كيف تختار بطارية تخزين الطاقة الفعالة؟ دليل عملي

مع النمو المستمر للطلب العالمي على الطاقة وتغير المناخ، أصبح تطبيق مصادر الطاقة الجديدة هو الاتجاه المستقبلي للتنمية. تخزين الطاقة هو أحد التقنيات الرئيسية لتحقيق الوصول إلى الطاقة المتجددة على نطاق واسع والتشغيل المستقر لأنظمة الطاقة.

في السنوات الأخيرة، مع استمرار زيادة نسبة توليد الطاقة المتجددة للطاقة، تطورت تكنولوجيا تخزين الطاقة بسرعة أيضًا، واستمرت مجموعة متنوعة من تقنيات تخزين الطاقة الجديدة في الظهور. من بينها، أصبحت بطاريات الليثيوم أيون، باعتبارها واحدة من أكثر التقنيات نضجًا واستخدامًا على نطاق واسع في مجال تخزين الطاقة، جزءًا لا غنى عنه في نظام تخزين الطاقة.

باعتبارها جزءًا لا غنى عنه في نظام تخزين الطاقة، حظي تطوير بطاريات الليثيوم أيون باهتمام كبير. سنبدأ في هذه الورقة البحثية من المبدأ الأساسي لبطاريات الليثيوم أيون، وسنشرح متطلبات أدائها لأنظمة تخزين الطاقة في سيناريوهات التطبيق المختلفة، وسنقدم بالتفصيل مؤشرات الأداء المشتركة وتوصيات الاختيار لبطاريات الليثيوم أيون في سيناريوهات التطبيق المختلفة.

المبادئ الأساسية لبطارية الليثيوم أيون

بطارية ليثيوم أيون (LIB) هي نوع من بطاريات التخزين مع أيون الليثيوم كمادة موجبة وإلكتروليت عضوي. توفر بطاريات ليثيوم أيون الليثيوم أيونات الليثيوم من خلال القطب الموجب، ويوفر القطب السالب الإلكترونات والأكسجين، ويستخدم التيار الناتج عن تفاعل القطب الموجب والسالب كمصدر للطاقة. عندما تهاجر أيونات الليثيوم داخل البطارية وتتحول بين القطبين والإلكتروليت أثناء الشحن والتفريغ، تتولد الطاقة الكهربائية. أثناء الشحن، تتحرك أيونات الليثيوم عبر الإلكتروليت في القطبين الموجب والسالب؛ وأثناء التفريغ، تهاجر أيونات الليثيوم من القطب الموجب إلى القطب السالب وتستهلك. لذلك، فإن بطارية الليثيوم أيون هي عملية تفاعل كيميائي عكسي. ويمكن تقسيم العملية برمتها إلى المراحل الثلاث التالية: تفاعل القطب الموجب، وتفاعل القطب السالب، وتفاعل القطب السالب، ودوران الإلكتروليت. ويمكن التعبير عن عملية الشحن والتفريغ على النحو التالي:

متطلبات أداء نظام تخزين الطاقة

وفقًا لسيناريوهات تطبيق نظام تخزين الطاقة، تشمل تقنيات تخزين الطاقة السائدة حاليًا بشكل أساسي: الهواء المضغوط، وتخزين الطاقة في دولاب الموازنة وتخزين الطاقة في دولاب الموازنة وتخزين الطاقة في بطارية الليثيوم أيون وتخزين الطاقة في دولاب الموازنة. في التطبيقات العملية، تختلف متطلبات أداء نظام تخزين الطاقة اعتمادًا على سيناريوهات التطبيق، والتي سيتم تقديمها بشكل منفصل أدناه.

نظام تخزين الطاقة بالهواء المضغوط مناسب لتزويد الأحمال الكبيرة، والطلب المرتفع نسبيًا على الكهرباء، مثل تنظيم ذروة تردد الشبكة، وتوصيل شبكة طاقة الرياح;

توصيات اختيار البطارية

تُستخدم بطاريات الليثيوم أيون على نطاق واسع في أنظمة تخزين الطاقة، وتتمثل ميزاتها الرئيسية في كثافة الطاقة العالية والعمر الطويل والسلامة العالية والتكلفة المنخفضة. وفي الوقت الحاضر، تم استخدام مجموعة متنوعة من بطاريات الليثيوم أيون في أنظمة تخزين الطاقة، بما في ذلك بطاريات العبوات اللينة والبطاريات المربعة والبطاريات الأسطوانية وغيرها. ولكل نوع من أنواع البطاريات مزاياه وعيوبه. وفقًا لخصائص سيناريوهات التطبيقات المختلفة، يمكن استخدام أنواع مختلفة من البطاريات.

تلخيص

يعد نظام بطارية تخزين الطاقة مكونًا حاسمًا في نظام تخزين الطاقة بأكمله، وتؤثر مزايا وعيوب أدائها بشكل مباشر على التشغيل الآمن والمستقر لنظام تخزين الطاقة. بدءًا من مبدأ العمل والأداء الأساسي لبطارية تخزين الطاقة، نقوم بتحليل متطلباتها لأداء نظام تخزين الطاقة في سيناريوهات التطبيق المختلفة، ونقدم بالتفصيل مؤشرات الأداء المشتركة واقتراحات اختيار بطاريات الليثيوم أيون في سيناريوهات التطبيق المختلفة على أمل أن يساعد ذلك المستخدمين في اختيار بطاريات الليثيوم أيون.

نتائج الأبحاث والأدبيات ذات الصلة

في السنوات الأخيرة، ومع التطوير المستمر لتقنيات تخزين الطاقة الجديدة، استُخدمت بطاريات الليثيوم أيون على نطاق واسع في أنظمة تخزين الطاقة على نطاق واسع لكثافة الطاقة العالية وعمر الدورة الطويل وأداء السلامة الجيد. باعتبارها واحدة من أكثر تقنيات تخزين الطاقة نضجًا واستخدامًا على نطاق واسع، فإن بطاريات الليثيوم أيون لها متطلبات أداء مختلفة في سيناريوهات مختلفة. تحلل هذه الورقة البحثية متطلبات أداء بطاريات الليثيوم أيون في سيناريوهات التطبيق المختلفة من سيناريوهات التطبيق المختلفة، وتطرح سلسلة من التوصيات لاختيار بطاريات الليثيوم أيون في سيناريوهات مختلفة.