تطبيقات متنوعة لبطاريات الليثيوم في أنظمة تخزين الطاقة: تحليل شامل

في ظل موجة ثورة الطاقة ، أصبحت أنظمة تخزين الطاقة العنصر الأساسي لتحقيق استخدام الطاقة الفعال وضمان إمدادات الطاقة المستقرة. تستخدم بطاريات الليثيوم ، مع خصائص أداءها الممتازة ، على نطاق واسع في سيناريوهات تخزين الطاقة المختلفة ، مدمجة بعمق في جوانب مختلفة من إنتاج الطاقة ونقلها والاستهلاك ، مما يجلب فوائد كبيرة إلى مجالات مختلفة.

1 جانب توليد الطاقة: المساعدة في الاستهلاك الفعال للطاقة المتجددة

(1) تخزين طاقة محطة الطاقة الكهروضوئية: تقلبات الطاقة التنعيم وتحسين استقرار توليد الطاقة

يتأثر توليد الطاقة الكهروضوئية بعوامل مثل شدة الضوء وتغيرات الطقس ، مما يؤدي إلى انقطاع كبير وتقلب في طاقة الإنتاج ، مما يشكل تحديات لتكامل الشبكة. يمكن لمجموعة نظام تخزين طاقة بطارية الليثيوم ومحطة الطاقة الكهروضوئية أن ينعم بشكل فعال تقلبات الطاقة. عندما يكون هناك أشعة الشمس الكافية خلال اليوم ، عندما تكون طاقة الإخراج لمحطة الطاقة الكهروضوئية أعلى من الطلب على حمل الشبكة ، فإن نظام تخزين طاقة بطارية الليثيوم يخزن الكهرباء الزائدة ؛ عندما تضعف الإضاءة أو يظهر الغطاء السحابي ، مما يسبب انخفاضًا في الطاقة الكهروضوئية ، فإن نظام تخزين الطاقة يطلق الطاقة الكهربائية لتكملة فجوة الطاقة وضمان طاقة إخراج مستقرة لمحطة الطاقة الكهروضوئية. على سبيل المثال ، في محطة توليد الطاقة الكهروضوئية الكبيرة في غرب الصين ، تم تثبيت نظام تخزين طاقة بطارية الليثيوم بسعة 10 ميجاوات/20 ميجاوات. من خلال مراقبة التشغيل الفعلية ، تم تخفيض نطاق تقلب الطاقة في محطة الطاقة الكهروضوئية من ± 20 ٪ إلى ± 5 ٪ في الطقس الغائم ، مما يؤدي بشكل فعال إلى تحسين استقرار الطاقة الكهروضوئية وإرسالها بشكل فعال.

(2) تخزين طاقة الرياح: الاستجابة للتغيرات في سرعة الرياح وتحسين كفاءة استخدام طاقة الرياح

يواجه توليد طاقة الرياح أيضًا مشكلة تقلبات الطاقة الناجمة عن سرعات الرياح غير المستقرة ، ويتم إنشاء تيارات الطفرة الكبيرة عند بدء وتوقف توربينات الرياح. يمكن أن أنظمة تخزين طاقة بطارية الليثيوم يمكن أن تخزن الطاقة الكهربائية عندما تكون سرعات الرياح مرتفعة وتتجاوز الطاقة الناتجة عن توربينات الرياح قدرة الشبكة ، وتطلق الطاقة الكهربائية عندما تكون سرعات الرياح منخفضة للغاية أو تفشل توربينات الرياح وإغلاقها ، مع الحفاظ على استمرارية إنتاج الطاقة. في الوقت نفسه ، من خلال تنظيم الطاقة أثناء عملية البدء والإيقاف للمروحة من خلال نظام تخزين الطاقة ، يمكن تقليل تأثير التيار ، ويمكن حماية معدات المروحة ، ويمكن تمديد عمر الخدمة. في مزرعة للرياح البحرية الساحلية ، تم تثبيت جهاز تخزين طاقة بطارية الليثيوم 20 ميجاوات/40 ميجاوات ، مما يقلل من معدل التخلي عن الرياح في مزرعة الرياح من 15 ٪ إلى حوالي 5 ٪ ، مما يؤدي إلى تحسين استخدام طاقة الرياح بشكل كبير وتعزيز الفوائد الاقتصادية والاجتماعية لمزرعة الرياح.

جانب الشبكة: تعزيز استقرار الشبكة والموثوقية

(1) ذروة الحلق وتنظيم التردد: تخفيف اختلاف وادي الذروة لاستهلاك الكهرباء وضمان استقرار تردد شبكة الطاقة

مع تطور الاقتصاد الاجتماعي ، يتزايد اختلاف Peak Valley في استهلاك الكهرباء لشبكة الطاقة ، مما يؤدي إلى ضغط هائل على تشغيل شبكة الطاقة. يمكن لنظام تخزين طاقة بطارية الليثيوم شحن الكهرباء وتخزينها خلال فترات استهلاك الكهرباء المنخفضة (مثل الليل) ، وتفريغ الكهرباء خلال فترات استهلاك الكهرباء الذروة (مثل ذروة الكهرباء الصناعية خلال النهار وذروة الكهرباء في الليل) ، وتزويد الطاقة بالشبكة ، وتخفيف توتر الكهرباء الذروة ، وتحقيق ذروة حشوة الوادي ، وتقليل اختلاف ذروة فالي الطاقة. في الوقت نفسه ، عندما يتقلب تواتر شبكة الطاقة ، يمكن لنظام تخزين الطاقة أن يستجيب بسرعة ، وضبط الطاقة النشطة لشبكة الطاقة من خلال الشحن السريع وتفريغه ، والحفاظ على ثبات تردد شبكة الطاقة بالقرب من القيمة المقدرة. على سبيل المثال ، في شبكة الطاقة في مدينة معينة ، تم نشر محطات طاقة طاقة بطارية الليثيوم المتعددة بسعة إجمالية قدرها 5 {3}} mw/100mwh. خلال فترة استهلاك الكهرباء الصيفية الذروة ، تم تقليل اختلاف Peak Valley لشبكة الطاقة بشكل فعال بحوالي 20 ٪ ، وتم التحكم في انحراف تواتر شبكة الطاقة في ± 0.05 هرتز ، مما أدى إلى تحسين استقرار تشغيل شبكة الطاقة بشكل ملحوظ وموثوقية مزود الطاقة.

(2) تخزين الطاقة الموزع: تحسين هيكل شبكة الطاقة وتحسين جودة مصدر الطاقة

في شبكة التوزيع ، يمكن تثبيت أنظمة تخزين طاقة بطارية الليثيوم الموزعة في المحطات الفرعية ، أو غرف التوزيع ، أو جوانب المستخدم لتخزين الطاقة الكهربائية وإطلاقها ، وتقليل فقدان الطاقة ، وتحسين توزيع تدفق الطاقة في الشبكة. بالنسبة للمناطق التي تحتوي على اختناقات إمداد الطاقة ، يمكن أن يوفر تخزين الطاقة الموزع دعمًا إضافيًا للطاقة أثناء استهلاك الكهرباء الذروة ، وتخفيف ضغط إمدادات الطاقة المحلية ، وتحسين جودة إمدادات الطاقة. بالإضافة إلى ذلك ، عندما تفشل شبكة الطاقة ، يمكن أن يكون نظام تخزين الطاقة الموزع بمثابة مصدر للطاقة الاحتياطية ، والتحول بسرعة إلى وضع تشغيل الجزيرة ، وضمان إمدادات الطاقة المستمرة للمستخدمين المهمين ، وتحسين مقاومة الكوارث وقدرات الاستجابة لحالات الطوارئ لشبكة الطاقة. في شبكة التوزيع الخاصة بمنتزه صناعي معين ، من خلال نشر أجهزة تخزين طاقة بطارية الليثيوم الموزعة في العقد الرئيسية المتعددة ، زاد معدل تأهيل الجهد في الحديقة من 90 ٪ إلى أكثر من 98 ٪ ، وقد انخفض وقت انقطاع التيار الكهربائي بشكل كبير ، مما يضمن بشكل فعال الإنتاج الطبيعي وتشغيل المؤسسات في الحديقة.

3 جانب المستخدم: تنفيذ إدارة الطاقة والتحكم في التكاليف

(1) المستخدمين الصناعيين والتجاريين: الاستفادة

بالنسبة للمستخدمين الصناعيين والتجاريين الذين يعانون من ارتفاع استهلاك الكهرباء ، فإن فواتير الكهرباء هي واحدة من التكاليف المهمة. يمكن لنظام تخزين طاقة بطارية الليثيوم استخدام اختلاف أسعار الكهرباء في Peak Valley للتحكيم ، والشحن خلال فترات أسعار الكهرباء المنخفضة في الوادي والتفريغ خلال فترات ذروة أسعار الكهرباء للاستخدام الداخلي من قبل الشركات ، مما يقلل من الحاجة إلى شراء الكهرباء بأسعار مرتفعة من شبكة الطاقة. على سبيل المثال ، قامت مؤسسة تصنيع كبيرة بتثبيت نظام تخزين طاقة بطارية الليثيوم بسعة 5 ميجاوات/10 ميجاوات. من خلال استراتيجية شحن وتفريغ معقولة ، يمكن للمؤسسة أن توفر ملايين اليوان في نفقات الكهرباء كل عام ، مما يقلل بشكل فعال من تكاليف الإنتاج وتحسين القدرة التنافسية في السوق. في الوقت نفسه ، يمكن أن يكون نظام تخزين الطاقة بمثابة مصدر طاقة احتياطي داخلي للمؤسسات ، مما يضمن تشغيل معدات الإنتاج الرئيسية أثناء انقطاع التيار الكهربائي وتجنب انقطاع الإنتاج والخسائر الاقتصادية الناجمة عن انقطاع التيار الكهربائي.

(2) المستخدمون السكنيون: إنشاء microgrid منزلي لتعزيز استقلالية الطاقة

في القطاع السكني ، يتم الجمع بين أنظمة تخزين طاقة بطارية الليثيوم مع أنظمة توليد الطاقة الكهروضوئية على السطح لتشكيل microgrid المنزلي. خلال اليوم ، يتم استخدام جزء من الكهرباء الناتجة عن توليد الطاقة الكهروضوئية للأغراض المنزلية ، بينما يتم تخزين الطاقة الزائدة في بطاريات الليثيوم ؛ في الليل أو في الأيام الغائمة ، يطلق نظام تخزين الطاقة الكهرباء لتلبية احتياجات الكهرباء في الأسرة. وبهذه الطريقة ، يمكن للأسر زيادة معدل الاكتفاء الذاتي للطاقة ، وتقليل اعتمادها على شبكة الطاقة ، والتمتع بفوائد توليد الطاقة الكهروضوئية. بالإضافة إلى ذلك ، زادت سياسات دعم الطاقة الموزعة التي تم تنفيذها في بعض المناطق من حماس السكان لتثبيت أنظمة تخزين الطاقة. على سبيل المثال ، في مجتمع تجريبي ، قامت أكثر من 50 ٪ من الأسر بتركيب أنظمة تخزين طاقة بطارية الليثيوم ، والتي يمكن أن تقلل من فواتير الكهرباء بمتوسط ​​{2}} لكل أسرة في الشهر ، وتحقيق استخدام الطاقة الاقتصادية والاستقلالية.