Система за съхранение на енергия - нов енергиен център
На фона на глобалната тенденция към енергиен преход системите за съхранение на енергия се превърнаха в ключова сила в тази трансформация, играейки незаменима роля. Възобновяемите енергийни източници като вятър и слънчева енергия, макар и чиста и неизчерпаема, имат естествена слабост - нестабилно производство на енергия. Вземете за пример слънчевата енергия, когато няма светлина през нощта, генерирането на енергия ще бъде прекъснато; Вятърната енергия също може да варира от време на време поради промени в величината на вятъра. В този момент системата за съхранение на енергия е като "супер банка за захранване", съхраняваща енергия, когато има излишък и я освобождава, когато няма достатъчно, ефективно решаване на периодичните и колебателни проблеми на възобновяемата енергия и значително подобряване на ефективността на използването на енергията.
Според съответните данни, след въвеждането на системи за съхранение на енергия, скоростта на използване на възобновяема енергия в някои райони се е увеличила с повече от 15%, а явлението намаляване на вятъра и слънчевата енергия значително намалява. Като пример за пример в северозападен Китай, преди да бъде оборудван със системи за съхранение на енергия, се губи голямо количество електричество поради нестабилността на вятърната енергия, със скорост на изоставяне на вятъра до 15%. След инсталирането на системата за съхранение на енергия, скоростта на ограничаване на вятъра намалява до 5%, като значително подобрява ефективността на използването на енергия. Системите за съхранение на енергия също са показали изключителни характеристики в балансирането на захранването и търсенето и облекчаването на налягането в мрежата. По време на пиковите периоди на използване на електроенергия системата за съхранение на енергия отделя съхранявана електрическа енергия за допълване на недостатъчната електрическа мрежа; По време на периоди на ниско потребление на електроенергия, той също може да съхранява излишното електричество, за да избегне енергийните отпадъци. Изследванията показват, че технологията за съхранение на енергия може да намали пиковото натоварване на електрическата мрежа с 10% -15%, като ефективно повишава стабилността на електрическата мрежа.
От тези данни и примери не е трудно да се види, че ефективността на системите за съхранение на енергия пряко влияе върху това дали те могат напълно да играят своята роля и оказват дълбоко влияние върху процеса на енергийна трансформация. Следователно, задълбочаването на факторите, влияещи върху ефективността на системите за съхранение на енергия, и намирането на ефективни методи за оптимизация се превърна в спешна задача в енергийното поле.
Многоизмерен анализ на ефективността на системата за съхранение на енергия
Ефективността на система за съхранение на енергия, просто изражение, се отнася до съотношението на изходната енергия към входна енергия по време на процеса на съхранение и освобождаване на енергия. Това съотношение може да изглежда просто, но съдържа огромна енергийна мистерия и е основен индикатор за измерване на работата на системите за съхранение на енергия. Той играе решаваща роля в областта на съхранението и използването на енергията.
От гледна точка на подобряване на ефективността на използването на енергията, ефективността на системите за съхранение на енергия директно определя степента на загуба на енергия по време на процесите на съхранение и преобразуване. Колкото по -висока е ефективността, толкова по -малка е загубата на енергия по време на съхранение и освобождаване, и повече енергия може да бъде ефективно използвана, като по този начин се подобри ефективността на използването на цялата енергийна система. В някои вятърни централи и фотоволтаични електроцентрали, оборудвани с ефективни системи за съхранение на енергия, ефективността на използване на енергия се е увеличила с 20% -30%, което означава, че повече вятърна и слънчева енергия се превръща в използваема електричество, намалявайки енергийните отпадъци.
Ефективността на системите за съхранение на енергия също е от решаващо значение за осигуряване на стабилно снабдяване с енергия. В силовата система търсенето на натоварване постоянно се променя и системата за съхранение на енергия е като "стабилизатор". Чрез ефективни процеси за зареждане и изхвърляне той съхранява електричество през периоди на ниско търсене и освобождава електроенергията по време на високи периоди на търсене, като ефективно балансира захранването и търсенето на електроенергия и гарантира стабилността на захранването. Според съответните данни, когато ефективността на системите за съхранение на енергия се увеличава с 10%, индексът на стабилност на електрическата мрежа може да бъде подобрен с 15%-20%, като значително намалява вероятността от прекъсвания на мощността, причинени от енергийното предлагане и дисбалансите на предлагането.
Основни фактори, влияещи върху ефективността
Ефективността на системите за съхранение на енергия се влияе от множество преплетени фактори, които действат заедно като прецизни предавки за работата на системата за съхранение на енергия. Нека задълбочаваме тези ключови фактори в дълбочина.
(1) Фактор на батерията
Като основен компонент на системите за съхранение на енергия, работата на батериите оказва решаващо влияние върху ефективността на системите за съхранение на енергия. Различните видове батерии имат значителни разлики в ефективността на ефективността поради техните химични характеристики и структурен дизайн. Литиево -йонните батерии са силно предпочитани в много приложения за съхранение на енергия поради високата им енергийна плътност и високата ефективност на зареждане и изхвърляне, като зареждането и изхвърлянето на ефективността обикновено достигат 90% -95%. Въпреки че батериите с оловно киселини имат зряла технология и ниска цена, енергийната им плътност е ниска и тяхната ефективност на зареждане и изхвърляне е сравнително ниска, като цяло между 75% и 85%.
В допълнение към типа на батерията, фактори като стареене на батерията, температура и скорост на изпускане на заряд също могат да окажат значително влияние върху ефективността на батерията. С увеличаването на времето за използване, химичните реакции вътре в батерията ще доведат до загуба на електродни материали и намаляване на работата, като по този начин ще намалят ефективността на зареждането и изхвърлянето на батерията. Проучванията показват, че когато батерията циклира до 1 0 00 пъти, нейната ефективност на зареждане и изхвърляне може да намалее с 5% -10%. Производителността на батериите също е силно чувствителна към температурните промени. В висока или ниска температурна среда вътрешното съпротивление на батериите ще се увеличи, което ще доведе до повишена загуба на енергия и намалена ефективност. Когато температурата е под 0 градуса, ефективността на зареждане и изхвърляне на литиево-йонни батерии може да намалее с 20% -30%. Прекомерната скорост на изпускане на заряд също може да изостри нагряването на батерията, влияещо върху живота и ефективността на батерията. Когато скоростта на зареждане на заряда достигне 2С, ефективността на батерията може да намалее с 10% -15%.
(2) Коефициенти на преобразуване на мощността
Преобразувателят за съхранение на енергия (PCS) е ключово оборудване за постигане на AC-DC преобразуване на електрическа енергия. По време на процеса на преобразуване на електрическа енергия, PCS неизбежно генерира определени загуби на енергия, което влияе пряко върху общата ефективност на системата за съхранение на енергия. Понастоящем ефективността на компютрите на пазара обикновено е между 95% и 98%. Въпреки че ефективността на компютрите постепенно се подобрява с непрекъснатото развитие на технологиите, все още има място за подобрение. Чрез оптимизиране на дизайна на веригата и приемането на нови захранващи устройства, загубата на енергия на компютри може да бъде допълнително намалена и ефективността му на конверсия може да бъде подобрена. Изследователският екип подобри топологичната структура на PCS, увеличавайки ефективността на конверсията си с 2% -3%, като ефективно повишава общата работа на системата за съхранение на енергия.
(3) Електрически връзки и фактори на веригата
В системите за съхранение на енергия възниква загуба на енергия, когато токът преминава през кабели и разпределителни уреди поради наличието на съпротивление. Според закона на Joule топлината, генерирана от тока, преминаваща през проводник, е пропорционална на квадрата на тока, съпротивлението на проводника и продължителността на тока. В мащабните системи за съхранение на енергия, поради големия ток, дори ако загубата на съпротивление е сравнително малка, той не може да бъде игнориран при натрупване. В 1 0 MW електроцентрала за съхранение на енергия, ако съпротивлението на линията е 0,1 Ω, а токът е 1000a, загубата на енергия на час достига 100kWh, което оказва значително влияние върху ефективността на системата за съхранение на енергия.
(4) Коефициенти на консумация на енергия на спомагателното оборудване
Системите за съхранение на енергия разчитат на спомагателно оборудване като климатични и охлаждащи системи за поддържане на стабилна работа по време на работа. Тези спомагателни устройства консумират определено количество електрическа енергия по време на работа, като по този начин намаляват общата ефективност на системата за съхранение на енергия. Особено в високотемпературни среди, за да се гарантира нормалната работа на батериите и други устройства, консумацията на енергия на климатичните системи ще се увеличи значително. През периода на висока температура през лятото потреблението на енергия на климатичната система в определена електроцентрала за съхранение на енергия може да представлява 30% -40% от общата консумация на енергия, което има значително отрицателно въздействие върху ефективността на системата за съхранение на енергия.
(5) Фактори на стратегията за проектиране и контрол на системата
Разумният дизайн на системата и оптимизираните стратегии за контрол могат да сведат до минимум загубата на енергия и да подобрят ефективността на системите за съхранение на енергия. Чрез точно прогнозиране на цените на електроенергията и промените в натоварването, оптимизиране на стратегиите за зареждане и изхвърляне, системите за съхранение на енергия могат да бъдат таксувани по време на ниски цени на електроенергията и да бъдат изхвърлени по време на високи цени на електроенергията, като по този начин се увеличат икономическите ползи. Междувременно разумният дизайн на разсейване на топлина и оптимизиране на системата за управление на батерията може ефективно да намали температурата на батерията и да подобри ефективността на батерията. Определено предприятие прие интелигентна система за управление, за да динамично коригира стратегиите за зареждане и зареждане на системата за съхранение на енергия въз основа на цените на електроенергията в реално време и данните за натоварването, което подобри ефективността на системата за съхранение на енергия с 8% -10%, като същевременно намалява експлоатационните разходи.
Стратегии за оптимизация за подобряване на ефективността
(1) Насоки за технологична иновация
В пътуването на технологичните иновации подобряването на технологията на батерията несъмнено е ключов пробив за повишаване на ефективността на системите за съхранение на енергия. През последните години батериите с твърдо състояние привлякоха много внимание като изключително обещаваща нова технология на батерията. В сравнение с традиционните течни батерии, твърдото батерии използват твърди електролити, които имат по-висока енергийна плътност, по-бързо зареждане и скорост на изхвърляне и по-добра безопасност. Изследванията показват, че енергийната плътност на батериите с твърдо състояние може да бъде увеличена с 30% -50% в сравнение с традиционните литиево-йонни батерии, което означава, че батериите от твърдо състояние могат да съхраняват повече енергия със същия обем и тегло и да имат по-малка загуба на енергия и по-висока ефективност по време на зареждане и разрязване. Понастоящем много изследователски институции и предприятия увеличават инвестициите си в изследванията и разработването на батерии в твърдо състояние. Някои продукти на батерията в твърдо състояние са влезли в експерименталния етап и се очаква да постигнат търговско приложение през следващите няколко години, като доведоха качествен скок към подобряването на ефективността на системите за съхранение на енергия.
Обновяването на технологията за съхранение на енергия (PCS) също е важна посока за подобряване на ефективността на системите за съхранение на енергия. С непрекъснатото развитие на технологията на електрониката по електроника, продължават да се появяват нови видове устройства за захранване и алгоритми за управление. Захранващите устройства на силициевия карбид (SIC) имат предимства като високо съпротивление на напрежението, ниско съпротивление и високочестотни характеристики. В сравнение с традиционните енергийни устройства, базирани на силиций, те могат значително да намалят загубата на енергия на компютри в процеса на преобразуване на електрическа енергия и да подобрят ефективността на конверсия. Някои компютри, използващи устройства за захранване на силиконов карбид, постигнаха ефективност на конверсия от над 98%, което е 2-3 процентни пункта по -висока от традиционните компютри. Оптимизирането на алгоритъма на контрола на PCS, като използването на интелигентен алгоритъм за управление на MPPT (максимално проследяване на мощността), може по -точно да проследи максималната точка на мощност на фотоволтаичния масив, да подобри скоростта на използване на фотоволтаичното производство на енергия и косвено да подобри ефективността на системата за съхранение на енергия.
(2) Оптимизация на дизайна на системата
От гледна точка на дизайна на системата, разумният избор на оборудване и оформление са важни връзки за намаляване на загубата на енергия и подобряване на ефективността на системите за съхранение на енергия. По отношение на избора на батерията е необходимо цялостно да се разгледат фактори като тип батерия, капацитет, характеристики на зареждане и изхвърляне, продължителност на живота и разходи. За някои сценарии на приложение, които изискват висока енергийна плътност, като електрически превозни средства и преносими електронни устройства, литиево-йонните батерии са идеален избор; За някои мащабни сценарии за съхранение на енергия, чувствителни към разходите, като съхранение на енергия в мрежата и разпределено съхранение на енергия, батерии с нискотарифни батерии като оловни въглеродни батерии и батерии на потока имат определени предимства. По отношение на оформлението на оборудването е необходимо да се съкрати дължината на кабелите, доколкото е възможно, за да се намали загубата на енергия, причинена от устойчивостта на линията. Поставете батерията и компютрите в близост до товара, за да намалите загубата на енергия по време на трансмисията на тока. Разумният дизайн на разсейване на топлина също е от решаващо значение. Доброто разсейване на топлината може да намали работната температура на батериите и устройствата и да подобри тяхната производителност и ефективност. Използването на технологията за течно охлаждане, в сравнение с традиционното охлаждане на въздуха, може по -ефективно да намали температурата на батерията и да подобри зареждането на батерията и ефективността на изхвърляне.
Оптимизирането на стратегиите за контрол е ключът към постигането на ефективно действие на системите за съхранение на енергия. Чрез въвеждане на интелигентна система за управление, стратегиите за зареждане и зареждане на системата за съхранение на енергия могат да бъдат динамично коригирани въз основа на информация в реално време като цени на електроенергия, товари и състояние на батерията, като се постигне максимални икономически ползи и ефективност. По време на периоди на ниски цени на електроенергията системите за съхранение на енергия зареждат при по -ниска енергия, за да намалят загубата на енергия по време на процеса на зареждане; По време на пиковите периоди на цените на електроенергията, изхвърлянето на по -висока мощност за подобряване на икономическата ефективност. Според състоянието на батерията в реално време, като оставаща мощност, здравословно състояние и т.н., динамично регулирайте параметрите за зареждане и изхвърляне, за да се избегне презареждане и свръхзареждане на батерията, удължете живота на батерията и подобряване на ефективността на системата за съхранение на енергия.
(3) Укрепване на оперативното управление
Укрепването на оперативното управление е важна гаранция за осигуряване на ефективното действие на системите за съхранение на енергия. Мониторингът в реално време на работното състояние на системата за съхранение на енергия може да открие своевременно потенциални проблеми и грешки, да предприеме съответните мерки за справяне с тях, да се избегне проблема от ескалиране и по този начин да подобри надеждността и ефективността на системата за съхранение на енергия. Чрез инсталирането на устройства за мониторинг, мониторинг в реално време на параметрите на батерията като напрежение, ток, температура, SOC (състояние на заряд) и използване на голям анализ на данни и технология за изкуствен интелект за анализ и прогнозиране на данни за наблюдение, проблеми като стареене и повреда на батерията могат да бъдат открити предварително.
Редовната поддръжка и поддръжка също са от ключово значение за осигуряването на ефективната работа на системите за съхранение на енергия. Редовните тестове, балансиране и поддръжка на батерии могат да удължат живота си и да подобрят тяхната производителност и ефективност. Редовно проверявайте, почиствайте и поддържайте компютри и друго оборудване, за да гарантирате нормалната им работа и да намалите загубата на енергия, причинена от повреда на оборудването.
Укрепването на обучението на персонала, подобряването на професионалните умения и нивото на управление на операторите също е от голямо значение за повишаване на ефективността на системите за съхранение на енергия. Операторите трябва да са запознати с принципа на работа, оперативните процедури и точки за поддръжка на системите за съхранение на енергия и да могат да работят и поддържат правилно системата за съхранение на енергия, за да избегнат загуба на енергия и повреда на оборудването, причинени от неправилна работа. Укрепване на обучението по безопасност на операторите, повишаване на тяхната информираност за безопасността и осигурете безопасното действие на системите за съхранение на енергия.