Хранение энергии: определения и технические пути (ультраподробно)

Хранение энергии: определения и технические пути (очень подробно)

(1) Определение хранения энергии

Хранение энергии относится к процессу хранения энергии с помощью носителей или оборудования и ее высвобождения при необходимости. Благодаря гибкому управлению зарядкой и разрядкой он обеспечивает согласование производства и потребления энергии во времени и пространстве, что служит основой для гибкости системы.

Хранение энергии — это жизненно важная технология и базовое оборудование, лежащее в основе новой энергосистемы. Он может предоставлять множество услуг для работы сети, включая снижение пиковых нагрузок, регулирование частоты, резервное электропитание, аварийный запуск и поддержку реагирования на спрос, выступая в качестве важной меры для повышения гибкости, экономичности и безопасности традиционной энергосистемы. Он может значительно повысить поглощающую способность возобновляемых источников энергии, таких как энергия ветра и солнца, поддерживать распределенное производство электроэнергии и микросети, а также выступать в качестве ключевой технологии, способствующей переходу первичной энергии от ископаемого топлива к возобновляемым источникам энергии. Более того, хранение энергии способствует открытому обмену и гибкой торговле производством и потреблением энергии, а также координации нескольких видов энергии. Он представляет собой основу для создания энергетического Интернета, продвижения реформы энергосистемы и развития новых форм энергетической отрасли.

(II) Технические пути хранения энергии

В зависимости от способа хранения энергии накопители энергии можно разделить на пять категорий: накопители механической энергии, накопители электромагнитной энергии, накопители электрохимической энергии, накопители тепловой энергии и накопители водородной энергии. Среди них накопители механической энергии в основном включают гидроаккумуляторы, накопители энергии сжатого воздуха, накопители энергии маховика и так далее; накопители электромагнитной энергии в основном включают суперконденсаторы и сверхпроводящие накопители магнитной энергии; Электрохимические накопители энергии в основном включают литий-ионные батареи, свинцово-кислотные батареи, проточные батареи, натрий-серные батареи и так далее.

Он разделен на четыре основные категории в соответствии с функциональными требованиями сценариев применения: технология хранения энергии с ориентацией на мощность, технология хранения энергии с ориентацией на энергию, технология хранения энергии с ориентацией на мощность и технология резервного хранения энергии. Как правило, выделяются четыре категории: ориентированные на мощность (≥4 часов), энергоориентированные (приблизительно 1–2 часа), ориентированные на мощность (≤30 минут) и резервные (≥15 минут).

(III) Технические показатели хранения энергии

Ключевые технические показатели технологии хранения энергии в основном включают плотность энергии, плотность мощности, скорость заряда-разряда, эффективность хранения энергии, срок службы, время отклика и так далее.
Плотность энергии (Втч/кг): относится к энергии, запасенной батареей на единицу массы, а 1 Втч равен 3600 Джоулям (Дж) энергии. Плотность энергии определяется свойствами материала батарей; например, плотность энергии обычных свинцово-кислотных аккумуляторов составляет примерно 40 Втч/кг.
Плотность мощности (Вт/кг): Это относится к скорости, с которой батарея на единицу массы может выдавать энергию во время разрядки. Плотность мощности также определяется свойствами материала, и прямой корреляции между плотностью мощности и плотностью энергии нет — более высокая плотность энергии не означает более высокую плотность мощности. Фактически, плотность мощности описывает скоростную способность батареи, а именно максимальный ток, при котором батарея может разряжаться. Плотность мощности имеет решающее значение для исследований и разработок аккумуляторов и электромобилей. Высокая удельная мощность позволяет электромобилям быстро ускоряться. Плотность мощности обычных свинцово-кислотных аккумуляторов обычно колеблется от десятков до сотен ватт на килограмм, что указывает на их низкую производительность при высокой скорости разряда, тогда как литий-ионные аккумуляторы в настоящее время могут достигать плотности мощности в несколько киловатт на килограмм.
Скорость заряда-разряда: Скорость заряда-разряда = ток заряда-разряда / номинальная емкость. Символ «C» используется для обозначения скорости зарядки и разрядки аккумулятора, где 1C представляет ток, необходимый для полной разрядки аккумулятора в течение одного часа.
Эффективность накопления энергии: это отношение количества электроэнергии, запасенной устройством накопления энергии, к входной энергии.