии при зарядке и разрядке. Эффективность в обе стороны может достигать 99%, хотя обычно она находится в диапазоне от 75 до 85% при использовании в сетях. Важно понимать переменные, влияющие на эффективность хранения энергии в литий-ионных батареях, если вы намерены ее повысить.

    Каковы преимущества и недостатки накопителей энергии на основе литий-ионных аккумуляторов?

    Плюсы:
    Высокая эффективность: Уникальное преимущество литий-ионных аккумуляторов заключается в том, что они теряют меньше энергии при зарядке и разрядке. Это обусловлено его высокой эффективностью в обе стороны - до 99 процентов энергии на входе и выходе. Поскольку аккумулятор хорошо держит заряд, он идеально подходит для длительного использования, и вы сможете пользоваться энергией дольше, чем могли себе представить.

    Высокая гибкость: Еще одно преимущество накопителей энергии на литий-ионных батареях заключается в том, что они могут предоставлять энергосистеме и потребителям различные услуги, включая регулирование частоты, смещение пиковых нагрузок, управление мощностью и интеграцию возобновляемых источников энергии. Кроме того, они могут работать в нескольких режимах, таких как автономный или подключенный к сети, и оперативно реагировать на изменения спроса и предложения электроэнергии.

    Высокая масштабируемость: В зависимости от области применения и ситуации вы можете просто увеличить или уменьшить объем хранимой энергии литий-ионных батарей, добавляя или удаляя модули или стойки. Кроме того, они могут быть стандартизированы и модулированы для простоты установки.Высокая масштабируемость

    Не требует особого ухода: Увеличенный срок службы литий-ионных аккумуляторов и низкий уровень саморазряда делают их отличным выбором, поскольку со временем они требуют меньшей замены. В отличие от других аккумуляторов, они также более просты в использовании и обслуживании, поскольку не требуют регулярного полива или выравнивания.

    Экологичность: Накопители энергии на литий-ионных батареях не выделяют парниковых газов и загрязняющих веществ во время работы, что делает их экологически безопасными. Поскольку свинец и кадмий отсутствуют, литий-ионные аккумуляторы не представляют опасности для здоровья человека и окружающей среды.

    Конс:

    Вопросы стоимости: Накопители энергии на литий-ионных батареях имеют высокую начальную стоимость среди всех доступных технологий хранения энергии, в основном из-за стоимости аккумуляторных элементов и BMS. Из-за необходимости использования вспомогательных систем, таких как охлаждение и пожаротушение, они также имеют высокую стоимость эксплуатации.

    Ресурсные вопросы: Накопление энергии в литий-ионных аккумуляторах зависит от дорогостоящих редких элементов, таких как литий, никель, марганец, кобальт и графит, на которые влияют геополитическая и рыночная неопределенность. Помимо того, что добыча и переработка этих ресурсов может нанести потенциальный вред окружающей среде и правам человека.

    Чем отличаются накопители энергии на литий-ионных батареях от других типов?

    Насосные гидроаккумуляторы энергии
    Насосные гидроаккумуляторы используют воду для хранения и выдачи электроэнергии. Оно имеет следующие преимущества и недостатки:

    Преимущество: Насосные гидроаккумуляторы энергии обладают такими преимуществами, как большая емкость, надежность, долговечность и доступность. Они имеют низкую стоимость энергии по уровню, постоянное и непрерывное производство электроэнергии, длительный срок службы при незначительном износе и способность хранить значительные объемы энергии в течение длительного времени.

    Недостатки: Насосные гидроаккумуляторы имеют экологические, географические, нормативные и экономические трудности. Они могут повлиять на экосистемы и качество воды в водохранилищах, требуют значительных земельных площадей и соответствующего рельефа, встречают противодействие со стороны общественности и трудности с получением необходимых разрешений, а также потребляют некоторое количество энергии при перекачке и генерации.Чем литий-ионные аккумуляторы отличаются от других типов накопителей энергии

    Накопители энергии на основе сжатого воздуха
    Накопители энергии на сжатом воздухе используют воздух для накопления и отдачи электроэнергии. Он имеет следующие преимущества и недостатки:

    Преимущество: Накопители энергии на сжатом воздухе обладают рядом преимуществ, включая большую емкость, масштабируемость, гибкость и низкую стоимость. Они могут предоставлять энергосистеме различные услуги, такие как выравнивание нагрузки или регулирование частоты, и имеют низкую стоимость энергии по уровню. Кроме того, его можно легко увеличить или уменьшить путем добавления или удаления компрессоров или турбин.

    Недостатки: Накопители энергии на сжатом воздухе имеют технологические, экономические, географические и экологические проблемы. При сжигании или утечке воздуха могут выделяться парниковые газы и другие загрязняющие вещества, воздух необходимо хранить в подземных кавернах или резервуарах, при сжатии или расширении используется некоторое количество энергии, трудно поддерживать постоянное давление и температуру воздуха.

    Накопители энергии на маховиках
    Накопители энергии на маховике используют кинетическую энергию вращения для накопления и высвобождения электроэнергии. Он имеет следующие преимущества и недостатки:

    Преимущество: Маховичные накопители энергии очень эффективны, обладают высокой плотностью мощности, быстрой реакцией, длительным сроком службы и экологически безопасны. Он может работать миллионы циклов без ухудшения состояния, хранить больше энергии на единицу массы, чем современные технологии, быстро заряжаться и разряжаться с небольшими потерями, не выделять парниковых газов и загрязняющих веществ.

    Недостатки: Маховичные накопители энергии имеют низкую емкость, масштабируемость, долговечность и безопасность. К их недостаткам относятся ограниченная способность к краткосрочному хранению энергии, сложность масштабирования путем добавления или удаления маховиков из-за проблем с синхронизацией, подверженность механическим поломкам или износу подшипников или роторов, а также возможность взрыва или фрагментации в случае повреждения или превышения скорости.

    Какие области применения литий-ионных аккумуляторов являются наиболее распространенными?

    Среди областей применения литий-ионных батарей для хранения энергии можно назвать следующие

    Электромобили (EV): Электромобили сегодня набирают все большую популярность, поскольку они облегчают движение, ускоряют его и не наносят вреда окружающей среде. Этим электромобилям необходим легкий, долговечный и быстрозаряжаемый источник энергии, которым являются литий-ионные батареи. Литий-ионные батареи обладают высокой плотностью энергии и низкой скоростью саморазряда. Поэтому они лучше всего подходят для питания электромобилей, позволяя людям ездить на большие расстояния с небольшим временем зарядки.

    ИБП: Литий-ионные батареи хранят большие объемы энергии в течение длительного времени, что делает их хорошим резервным источником энергии при перебоях в электроснабжении. ИБП и другие аварийные источники резервного питания используют литий-ионные аккумуляторы для обеспечения мгновенного резервного питания при потере электроэнергии.

    Портативные технологии хранения энергии: В пауэрбанках и других портативных системах хранения энергии используются литий-ионные аккумуляторы. Литий-ионные батареи имеют небольшой вес, так как вы носите power bank с собой.

    Портативные электронные устройства: Ноутбуки и мобильные устройства используют литий-ионные батареи в качестве надежного источника питания. Компании, производящие портативные электронные устройства, предпочитают литий-ионные батареи за их долговечность, быструю и легкую зарядку, высокую плотность энергии, малый вес и простоту обслуживания.

    Примеры проектов по использованию накопителей энергии на литий-ионных батареях в промышленности и торговле

    Центр хранения энергии FPL Manatee: Центр хранения энергии FPL Manatee во Флориде мощностью 409 МВт/900 МВт-ч является крупнейшей в мире интегрированной системой аккумуляторов, работающих на солнечной энергии. В сочетании с существующей солнечной электростанцией мощностью 74,5 МВт он может обеспечивать электроэнергией 329 000 домов в течение двух часов. Он также может сэкономить потребителям более $100 миллионов за счет снижения потребности в производстве ископаемого топлива.

    Энергохранилище Мосс-Ландинг, фаза II: Энергохранилище Moss Landing Energy Storage Facility, Phase II, расположенное в Калифорнии, имеет мощность 400 МВт/1 600 МВт-ч и является одной из самых больших аккумуляторных систем в мире. Она способна обеспечить энергией около 300 000 домохозяйств в течение четырех часов и расположена на месте выведенной из эксплуатации газовой электростанции. Она также может помочь сократить выбросы парниковых газов и добавить в систему больше возобновляемой энергии.

    Gambit Energy Storage: Проект Gambit Energy Storage мощностью более 100 МВт/200 МВт-ч в Техасе - еще одна заметная аккумуляторная система в США. Он может предоставлять услуги энергосистемы, включая управление частотой, поддержку напряжения и перераспределение нагрузки, и принадлежит компании Tesla. Кроме того, он может повысить устойчивость энергосистемы к неблагоприятным погодным условиям.

    Как рассчитать стоимость хранения энергии литий-ионных аккумуляторов?

    Для определения стоимости хранения энергии на литиевых батареях можно использовать показатель LCOES (levelized cost of energy storage), который представляет собой отношение общей стоимости аккумуляторной системы к общему количеству энергии, полученной за время ее эксплуатации. Первоначальная стоимость, текущие расходы, эффективность, срок службы и глубина разряда батареи - вот лишь несколько переменных, которые влияют на LCOES.

    Чтобы рассчитать LCOES, можно воспользоваться следующей формулой:

    LCOES = (первоначальные затраты + эксплуатационные затраты) / (общее количество энергии, произведенной за весь срок службы)

    Заключение

    Чтобы хранить и отдавать электроэнергию с высокой эффективностью, гибкостью, масштабируемостью, минимальным обслуживанием и экологической чистотой, в накопителях энергии используются литий-ионные аккумуляторы.

    Они могут хранить больше энергии на единицу объема или массы, чем традиционные батареи, быстро реагировать на изменения спроса и предложения электроэнергии, работать в разных режимах, выдерживать сотни циклов и не выделять парниковых газов и загрязняющих веществ. В целом, это отличный способ хранения энергии в малых и больших масштабах.

    Продукт

    Последние сообщения

    Видео

    ru_RURussian
    Прокрутить к верху