Sistem za shranjevanje energije - novo energijsko središče
Skozi globalnega trenda k energijskemu prehodu so sistemi za shranjevanje energije postali ključna sila pri tej preobrazbi, saj igrajo nenadomestljivo vlogo. Obnovljivi viri energije, kot sta veter in sončna energija, čeprav čisti in neizčrpni, imajo naravno slabost - nestabilno proizvodnjo energije. Kot primer vzemite sončno energijo, ko ponoči ni svetlobe, bo prekinjena proizvodnja električne energije; Vetrna energija se lahko občasno razlikuje tudi zaradi sprememb velikosti vetra. Na tej točki je sistem za shranjevanje energije podoben "super napajalni banki", ki shrani energijo, ko je presežek, in jo sprošča, kadar ni dovolj, učinkovito rešuje prekinitvene in nihajoče težave obnovljive energije in močno izboljša učinkovitost porabe energije.
Po ustreznih podatkih se je po uvedbi sistemov za shranjevanje energije hitrost izkoriščenosti obnovljive energije na nekaterih območjih povečala za več kot 15%, pojav omejevanja vetra in sončne energije pa se je znatno zmanjšala. Kot primer jemanje vetrne elektrarne na severozahodu Kitajske, preden je bila opremljena s sistemi za shranjevanje energije, je bila zaradi nestabilnosti vetrne energije zapravljena velika količina električne energije, stopnja opuščanja vetra pa do 15%. Po namestitvi sistema za shranjevanje energije se je stopnja zmanjšanja vetra zmanjšala na 5%, kar je znatno izboljšalo učinkovitost porabe energije. Sistemi za shranjevanje energije so pokazali tudi izjemne zmogljivosti pri uravnoteženju napajanja in povpraševanja ter lajšanju tlaka omrežja. Med največjimi obdobji porabe električne energije sistem za shranjevanje energije sprošča shranjeno električno energijo, da dopolni nezadostno električno omrežje; V obdobjih nizke porabe električne energije lahko shrani tudi presežno elektriko, da se izogne energijskim odpadkom. Raziskave so pokazale, da tehnologija shranjevanja energije lahko zmanjša največjo obremenitev električnega omrežja za 10% -15%, kar učinkovito poveča stabilnost električnega omrežja.
Iz teh podatkov in primerov ni težko razbrati, da učinkovitost sistemov za shranjevanje energije neposredno vpliva na to, ali lahko v celoti igrajo svojo vlogo in močno vplivajo na proces preobrazbe energije. Zato je vključitev v dejavnike, ki vplivajo na učinkovitost sistemov za shranjevanje energije in iskanje učinkovitih metod optimizacije, postala nujna naloga na energetskem področju.
Večdimenzionalna analiza učinkovitosti sistema za shranjevanje energije
Učinkovitost sistema za shranjevanje energije se preprosto nanaša na razmerje med izhodno energijo in vhodno energijo med postopkom shranjevanja in sproščanja energije. To razmerje se morda zdi preprosto, vendar vsebuje ogromno energetsko skrivnost in je jedro kazalnik za merjenje zmogljivosti sistemov za shranjevanje energije. Ima ključno vlogo na področju shranjevanja in uporabe energije.
Z vidika izboljšanja učinkovitosti porabe energije učinkovitost sistemov za shranjevanje energije neposredno določa stopnjo izgube energije med postopki shranjevanja in pretvorbe. Večja je učinkovitost, manjša je izguba energije med skladiščenjem in sproščanjem, več energije pa je mogoče učinkovito porabiti, s čimer se izboljša učinkovitost uporabe celotnega energetskega sistema. V nekaterih vetrnih elektrarnah in fotovoltaičnih elektrarnah, opremljenih z učinkovitimi sistemi za shranjevanje energije, se je učinkovitost porabe energije povečala za 20% -30%, kar pomeni, da se več vetra in sončne energije pretvori v uporabno elektriko, kar zmanjšuje energetske odpadke.
Učinkovitost sistemov za shranjevanje energije je ključnega pomena tudi za zagotavljanje stabilne oskrbe z energijo. V elektroenergetskem sistemu se povpraševanje po obremenitvi nenehno spreminja, sistem za shranjevanje energije pa je kot "stabilizator". Z učinkovitim postopkom polnjenja in praznjenja hrani električno energijo v obdobjih z nizkim povpraševanjem in sprošča elektriko v obdobjih z velikim povpraševanjem, kar učinkovito uravnoteži oskrbo z električno energijo in povpraševanje ter zagotavlja stabilnost napajanja. Po ustreznih podatkih, ko se učinkovitost sistemov za shranjevanje energije poveča za 10%, lahko indeks stabilnosti električnega omrežja izboljšamo za 15%-20%, kar močno zmanjša verjetnost izpadov električne energije, ki jih povzročajo napajalni in povpraševanje.
Ključni dejavniki, ki vplivajo na učinkovitost
Na učinkovitost sistemov za shranjevanje energije vpliva množica prepletenih dejavnikov, ki delujejo skupaj kot natančne prestave pri delovanju sistema za shranjevanje energije. Poglobite se v te ključne dejavnike.
(1) Faktor baterije
Kot temeljna komponenta sistemov za shranjevanje energije ima zmogljivost baterij odločno vpliva na učinkovitost sistemov za shranjevanje energije. Različne vrste baterij imajo pomembne razlike v učinkovitosti učinkovitosti zaradi svojih kemijskih značilnosti in strukturne zasnove. Litijeve ionske baterije so v številnih aplikacijah za shranjevanje energije zelo naklonjene zaradi visoke gostote energije in visoke učinkovitosti polnjenja in praznjenja, saj učinkovitost polnjenja in izpuščanja običajno dosežejo 90% -95%. Čeprav imajo svinčene kisline zrele tehnologije in nizke stroške, je njihova gostota energije nizka, njihova učinkovitost polnjenja in odvajanja pa je razmeroma nizka, na splošno med 75% in 85%.
Poleg vrste baterije lahko dejavniki, kot so staranje akumulatorja, temperatura in hitrost praznjenja naboja, pomembno vplivajo tudi na učinkovitost baterije. Ko se čas uporabe povečuje, bodo kemične reakcije znotraj baterije privedle do izgube elektrodnih materialov in zmanjšanja zmogljivosti, s čimer se zmanjšajo učinkovitost polnjenja in izpusta baterije. Študije so pokazale, da se lahko baterija do 1 0 00 krat, njegova učinkovitost polnjenja in odvajanja se zmanjša za 5% -10%. Učinkovitost baterij je tudi zelo občutljiva na temperaturne spremembe. V okolju z visoko ali nizko temperaturo se bo povečala notranja odpornost baterij, kar bo povzročilo večjo izgubo energije in zmanjšano učinkovitost. Ko je temperatura pod 0 stopinj, se lahko učinkovitost polnjenja in izpusta litij-ionskih baterij zmanjša za 20% -30%. Prekomerna hitrost praznjenja naboja lahko tudi poslabša segrevanje baterije, kar vpliva na življenjsko dobo in učinkovitost baterije. Ko stopnja praznjenja naboja doseže 2C, se lahko učinkovitost baterije zmanjša za 10% -15%.
(2) Faktorji pretvorbe moči
Pretvornik za shranjevanje energije (PCS) je ključna oprema za doseganje AC-DC pretvorbe električne energije. Med postopkom pretvorbe električne energije PCS neizogibno ustvarja nekatere izgube energije, kar neposredno vpliva na splošno učinkovitost sistema za shranjevanje energije. Trenutno je učinkovitost osebnih računalnikov na trgu na splošno med 95% in 98%. Čeprav se učinkovitost osebnih računalnikov postopoma izboljšuje z nenehnim napredkom tehnologije, je še vedno nekaj prostora za izboljšave. Z optimizacijo zasnove vezja in sprejemanjem novih napajalnih naprav lahko izgubo PCS še dodatno zmanjšamo in njegovo učinkovitost pretvorbe lahko izboljšamo. Raziskovalna skupina je izboljšala topološko strukturo PCS in povečala učinkovitost pretvorbe za 2% -3%, kar je učinkovito povečalo celotno učinkovitost sistema za shranjevanje energije.
(3) Električni priključki in faktorji vezja
V sistemih za shranjevanje energije se izguba energije pojavi, ko tok preide skozi kable in stikalo zaradi prisotnosti upora. V skladu z Joulovim zakonom je toplota, ki jo ustvarja tok skozi prevodnik, sorazmerna s kvadratom toka, upornost prevodnika in trajanje toka. V obsežnih sistemih za shranjevanje energije zaradi velikega toka, tudi če je izguba upora sorazmerno majhna, je ni mogoče prezreti, ko se nabere. V elektronski postaji 1 0 MW Energy Shranjevanje energije, če je upornost 0,1 Ω in je tok 1000A, izguba energije na uro doseže 100kWh, kar pomembno vpliva na učinkovitost sistema za shranjevanje energije.
(4) Faktorji porabe energije pomožne opreme
Sistemi za shranjevanje energije se za ohranjanje stabilnega delovanja med delovanjem zanašajo na pomožno opremo, kot so klimatska naprava in hladilni sistemi. Te pomožne naprave med delovanjem porabijo določeno količino električne energije in s tem zmanjšajo celotno učinkovitost sistema za shranjevanje energije. Zlasti v visokotemperaturnih okoljih, da bi zagotovili normalno delovanje baterij in drugih naprav, se bo poraba energije klimatskih sistemov znatno povečala. V obdobju visoke temperature poleti lahko poraba energije klimatske naprave v določeni elektrarni na energijo predstavlja 30% -40% celotne porabe energije, kar pomembno negativno vpliva na učinkovitost sistema za shranjevanje energije.
(5) Dejavniki strategije za oblikovanje in nadzor sistema
Razumno oblikovanje sistema in optimizirane kontrolne strategije lahko zmanjšajo izgubo energije in izboljšajo učinkovitost sistemov za shranjevanje energije. Z natančno napovedovanjem cen električne energije in spreminjanjem obremenitve, optimizacijo strategij polnjenja in odvajanja se lahko sisteme za shranjevanje energije zaračunajo med nizkimi cenami električne energije in odvajajo med visokimi cenami električne energije, s čimer se povečajo gospodarske koristi. Medtem lahko razumna zasnova disipacije toplote in optimizacija sistema za upravljanje baterij učinkovito zniža temperaturo baterije in izboljša učinkovitost baterije. Določeno podjetje je sprejelo inteligenten nadzor nad krmilnim sistemom za dinamično prilagajanje strategij za polnjenje in odvajanje sistema za shranjevanje energije, ki temeljijo na cenah električne energije v realnem času in podatkov o obremenitvi, kar je izboljšalo učinkovitost sistema za shranjevanje energije za 8% -10%.
Optimizacijske strategije za izboljšanje učinkovitosti
(1) Tehnološka usmeritev
Na poti tehnoloških inovacij je izboljšanje tehnologije baterij nedvomno ključni preboj pri izboljšanju učinkovitosti sistemov za shranjevanje energije. V zadnjih letih so baterije v trdnih stanju pritegnile veliko pozornosti kot zelo obetavna nova tehnologija baterij. V primerjavi s tradicionalnimi tekočimi baterijami v trdnih baterijah uporabljajo trdne elektrolite, ki imajo večjo gostoto energije, hitrejše polnjenje in hitrost odvajanja ter boljšo varnost. Raziskave so pokazale, da se lahko gostota energije baterij v trdnih stanju poveča za 30% -50% v primerjavi s tradicionalnimi litij-ionskimi baterijami, kar pomeni, da lahko v trdnih baterijah shrani več energije z enako količino in težo ter imajo manj izgube energije in večjo učinkovitost med polnjenjem in odvajanjem. Trenutno številne raziskovalne ustanove in podjetja povečujejo svoje naložbe v raziskave in razvoj baterij v trdnih stanju. Nekateri izdelki iz baterij v trdnem stanju so vstopili v eksperimentalno fazo in naj bi v naslednjih nekaj letih dosegli komercialno uporabo, kar bo prineslo kvalitativni preskok k izboljšanju učinkovitosti sistemov za shranjevanje energije.
Pomembna smer je tudi tehnologija nadgradnje energije za shranjevanje (PCS) za izboljšanje učinkovitosti sistemov za shranjevanje energije. Z nenehnim razvojem tehnologije Power Electronics se še naprej pojavljajo nove vrste napajalnih naprav in algoritmov za nadzor. Naprave za silicijeve karbide (SIC) imajo prednosti, kot so visoka napetostna odpornost, nizka odpornost in visokofrekvenčne značilnosti. V primerjavi s tradicionalnimi električnimi napravami, ki temeljijo na siliciju, lahko znatno zmanjšajo izgubo energije PCS v procesu pretvorbe električne energije in izboljšajo učinkovitost pretvorbe. Nekateri računalniki z uporabo silicijevih karbidnih naprav so dosegli učinkovitost pretvorbe nad 98%, kar je 2-3 odstotne točke, višje od tradicionalnih osebnih računalnikov. Optimizacija krmilnega algoritma PC -jev, na primer z uporabo inteligentnega algoritma za nadzor inteligentnega MPPT (največje napajalne točke), lahko natančneje sledi največji moči fotonapetostne matrike, izboljša hitrost uporabe fotovoltaične proizvodnje energije in posredno poveča učinkovitost sistema za shranjevanje energije.
(2) Optimizacija sistema
Z vidika zasnove sistema sta razumna izbira in postavitev opreme pomembna povezava pri zmanjšanju izgube energije in izboljšanju učinkovitosti sistemov za shranjevanje energije. Glede na izbiro baterije je treba celovito upoštevati dejavnike, kot so vrsta baterije, zmogljivost, lastnosti polnjenja in odvajanja, življenjska doba in stroški. Za nekatere scenarije uporabe, ki zahtevajo visoko energijsko gostoto, kot so električna vozila in prenosne elektronske naprave, so litij-ionske baterije idealna izbira; Za nekatere stroškovno občutljive scenarije za shranjevanje energije, kot so shranjevanje energije omrežja in porazdeljena shranjevanje energije, imajo poceni baterije, kot so svinčene ogljikove baterije in baterije pretoka, določene prednosti. Glede na postavitev opreme je treba čim bolj skrajšati dolžino kablov, da se zmanjša izguba energije, ki jo povzroča odpornost proti liniji. Postavite baterijo in računalnike v bližini obremenitve, da zmanjšate izgubo energije med trenutnim prenosom. Ključnega pomena je tudi razumna zasnova disipacije toplote. Dobra odvajanje toplote lahko zniža delovno temperaturo baterij in naprav ter izboljša njihovo delovanje in učinkovitost. Uporaba tehnologije tekočega hlajenja v primerjavi s tradicionalnim zračnim hlajenjem lahko učinkoviteje zmanjša temperaturo baterije in izboljša polnjenje baterije in učinkovitost odvajanja.
Optimizacija kontrolnih strategij je ključna za doseganje učinkovitega delovanja sistemov za shranjevanje energije. Z uvedbo inteligentnega krmilnega sistema je mogoče strategije polnjenja in odvajanja sistema za shranjevanje energije dinamično prilagoditi na podlagi informacij v realnem času, kot so cene električne energije, obremenitve in status baterije, kar dosega največje gospodarske koristi in učinkovitost. V obdobjih nizkih cen električne energije se sistemi za shranjevanje energije zaračunavajo pri manjši moči, da se zmanjša izguba energije med postopkom polnjenja; Med največjimi cenami električne energije se odvaja z večjo močjo za izboljšanje gospodarske učinkovitosti. Glede na stanje v realnem času baterije, kot so preostala moč, zdravstveno stanje itd.
(3) krepitev operativnega upravljanja
Krepitev operativnega upravljanja je pomembno jamstvo za zagotavljanje učinkovitega delovanja sistemov za shranjevanje energije. Spremljanje v realnem času obratovalnega stanja sistema za shranjevanje energije lahko pravočasno odkrije potencialne težave in napake, sprejme ustrezne ukrepe za reševanje, preprečite težavo pred stopnjevanjem in s tem izboljšajo zanesljivost in učinkovitost sistema za shranjevanje energije. Z namestitvijo inteligentnih naprav za spremljanje v realnem času spremljanje baterijskih parametrov, kot so napetost, tok, temperatura, SOC (stanje naboja), ter z uporabo velikih analiz podatkov in tehnologije umetne inteligence za analizo in napovedovanje spremljanja podatkov, kot sta staranje baterij in okvara, je mogoče vnaprej zaznati, vzdrževanje in zamenjavo pa je mogoče pravočasno izvesti.
Redno vzdrževanje in vzdrževanje sta ključna tudi za zagotavljanje učinkovitega delovanja sistemov za shranjevanje energije. Redno testiranje, uravnoteženje in vzdrževanje baterij lahko podaljšajo življenjsko dobo in izboljšajo njihovo delovanje in učinkovitost. Redno preverjajte, čistijo in vzdržujejo računalnike in drugo opremo, da zagotovite njihovo normalno delovanje in zmanjšate izgubo energije, ki jo povzročajo okvare opreme.
Krepitev usposabljanja osebja, izboljšanje poklicnih spretnosti in ravni upravljanja upravljavcev je prav tako velik pomen za izboljšanje učinkovitosti sistemov za shranjevanje energije. Operaterji morajo biti seznanjeni z delovnim načelom, operativnimi postopki in vzdrževalnimi točkami sistemov za shranjevanje energije ter biti sposobni pravilno upravljati in vzdrževati sistem za shranjevanje energije, da se prepreči izguba energije in okvaro opreme, ki jo povzroča nepravilno delovanje. Okrepite varnostno usposabljanje za operaterje, izboljšajte njihovo varnost in zagotovite varno delovanje sistemov za shranjevanje energije.