عند المشي في محطة الطاقة التجريبية الوطنية لتخزين ونقل طاقة الرياح والطاقة الشمسية في مقاطعة Zhangbei ، يمكنك رؤية صفوف من توربينات الرياح البيضاء والألواح الكهروضوئية الزرقاء المتلألئة على الأراضي العشبية الخضراء.

هذا هو أكبر مشروع تجريبي لتخزين ونقل طاقة الرياح الشمسية في بلدي. وهي تتبنى أفكار إنشاءات توليد الطاقة والطرق التقنية الأولى في العالم لتخزين ونقل طاقة الرياح والطاقة الشمسية. إنه مشروع إيضاحي شامل للطاقة يدمج طاقة الرياح والخلايا الكهروضوئية وأجهزة تخزين الطاقة ونقل الطاقة الذكي. .

يمكن لمحطة الطاقة هذه “تخزين” موارد الرياح والطاقة الشمسية “التي يصعب التنبؤ بها ، ويصعب التحكم فيها ، ويصعب إرسالها” ، وتحويلها إلى طاقة كهربائية خضراء عالية الجودة وموثوقة للإدخال في الشبكة ، ويمكن تشغيلها في “التقلبات السلسة” و “ذروة الحلاقة وملء الوديان” التبديل المرن بين الأوضاع. في حالة فقدان مصدر الطاقة الخارجي من شبكة الطاقة ، يمكن لمحطة طاقة تخزين الطاقة الحفاظ على التشغيل العادي لشبكة الطاقة من خلال إمكانية البدء الذاتي الداخلية.

The development of energy storage technology is one of the key core technologies to promote new energy generation and improve the security and stability of the power grid. Among various types of electrochemical energy storage technologies, lithium titanate batteries have the characteristics of long cycle life and good safety performance, which are well suited to the application scenarios of grid energy storage. However, the high cost of lithium titanate batteries is not conducive to Large-scale energy storage applications.

في هذا الصدد ، اتحد معهد أبحاث الطاقة الكهربائية الصيني مع عدد من الوحدات لتشكيل فريق مشروع “تطوير بطاريات تيتانات الليثيوم منخفضة التكلفة لتخزين الطاقة وتطوير وتطبيق تكنولوجيا تكامل النظام”. بعد سنوات من البحث ، اقترح فريق المشروع ، استنادًا إلى بطارية تيتانات الليثيوم الأصلية ، نظام مادة بطارية تيتانات الليثيوم ومبادئ إعادة بناء عملية الإنتاج والحلول التقنية لتلبية احتياجات تطبيقات تخزين الطاقة ، وتطوير مادة تيتانات الليثيوم شبه الميكرون. . تحافظ بطارية تيتانات الليثيوم لتخزين الطاقة التي طورها المشروع على الخصائص الجوهرية للعمر الطويل ، بينما يتم تقليل التكلفة بشكل كبير. في جوائز بكين للعلوم والتكنولوجيا لعام 2017 ، فاز المشروع بالجائزة الثانية.

المنفذ التالي للطاقة الجديدة

Energy storage is considered to be the next outlet for new energy. As a forward-looking technology to promote the development of the new energy industry in the future, the energy storage industry will play a huge role in new energy grid connection, new energy vehicles, smart grids, microgrids, distributed energy systems, and home energy storage systems.

“السبب في تطوير تخزين الطاقة هو أن توليد الطاقة الكهروضوئية وطاقة الرياح متقطع وغير مستقر. لذلك ، هناك حاجة إلى تعاون أنظمة تخزين الطاقة لتوفير طاقة مستقرة وموثوقة “. صرح يانغ كاي مدير مكتب أبحاث علم بطارية تخزين الطاقة بمعهد أبحاث الطاقة الكهربائية الصيني للصحفيين.

The use of large-scale energy storage technology can promote the development of renewable energy, improve the safety and stability of the power grid, improve the quality of power supply, and effectively alleviate the contradiction between power supply and demand.

تعمل أنظمة تخزين الطاقة على نطاق واسع من خلال جميع جوانب توليد ونقل وتوزيع واستخدام أنظمة الطاقة. لا يمكن لتطبيقه تحسين أداء أنظمة الطاقة التقليدية فحسب ، بل يؤدي أيضًا إلى إحداث ثورة في التخطيط والتصميم والتخطيط والتشغيل والإدارة واستخدام شبكات الطاقة. وبهذا المعنى ، فإن تقنية تخزين الطاقة هي تقنية رائدة ذات أهمية استراتيجية وطنية ، وتطوير تكنولوجيا تخزين الطاقة هو في الواقع “تخزين المستقبل”.

A “wonderful flower” in lithium-ion batteries

من المفهوم أن تقنية تخزين الطاقة تنقسم بشكل أساسي إلى تخزين الطاقة الميكانيكية ، وتخزين الطاقة الكهروكيميائية ، وتخزين الطاقة الكهرومغناطيسية وتخزين طاقة تغيير الطور. في السنوات الأخيرة ، تتميز تكنولوجيا تخزين الطاقة الكهروكيميائية التي تمثلها بطاريات الليثيوم أيون بخصائص نطاق الطاقة الكبير ، واختيار الموقع المرن ، وسرعة الاستجابة السريعة ، والتي تلبي المتطلبات الفنية لأنظمة الطاقة واتجاه تطوير الشبكات الذكية ، وقد تم تعتبر محور البحث من قبل المؤسسات البحثية في مختلف البلدان. تصبح تكنولوجيا تخزين الطاقة نظام الطاقة الأسرع نموا. بطارية ليثيوم أيون هي نوع من “بطارية الكرسي الهزاز”. تتكون الأقطاب الموجبة والسالبة من مركبين أو من المواد البسيطة التي يمكن أن تزيل تشابك الليثيوم عدة مرات. عند الشحن ، يتم حذف مادة القطب الموجب ، وتدخل أيونات الليثيوم إلى المنحل بالكهرباء وتخترق الفاصل ليتم تضمينه في القطب السالب. القطب الموجب يخضع لتفاعل أكسدة. العكس هو الصحيح أثناء التفريغ.

كانت تقنية بطاريات الليثيوم أيون في حالة تطور سريع مع البحث عن مواد قطب البطارية. لقد توسعت الآن من بطاريات أكسيد الكوبالت الليثيوم إلى الأنظمة الثلاثية ، ومنغنات الليثيوم ، وفوسفات حديد الليثيوم ، وتيتانات الليثيوم وأنظمة البطاريات الأخرى الموجودة معًا. بطارية الليثيوم أيون الجديدة مع تيتانات الليثيوم حيث يكسر القطب السالب القيود الكامنة في الجرافيت باعتباره القطب السالب ، وتتمتع بأداء أفضل بكثير من بطاريات الليثيوم أيون التقليدية ، مما يجعلها واحدة من أكثر بطاريات تخزين الطاقة الواعدة. تحقيقا لهذه الغاية ، قدم يانغ كاي للصحفيين أربع مزايا رئيسية لبطاريات تيتانات الليثيوم التي يمكن أن تبرز:

سلامة واستقرار جيد. نظرًا لأن مادة أنود تيتانات الليثيوم لديها إمكانات عالية لإدخال الليثيوم ، يتم تجنب توليد وترسيب الليثيوم المعدني أثناء عملية الشحن. ولأن إمكانات توازنه أعلى من إمكانات الاختزال لمعظم مذيبات الإلكتروليت ، فإنه لا يتفاعل مع الإلكتروليت ولا يشكل مادة صلبة – يتجنب فيلم التخميل الموجود على السطح البيني السائل حدوث العديد من التفاعلات الجانبية ، وبالتالي تحسين الأمان بشكل كبير . “محطات تخزين الطاقة مثل السيارات الكهربائية ، والسلامة والاستقرار هما أهم المؤشرات.” قال يانغ كاي.

Excellent fast charging performance. Too long charging time has always been an obstacle that is difficult to overcome in the development of electric vehicles. Generally, slow-charging pure electric buses are used, and the charging time is at least 4 hours, and the charging time of many pure electric passenger cars is as long as 8 hours. The lithium titanate battery can be fully charged in about ten minutes, which is a qualitative leap from traditional batteries.

Long cycle life. Compared with the graphite materials commonly used in traditional lithium-ion batteries, lithium titanate materials hardly shrink or expand in the framework structure during the process of charging and discharging lithium. / The problem of electrode structure damage caused by cell volume strain when intercalating lithium ions, so it has very excellent cycle performance. According to experimental data, the average cycle life of ordinary lithium iron phosphate batteries is 4000-6000 times, while the cycle life of lithium titanate batteries can reach more than 25000 times.

أداء جيد في مقاومة درجات الحرارة الواسعة. بشكل عام ، ستواجه السيارات الكهربائية مشاكل عند الشحن والتفريغ عند -10 درجة مئوية. تتمتع بطاريات تيتانات الليثيوم بمقاومة جيدة لدرجة الحرارة على نطاق واسع ومتانة قوية. يمكن شحنها وتفريغها بشكل طبيعي عند -40 درجة مئوية إلى 70 درجة مئوية ، بغض النظر عن البلد الشمالي المتجمد ، ولا تزال في الجنوب الحار ، لن تؤثر السيارة على العمل بسبب “صدمة” البطارية ، مما يزيل مخاوف المستخدمين .

واستناداً إلى هذه المزايا على وجه التحديد ، أصبحت بطاريات تيتانات الليثيوم “عجائبًا” مبهرة في تطوير تكنولوجيا بطاريات الليثيوم أيون.