Wenn Sie das Nationale Demonstrationskraftwerk für Wind- und Solarspeicher und -übertragung im Landkreis Zhangbei betreten, können Sie auf der grünen Wiese Reihen weißer Windturbinen und blau leuchtende Photovoltaik-Paneele sehen.

Dies ist das größte Demonstrationsprojekt für Wind-Solar-Speicher und -Übertragung in meinem Land. Es übernimmt die weltweit ersten Wind-Solar-Speicher und -Übertragung kombinierten Stromerzeugungsideen und technischen Routen. Es handelt sich um ein umfassendes neues Energiedemonstrationsprojekt, das Windkraft, Photovoltaik, Energiespeicher und intelligente Stromübertragung integriert. .

Dieses Kraftwerk kann die „schwer vorhersehbaren, schwer kontrollierbaren und schwer zu disponierenden“ Wind- und Solarressourcen „speichern“ und in hochwertigen und zuverlässigen grünen Strom für die Einspeisung in das Netz umwandeln und betreiben bei „sanften Fluktuationen“ und „Peak Shaving und Filling Valleys“ Flexibles Umschalten zwischen den Modi. Bei Ausfall der externen Stromversorgung aus dem Stromnetz kann das Energiespeicherkraftwerk durch die interne Selbstanlauffähigkeit den Normalbetrieb des Stromnetzes aufrechterhalten.

Die Entwicklung von Energiespeichertechnologien ist eine der zentralen Kerntechnologien, um neue Energieerzeugung zu fördern und die Sicherheit und Stabilität des Stromnetzes zu verbessern. Unter verschiedenen Arten von elektrochemischen Energiespeichertechnologien weisen Lithium-Titanat-Batterien die Eigenschaften einer langen Lebensdauer und einer guten Sicherheitsleistung auf, die für die Anwendungsszenarien der Netzenergiespeicherung gut geeignet sind. Die hohen Kosten von Lithium-Titanat-Batterien sind jedoch für groß angelegte Energiespeicheranwendungen nicht förderlich.

In diesem Zusammenhang hat sich das China Electric Power Research Institute mit mehreren Einheiten zu einem gemeinsamen Projektteam „Entwicklung kostengünstiger Lithium-Titanat-Batterien zur Energiespeicherung sowie Entwicklung und Anwendung von Systemintegrationstechnologien“ zusammengeschlossen. Nach jahrelanger Forschung schlug das Projektteam, basierend auf der ursprünglichen Lithium-Titanat-Batterie, ein Lithium-Titanat-Batteriematerialsystem und Produktionsverfahrensrekonstruktionsprinzipien und technische Lösungen vor, um die Anforderungen von Energiespeicheranwendungen zu erfüllen, und entwickelte ein Lithiumtitanat-Material im Submikronbereich . Die vom Projekt entwickelte Lithium-Titanat-Batterie zur Energiespeicherung behält die intrinsischen Eigenschaften einer langen Lebensdauer bei, während die Kosten stark reduziert werden. Bei den Beijing Science and Technology Awards 2017 gewann das Projekt den zweiten Preis.

Die nächste Steckdose für neue Energie

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.

„Der Grund für die Entwicklung von Energiespeichern ist, dass die Stromerzeugung aus Photovoltaik und Windkraft intermittierend und instabil ist. Daher ist die Zusammenarbeit von Energiespeichersystemen erforderlich, um eine stabile und zuverlässige Stromversorgung bereitzustellen.“ Direktor des Forschungsbüros für Ontologie von Energiespeicherbatterien des China Electric Power Research Institute, Yang Kai, gegenüber Reportern.

Der Einsatz großflächiger Energiespeichertechnologie kann den Ausbau erneuerbarer Energien fördern, die Sicherheit und Stabilität des Stromnetzes verbessern, die Qualität der Stromversorgung verbessern und den Widerspruch zwischen Stromangebot und -nachfrage wirksam entschärfen.

Große Energiespeichersysteme durchlaufen alle Aspekte der Stromerzeugung, -übertragung, -verteilung und -nutzung. Seine Anwendung kann nicht nur die Leistung herkömmlicher Stromversorgungssysteme verbessern, sondern auch die Planung, Konstruktion, Auslegung, den Betrieb und die Verwaltung und Nutzung von Stromnetzen revolutionieren. In diesem Sinne ist die Energiespeichertechnologie eine technologisch souveräne Höhe mit nationaler strategischer Bedeutung, und die Entwicklung der Energiespeichertechnologie ist eigentlich „Speichern der Zukunft“.

Eine „wunderbare Blume“ in Lithium-Ionen-Batterien

Es versteht sich, dass die Energiespeichertechnologie hauptsächlich in mechanische Energiespeicher, elektrochemische Energiespeicher, elektromagnetische Energiespeicher und Phasenwechsel-Energiespeicher unterteilt wird. In den letzten Jahren hat die elektrochemische Energiespeichertechnologie, die durch Lithium-Ionen-Batterien repräsentiert wird, die Eigenschaften einer großen Energieskala, einer flexiblen Standortwahl und einer schnellen Reaktionsgeschwindigkeit, die den technischen Anforderungen von Energiesystemen und dem Entwicklungstrend von Smart Grids entspricht, und wurde wird von Forschungseinrichtungen in verschiedenen Ländern als Forschungsschwerpunkt angesehen. Werden Sie die am schnellsten wachsende Energiespeichertechnologie für Energiesysteme. Lithium-Ionen-Akku ist eine Art „Schaukelstuhl-Batterie“. Die positiven und negativen Elektroden bestehen aus zwei Verbindungen oder einfachen Substanzen, die Lithium mehrfach deinterkalieren können. Beim Laden wird das positive Elektrodenmaterial delithisiert, und Lithiumionen treten in den Elektrolyten ein und durchdringen den Separator, um in die negative Elektrode eingebettet zu werden. Die positive Elektrode unterliegt einer Oxidationsreaktion. Bei der Entladung ist das Gegenteil der Fall.

Die Lithium-Ionen-Batterietechnologie hat sich mit der Erforschung von Batterieelektrodenmaterialien in einem rasanten Entwicklungsstadium befunden. Es hat sich nun von Lithium-Kobalt-Oxid-Batterien auf ternäre Systeme, Lithium-Manganat, Lithium-Eisen-Phosphat, Lithium-Titanat und andere nebeneinander existierende Batteriesysteme ausgeweitet. Die neue Lithium-Ionen-Batterie mit Lithiumtitanat als negative Elektrode durchbricht die inhärenten Beschränkungen von Graphit als negative Elektrode und weist eine deutlich bessere Leistung als herkömmliche Lithium-Ionen-Batterien auf, was sie zu einer der vielversprechendsten Energiespeicherbatterien macht. Zu diesem Zweck stellte Yang Kai den Reportern vier wichtige Vorteile von Lithium-Titanat-Batterien vor, die sich abheben können:

Gute Sicherheit und Stabilität. Da das Lithiumtitanat-Anodenmaterial ein hohes Lithium-Insertionspotential aufweist, wird die Bildung und Ausscheidung von metallischem Lithium während des Ladevorgangs vermieden. Und da sein Gleichgewichtspotential höher ist als das Reduktionspotential der meisten Elektrolytlösungsmittel, reagiert es nicht mit dem Elektrolyten und bildet keinen Feststoff —Der Passivierungsfilm an der Flüssigkeitsgrenzfläche vermeidet das Auftreten vieler Nebenreaktionen und verbessert so die Sicherheit erheblich . „Energiespeicherkraftwerke sind wie Elektrofahrzeuge, Sicherheit und Stabilität sind die wichtigsten Indikatoren.“ sagte Yang Kai.

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.

Lange Lebensdauer. Im Vergleich zu den üblicherweise in herkömmlichen Lithium-Ionen-Batterien verwendeten Graphitmaterialien schrumpfen oder dehnen sich Lithium-Titanat-Materialien beim Laden und Entladen von Lithium in der Gerüststruktur kaum aus. / Das Problem der Beschädigung der Elektrodenstruktur durch Zellvolumendehnung beim Einlagern von Lithiumionen, daher hat es eine sehr ausgezeichnete Zyklenleistung. Nach experimentellen Daten beträgt die durchschnittliche Zyklenlebensdauer gewöhnlicher Lithium-Eisenphosphat-Batterien 4000-6000-mal, während die Zyklenlebensdauer von Lithium-Titanat-Batterien mehr als 25000-mal erreichen kann.

Gute Leistung in breiter Temperaturbeständigkeit. Generell haben Elektrofahrzeuge Probleme beim Laden und Entladen bei -10°C. Lithium-Titanat-Batterien haben eine gute Temperaturbeständigkeit und eine starke Haltbarkeit. Sie können bei -40°C bis 70°C normal geladen und entladen werden, egal im gefrorenen Norden. Noch im heißen Süden beeinträchtigt das Fahrzeug die Arbeit aufgrund des Batterie-„Schocks“ nicht, wodurch die Sorgen der Benutzer beseitigt werden .

Gerade aufgrund dieser Vorteile sind Lithium-Titanat-Batterien zu einem schillernden „Wunder“ in der Entwicklung der Lithium-Ionen-Batterietechnologie geworden.