Når du går inn til National Demonstration Power Station of Wind and Solar Storage and Transmission i Zhangbei County, kan du se rader med hvite vindturbiner og skinnende blå solcellepaneler på det grønne gresslandet.

Dette er det største demonstrasjonsprosjektet for vind-solenergilagring og overføring i mitt land. Den tar i bruk verdens første vind-solar lagring og overføring kombinert kraftproduksjon konstruksjon ideer og tekniske ruter. Det er et omfattende nytt energidemonstrasjonsprosjekt som integrerer vindkraft, solceller, energilagringsenheter og smart kraftoverføring. .

Denne kraftstasjonen kan “lagre” vind- og solressursene som er “vanskelige å forutse, vanskelige å kontrollere og vanskelige å sende”, og konvertere dem til høykvalitets og pålitelig grønn elektrisk energi for input i nettet, og kan operere i “glatte svingninger” og “toppbarbering og fylling av daler” Fleksibel veksling mellom moduser. Ved tap av ekstern strømforsyning fra strømnettet kan energilagringskraftstasjonen opprettholde normal drift av strømnettet gjennom den interne selvstartsevnen.

Utviklingen av energilagringsteknologi er en av de viktigste kjerneteknologiene for å fremme ny energiproduksjon og forbedre sikkerheten og stabiliteten til kraftnettet. Blant ulike typer elektrokjemiske energilagringsteknologier har litiumtitanat-batterier egenskapene til lang sykluslevetid og god sikkerhetsytelse, som er godt egnet til bruksscenariene for nettenergilagring. Imidlertid er de høye kostnadene for litiumtitanat-batterier ikke gunstig for storskala energilagringsapplikasjoner.

I denne forbindelse har China Electric Power Research Institute forent seg med en rekke enheter for i fellesskap å danne et prosjektteam “Utvikling av rimelige litiumtitanatbatterier for energilagring og utvikling og anvendelse av systemintegrasjonsteknologi”. Etter år med forskning foreslo prosjektteamet, basert på det originale litiumtitanatbatteriet, et litiumtitanatbatterimaterialsystem og produksjonsprosessrekonstruksjonsprinsipper og tekniske løsninger for å møte behovene til energilagringsapplikasjoner, og utviklet litiumtitanatmateriale på submikronnivå. . Litiumtitanatbatteriet for energilagring utviklet av prosjektet opprettholder de iboende egenskapene til en lang levetid, samtidig som kostnadene reduseres kraftig. I Beijing Science and Technology Awards 2017 vant prosjektet andreprisen.

Neste utløp for ny energi

Energilagring anses å være neste utløp for ny energi. Som en fremtidsrettet teknologi for å fremme utviklingen av den nye energiindustrien i fremtiden, vil energilagringsindustrien spille en stor rolle i ny energinetttilkobling, nye energikjøretøyer, smarte nett, mikronett, distribuerte energisystemer og hjemmeenergi. lagringssystemer.

– Årsaken til utviklingen av energilagring er at solcelle- og vindkraftproduksjon er periodisk og ustabil. Derfor er samarbeidet mellom energilagringssystemer nødvendig for å gi stabil og pålitelig kraft.” Direktør for Energy Storage Battery Ontology Research Office, China Electric Power Research Institute Yang Kai fortalte journalister.

Bruk av storskala energilagringsteknologi kan fremme utviklingen av fornybar energi, forbedre sikkerheten og stabiliteten til strømnettet, forbedre kvaliteten på strømforsyningen og effektivt lindre motsetningen mellom strømforsyning og etterspørsel.

Storskala energilagringssystemer går gjennom alle aspekter av kraftsystemproduksjon, overføring, distribusjon og bruk. Applikasjonen kan ikke bare forbedre ytelsen til tradisjonelle kraftsystemer, men også bringe revolusjon til planlegging, design, layout, drift og styring og bruk av strømnett. I denne forstand er energilagringsteknologi en teknologisk ledende høyde med nasjonal strategisk betydning, og utviklingen av energilagringsteknologi er faktisk “lagring av fremtiden.”

En “fantastisk blomst” i litium-ion-batterier

Det er forstått at energilagringsteknologi hovedsakelig er delt inn i mekanisk energilagring, elektrokjemisk energilagring, elektromagnetisk energilagring og faseendringsenergilagring. De siste årene har elektrokjemisk energilagringsteknologi representert av litiumion-batterier karakteristikkene av stor energiskala, fleksibel plasseringsvalg og rask responshastighet, som oppfyller de tekniske kravene til kraftsystemer og utviklingstrenden av smarte nett, og har vært sett på som forskningsfokus av forskningsinstitusjoner i ulike land. Bli den raskest voksende energilagringsteknologien for kraftsystemet. Litium-ion-batteri er et slags “gyngestolbatteri”. De positive og negative elektrodene er sammensatt av to forbindelser eller enkle stoffer som kan deinterkalere litium flere ganger. Ved lading blir det positive elektrodematerialet delithified, og litiumioner kommer inn i elektrolytten og trenger inn i separatoren som skal bygges inn i den negative elektroden. Den positive elektroden gjennomgår en oksidasjonsreaksjon. Det motsatte er tilfellet under utskrivning.

Litium-ion batteriteknologi har vært i en rivende utvikling med forskning på batterielektrodematerialer. Det har nå utvidet seg fra litiumkoboltoksidbatterier til ternære systemer, litiummanganat, litiumjernfosfat, litiumtitanat og andre batterisystemer som eksisterer side om side. Det nye litium-ion-batteriet med litiumtitanat som negativ elektrode bryter gjennom de iboende begrensningene til grafitt som negativ elektrode, og har betydelig bedre ytelse enn tradisjonelle litium-ion-batterier, noe som gjør det til et av de mest lovende energilagringsbatteriene. For dette formål introduserte Yang Kai for journalister fire store fordeler med litiumtitanat-batterier som kan skille seg ut:

God sikkerhet og stabilitet. Fordi litiumtitanat-anodematerialet har et høyt litiuminnsettingspotensial, unngås generering og utfelling av metallisk litium under ladeprosessen. Og fordi likevektspotensialet er høyere enn reduksjonspotensialet til de fleste elektrolyttløsningsmidler, reagerer det ikke med elektrolytten og danner ikke et fast stoff — Passiveringsfilmen på væskegrensesnittet unngår forekomsten av mange sidereaksjoner, og forbedrer dermed sikkerheten betydelig. . “Energilagringskraftverk er det samme som elektriske kjøretøy, og sikkerhet og stabilitet er de viktigste indikatorene.” sa Yang Kai.

Utmerket rask ladeytelse. For lang ladetid har alltid vært en hindring som er vanskelig å overkomme i utviklingen av elbiler. Generelt brukes sakteladede rene elektriske busser, og ladetiden er minst 4 timer, og ladetiden til mange rene elektriske personbiler er så lang som 8 timer. Litiumtitanatbatteriet kan lades helt opp på omtrent ti minutter, som er et kvalitativt sprang fra tradisjonelle batterier.

Lang sykluslevetid. Sammenlignet med grafittmaterialene som vanligvis brukes i tradisjonelle litium-ion-batterier, krymper eller utvider litiumtitanatmaterialer knapt i rammestrukturen under prosessen med lading og utlading av litium. / Problemet med elektrodestrukturskade forårsaket av cellevolumbelastning ved interkalering av litiumioner, så den har veldig utmerket syklusytelse. I følge eksperimentelle data er den gjennomsnittlige levetiden til vanlige litiumjernfosfatbatterier 4000-6000 ganger, mens sykluslevetiden til litiumtitanatbatterier kan nå mer enn 25000 ganger.

God ytelse i bred temperaturmotstand. Vanligvis vil elektriske kjøretøy ha problemer ved lading og utlading ved -10°C. Litium titanat-batterier har god bred temperaturmotstand og sterk holdbarhet. De kan lades og lades normalt ved -40°C til 70°C, uansett i det frosne nordlandet. Fortsatt i det varme søren vil kjøretøyet ikke påvirke arbeidet på grunn av batterisjokk, noe som eliminerer bekymringene til brukerne .

Det er nettopp basert på disse fordelene at litiumtitanat-batterier har blitt et blendende “under” i utviklingen av litium-ion-batteriteknologi.