ذخیره سازی انرژی: تعاریف و مسیرهای فنی (بسیار دقیق)

ذخیره انرژی: تعاریف و مسیرهای فنی (فوق العاده دقیق)

(1) تعریف ذخیره انرژی

ذخیره انرژی به فرآیند ذخیره انرژی از طریق رسانه یا تجهیزات و آزادسازی آن در صورت نیاز اشاره دارد. از طریق کنترل شارژ و دشارژ انعطاف پذیر، تطابق تولید و مصرف انرژی در زمان و مکان را متوجه می شود و به عنوان پایه ای برای انعطاف پذیری سیستم عمل می کند.

ذخیره انرژی یک فناوری حیاتی و تجهیزات اساسی است که زیربنای سیستم قدرت جدید است. این می تواند خدمات متعددی را برای عملیات شبکه ارائه دهد، از جمله تراشیدن اوج، تنظیم فرکانس، منبع تغذیه آماده به کار، راه اندازی سیاه و پشتیبانی پاسخ به تقاضا، که به عنوان یک اقدام حیاتی برای بهبود انعطاف پذیری، اقتصاد و ایمنی سیستم برق سنتی عمل می کند. این می تواند ظرفیت جذب انرژی های تجدیدپذیر مانند نیروی باد و خورشید را به میزان قابل توجهی افزایش دهد، از تولید برق توزیع شده و ریزشبکه ها پشتیبانی کند و به عنوان یک فناوری کلیدی عمل کند که باعث تغییر انرژی اولیه از سوخت های فسیلی به انرژی های تجدیدپذیر می شود. علاوه بر این، ذخیره انرژی اشتراک آزاد و تجارت انعطاف پذیر تولید و مصرف انرژی و همچنین هماهنگی چند انرژی را تسهیل می کند. این پایه اصلی برای ایجاد اینترنت انرژی، پیشبرد اصلاحات سیستم قدرت و پرورش اشکال جدید صنعت انرژی را تشکیل می دهد.

(II) مسیرهای فنی ذخیره انرژی

با توجه به نحوه ذخیره انرژی، ذخیره انرژی را می توان به پنج دسته تقسیم کرد: ذخیره انرژی مکانیکی، ذخیره انرژی الکترومغناطیسی، ذخیره انرژی الکتروشیمیایی، ذخیره انرژی حرارتی و ذخیره انرژی هیدروژن. در میان آنها، ذخیره انرژی مکانیکی عمدتاً شامل ذخیره سازی هیدرولیک پمپ شده، ذخیره سازی انرژی هوای فشرده، ذخیره انرژی چرخ طیار و غیره است. ذخیره انرژی الکترومغناطیسی عمدتاً شامل ابرخازن ها و ذخیره انرژی مغناطیسی ابررسانا است. ذخیره انرژی الکتروشیمیایی عمدتاً شامل باتری های لیتیوم یون، باتری های سرب اسید، باتری های جریان، باتری های سدیم-گوگرد و غیره است.

با توجه به نیازهای عملکردی سناریوهای کاربردی به چهار دسته اصلی تقسیم می شود: فناوری ذخیره انرژی ظرفیت گرا، فناوری ذخیره انرژی انرژی محور، فناوری ذخیره انرژی انرژی محور و فناوری ذخیره سازی انرژی پشتیبان. به طور کلی، چهار دسته ظرفیت گرا (≥4 ساعت)، انرژی گرا (تقریباً 1 تا 2 ساعت)، توان محور (≤30 دقیقه) و پشتیبان (≥15 دقیقه) هستند.

(III) شاخص های فنی ذخیره انرژی

شاخص‌های فنی کلیدی فناوری ذخیره‌سازی انرژی عمدتاً شامل چگالی انرژی، چگالی توان، نرخ شارژ-تخلیه، راندمان ذخیره‌سازی انرژی، عمر چرخه، زمان پاسخ و غیره است.
چگالی انرژی (Wh/kg): به انرژی ذخیره شده توسط یک باتری در واحد جرم اشاره دارد و 1 وات ساعت برابر با 3600 ژول (J) انرژی است. چگالی انرژی توسط خواص مواد باتری ها تعیین می شود. به عنوان مثال، چگالی انرژی باتری های اسید سرب معمولی تقریباً 40 وات ساعت بر کیلوگرم است.
چگالی توان (W/kg): به نرخی اطلاق می‌شود که یک باتری در واحد جرم می‌تواند انرژی را در حین دشارژ تولید کند. چگالی توان نیز توسط خواص مواد تعیین می شود، و هیچ ارتباط مستقیمی بین چگالی توان و چگالی انرژی وجود ندارد - چگالی انرژی بیشتر به معنای چگالی توان بالاتر نیست. در واقع، چگالی توان توانایی سرعت یک باتری، یعنی حداکثر جریانی که باتری می‌تواند در آن تخلیه شود را توصیف می‌کند. چگالی توان برای تحقیق و توسعه باتری ها و وسایل نقلیه الکتریکی حیاتی است. چگالی توان بالا به خودروهای الکتریکی امکان می دهد تا به سرعت شتاب بگیرند. چگالی توان باتری‌های سرب اسیدی معمولی معمولاً از ده‌ها تا صدها وات بر کیلوگرم متغیر است که نشان‌دهنده عملکرد ضعیف آن‌ها در دشارژ با نرخ بالا است، در حالی که باتری‌های لیتیوم یون در حال حاضر می‌توانند به چگالی توان چند کیلووات بر کیلوگرم دست یابند.
نرخ شارژ-تخلیه: نرخ شارژ-تخلیه = جریان شارژ-دشارژ / ظرفیت نامی. نماد "C" برای نشان دادن قابلیت سرعت شارژ و دشارژ باتری استفاده می شود، که در آن 1C نشان دهنده جریان مورد نیاز برای تخلیه کامل باتری در یک ساعت است.
راندمان ذخیره انرژی: به نسبت مقدار الکتریکی ذخیره شده توسط یک دستگاه ذخیره انرژی به انرژی ورودی اشاره دارد.