Als je de National Demonstration Power Station of Wind and Solar Storage and Transmission in Zhangbei County binnenloopt, zie je rijen witte windturbines en glimmende blauwe fotovoltaïsche panelen op het groene grasland.

Dit is het grootste demonstratieproject voor opslag en transmissie van wind op zonne-energie in mijn land. Het neemt ‘s werelds eerste wind-zon-opslag en -transmissie gecombineerde constructie-ideeën en technische routes voor energieopwekking over. Het is een uitgebreid demonstratieproject voor nieuwe energie waarin windenergie, fotovoltaïsche energie, apparaten voor energieopslag en slimme krachtoverbrenging zijn geïntegreerd. .

Deze centrale kan de wind- en zonne-energiebronnen die “moeilijk te voorspellen, moeilijk te controleren en moeilijk te verzenden zijn” “opslaan” en omzetten in hoogwaardige en betrouwbare groene elektrische energie voor invoer in het net, en kan werken in “gladde fluctuaties” en “piek scheren en vullen van valleien” Flexibel schakelen tussen modi. In het geval van verlies van externe voeding van het elektriciteitsnet, kan de energieopslagcentrale de normale werking van het elektriciteitsnet handhaven door middel van het interne zelfstartvermogen.

De ontwikkeling van technologie voor energieopslag is een van de belangrijkste kerntechnologieën om nieuwe energieopwekking te bevorderen en de veiligheid en stabiliteit van het elektriciteitsnet te verbeteren. Van de verschillende soorten elektrochemische energieopslagtechnologieën hebben lithiumtitanaatbatterijen de kenmerken van een lange levensduur en goede veiligheidsprestaties, die zeer geschikt zijn voor de toepassingsscenario’s van energieopslag op het elektriciteitsnet. De hoge kosten van lithiumtitanaatbatterijen zijn echter niet bevorderlijk voor grootschalige toepassingen voor energieopslag.

In dit verband heeft het China Electric Power Research Institute zich verenigd met een aantal eenheden om gezamenlijk een projectteam te vormen “Ontwikkeling van goedkope lithiumtitanaatbatterijen voor energieopslag en ontwikkeling en toepassing van systeemintegratietechnologie”. Na jaren van onderzoek heeft het projectteam, gebaseerd op de originele lithiumtitanaatbatterij, een materiaalsysteem voor lithiumtitanaatbatterijen voorgesteld en principes voor reconstructie van het productieproces en technische oplossingen om te voldoen aan de behoeften van toepassingen voor energieopslag, en ontwikkelde het lithiumtitanaatmateriaal op submicronniveau . De door het project ontwikkelde lithiumtitanaatbatterij voor energieopslag behoudt de intrinsieke kenmerken van een lange levensduur, terwijl de kosten aanzienlijk worden verlaagd. Bij de Beijing Science and Technology Awards 2017 won het project de tweede prijs.

De volgende uitlaatklep voor nieuwe energie

Energieopslag wordt gezien als de volgende uitlaatklep voor nieuwe energie. Als toekomstgerichte technologie om de ontwikkeling van de nieuwe energie-industrie in de toekomst te bevorderen, zal de energieopslagindustrie een grote rol spelen in nieuwe energienetwerkverbindingen, nieuwe energievoertuigen, slimme netwerken, microgrids, gedistribueerde energiesystemen en energie in huis. opslag systemen.

“De reden voor de ontwikkeling van energieopslag is dat de opwekking van fotovoltaïsche energie en windenergie intermitterend en onstabiel is. Daarom is de samenwerking van energieopslagsystemen nodig om stabiele en betrouwbare stroom te leveren.” Directeur van Energy Storage Battery Ontology Research Office, China Electric Power Research Institute Yang Kai, vertelde verslaggevers.

Het gebruik van grootschalige energieopslagtechnologie kan de ontwikkeling van hernieuwbare energie bevorderen, de veiligheid en stabiliteit van het elektriciteitsnet verbeteren, de kwaliteit van de stroomvoorziening verbeteren en de tegenstelling tussen vraag en aanbod van stroom effectief verlichten.

Grootschalige energieopslagsystemen doorlopen alle aspecten van de opwekking, transmissie, distributie en gebruik van energiesystemen. De toepassing ervan kan niet alleen de prestaties van traditionele energiesystemen verbeteren, maar ook een revolutie teweegbrengen in de planning, het ontwerp, de lay-out, de werking en het beheer en het gebruik van elektriciteitsnetten. In die zin is energieopslagtechnologie een technologisch hoogstaand niveau met nationale strategische betekenis, en de ontwikkeling van energieopslagtechnologie is eigenlijk ‘het opslaan van de toekomst’.

Een “prachtige bloem” in lithium-ionbatterijen

Het is duidelijk dat energieopslagtechnologie hoofdzakelijk wordt onderverdeeld in mechanische energieopslag, elektrochemische energieopslag, elektromagnetische energieopslag en faseveranderingsenergieopslag. In de afgelopen jaren heeft elektrochemische energieopslagtechnologie, vertegenwoordigd door lithium-ionbatterijen, de kenmerken van een grote energieschaal, flexibele locatieselectie en hoge reactiesnelheid, die voldoet aan de technische vereisten van voedingssystemen en de ontwikkelingstrend van slimme netwerken, en is door onderzoeksinstellingen in verschillende landen als onderzoeksfocus beschouwd. Word de snelst groeiende energieopslagtechnologie voor energiesystemen. Lithium-ionbatterij is een soort “schommelstoelbatterij”. De positieve en negatieve elektroden zijn samengesteld uit twee verbindingen of eenvoudige stoffen die lithium meerdere keren kunnen de-intercaleren. Tijdens het opladen wordt het positieve elektrodemateriaal gedelithiseerd en komen lithiumionen de elektrolyt binnen en dringen de separator binnen om in de negatieve elektrode te worden ingebed. De positieve elektrode ondergaat een oxidatiereactie. Het tegenovergestelde is waar tijdens het ontladen.

De lithium-ionbatterijtechnologie is in een staat van snelle ontwikkeling met het onderzoek naar batterij-elektrodematerialen. Het is nu uitgebreid van lithium-kobaltoxidebatterijen naar ternaire systemen, lithiummanganaat, lithiumijzerfosfaat, lithiumtitanaat en andere naast elkaar bestaande batterijsystemen. De nieuwe lithium-ionbatterij met lithiumtitanaat als negatieve elektrode doorbreekt de inherente beperkingen van grafiet als negatieve elektrode en presteert aanzienlijk beter dan traditionele lithium-ionbatterijen, waardoor het een van de meest veelbelovende energieopslagbatterijen is. Daartoe introduceerde Yang Kai aan verslaggevers vier belangrijke voordelen van lithiumtitanaatbatterijen die kunnen opvallen:

Goede veiligheid en stabiliteit. Omdat het lithiumtitanaatanodemateriaal een hoog lithiuminvoegpotentieel heeft, wordt de vorming en precipitatie van metallisch lithium tijdens het laadproces vermeden. En omdat het evenwichtspotentieel hoger is dan het reductiepotentieel van de meeste elektrolytoplosmiddelen, reageert het niet met de elektrolyt en vormt het geen vaste stof – De passiveringsfilm op het vloeistofgrensvlak vermijdt het optreden van veel nevenreacties, waardoor de veiligheid aanzienlijk wordt verbeterd . “Energieopslagcentrales zijn hetzelfde als elektrische voertuigen, en veiligheid en stabiliteit zijn de belangrijkste indicatoren.” zei Yang Kai.

Uitstekende snellaadprestaties. Een te lange oplaadtijd is altijd een moeilijk te overwinnen obstakel geweest bij de ontwikkeling van elektrische voertuigen. Over het algemeen worden langzaam opladende puur elektrische bussen gebruikt, en de oplaadtijd is minimaal 4 uur, en de oplaadtijd van veel puur elektrische personenauto’s is zelfs 8 uur. De lithiumtitanaatbatterij kan in ongeveer tien minuten volledig worden opgeladen, wat een kwalitatieve sprong voorwaarts is ten opzichte van traditionele batterijen.

Lange levensduur. Vergeleken met de grafietmaterialen die gewoonlijk worden gebruikt in traditionele lithium-ionbatterijen, krimpen of zetten lithiumtitanaatmaterialen nauwelijks uit in de framestructuur tijdens het opladen en ontladen van lithium. / Het probleem van beschadiging van de elektrodestructuur veroorzaakt door celvolumespanning bij het intercaleren van lithiumionen, dus het heeft zeer uitstekende cyclusprestaties. Volgens experimentele gegevens is de gemiddelde levensduur van gewone lithium-ijzerfosfaatbatterijen 4000-6000 keer, terwijl de levensduur van lithiumtitanaatbatterijen meer dan 25000 keer kan bedragen.

Goede prestaties in brede temperatuurbestendigheid. Over het algemeen zullen elektrische voertuigen problemen hebben bij het laden en ontladen bij -10°C. Lithiumtitanaatbatterijen hebben een goede brede temperatuurbestendigheid en een sterke duurzaamheid. Ze kunnen normaal worden opgeladen en ontladen bij -40 ° C tot 70 ° C, ongeacht in het bevroren noorden van het land. Nog steeds in het hete zuiden heeft het voertuig geen invloed op het werk vanwege de “schok van de batterij”, waardoor de zorgen van gebruikers worden weggenomen .

Het is precies op deze voordelen gebaseerd dat lithiumtitanaatbatterijen een duizelingwekkend “wonder” zijn geworden in de ontwikkeling van lithium-ionbatterijtechnologie.