När du går in i National Demonstration Power Station of Wind and Solar Storage and Transmission i Zhangbei County, kan du se rader av vita vindkraftverk och glänsande blå solcellspaneler på den gröna gräsmarken.

Detta är det största demonstrationsprojektet för vind-solenergilagring och transmission i mitt land. Det antar världens första vind-solenergilagring och överföring kombinerade kraftgenereringskonstruktionsidéer och tekniska vägar. Det är ett omfattande nytt energidemonstrationsprojekt som integrerar vindkraft, solceller, energilagringsenheter och smart kraftöverföring. .

Detta kraftverk kan “lagra” vind- och solresurserna som är “svåra att förutse, svåra att kontrollera och svåra att skicka”, och omvandla dem till högkvalitativ och pålitlig grön elenergi för inmatning i nätet, och kan drivas i “jämna fluktuationer” och “top rakning och fyllda dalar” Flexibel växling mellan lägen. I fallet med förlust av extern strömförsörjning från elnätet kan energilagringskraftverket upprätthålla normal drift av elnätet genom den interna självstartsförmågan.

Utvecklingen av energilagringsteknik är en av de viktigaste kärnteknikerna för att främja ny energigenerering och förbättra säkerheten och stabiliteten i elnätet. Bland olika typer av elektrokemisk energilagringsteknik har litiumtitanatbatterier egenskaperna för lång livslängd och god säkerhetsprestanda, som är väl lämpade för tillämpningsscenarierna för energilagring i nätet. Den höga kostnaden för litiumtitanatbatterier är dock inte gynnsam för storskaliga energilagringstillämpningar.

I detta avseende har China Electric Power Research Institute förenat sig med ett antal enheter för att tillsammans bilda ett projektteam “Utveckling av billiga litiumtitanatbatterier för energilagring och utveckling och tillämpning av systemintegrationsteknik”. Efter år av forskning föreslog projektgruppen, baserat på det ursprungliga litiumtitanatbatteriet, ett litiumtitanatbatterimaterialsystem och produktionsprocessrekonstruktionsprinciper och tekniska lösningar för att möta behoven hos energilagringsapplikationer, och utvecklade litiumtitanatmaterial på submikronnivå. . Litiumtitanatbatteriet för energilagring som utvecklats av projektet upprätthåller de inneboende egenskaperna hos en lång livslängd, samtidigt som kostnaden reduceras kraftigt. I Beijing Science and Technology Awards 2017 vann projektet andra priset.

Nästa utlopp för ny energi

Energilagring anses vara nästa utlopp för ny energi. Som en framåtblickande teknik för att främja utvecklingen av den nya energiindustrin i framtiden, kommer energilagringsindustrin att spela en stor roll i nya energinätsanslutningar, nya energifordon, smarta nät, mikronät, distribuerade energisystem och hemenergi. lagringssystem.

”Anledningen till utvecklingen av energilagring är att solcells- och vindkraftsproduktionen är intermittent och instabil. Därför behövs samarbetet mellan energilagringssystem för att ge stabil och pålitlig kraft.” Direktör för Energy Storage Battery Ontology Research Office, China Electric Power Research Institute Yang Kai berättade för reportrar.

Användningen av storskalig energilagringsteknik kan främja utvecklingen av förnybar energi, förbättra säkerheten och stabiliteten i elnätet, förbättra kvaliteten på strömförsörjningen och effektivt lindra motsättningen mellan strömförsörjning och efterfrågan.

Storskaliga energilagringssystem går igenom alla aspekter av kraftsystemgenerering, överföring, distribution och användning. Dess tillämpning kan inte bara förbättra prestandan hos traditionella kraftsystem, utan också revolutionera planering, design, layout, drift och förvaltning och användning av kraftnät. I denna mening är energilagringsteknik en tekniskt befallande höjd med nationell strategisk betydelse, och utvecklingen av energilagringsteknik är faktiskt “lagrar framtiden”.

En “underbar blomma” i litiumjonbatterier

Det är underförstått att energilagringsteknik huvudsakligen är uppdelad i mekanisk energilagring, elektrokemisk energilagring, elektromagnetisk energilagring och fasförändringsenergilagring. Under de senaste åren har elektrokemisk energilagringsteknik representerad av litiumjonbatterier egenskaperna hos stor energiskala, flexibelt val av plats och snabb svarshastighet, vilket uppfyller de tekniska kraven för kraftsystem och utvecklingstrenden av smarta nät, och har varit betraktas som forskningsinriktningen av forskningsinstitutioner i olika länder. Bli den snabbast växande energilagringstekniken för kraftsystem. Litiumjonbatteri är ett slags “gungstolsbatteri”. De positiva och negativa elektroderna är sammansatta av två föreningar eller enkla ämnen som kan deinterkalera litium flera gånger. Vid laddning delitifieras det positiva elektrodmaterialet, och litiumjoner kommer in i elektrolyten och penetrerar separatorn för att bäddas in i den negativa elektroden. Den positiva elektroden genomgår en oxidationsreaktion. Det motsatta är sant under urladdning.

Litiumjonbatteriteknologi har varit i ett tillstånd av snabb utveckling med forskning om batterielektrodmaterial. Det har nu expanderat från litiumkoboltoxidbatterier till ternära system, litiummanganat, litiumjärnfosfat, litiumtitanat och andra batterisystem som existerar samtidigt. Det nya litiumjonbatteriet med litiumtitanat som negativ elektrod bryter igenom grafitens inneboende begränsningar som negativ elektrod och har betydligt bättre prestanda än traditionella litiumjonbatterier, vilket gör det till ett av de mest lovande energilagringsbatterierna. För detta ändamål presenterade Yang Kai för reportrar fyra stora fördelar med litiumtitanatbatterier som kan sticka ut:

Bra säkerhet och stabilitet. Eftersom anodmaterialet av litiumtitanat har en hög insättningspotential för litium, undviks generering och utfällning av metalliskt litium under laddningsprocessen. Och eftersom dess jämviktspotential är högre än reduktionspotentialen för de flesta elektrolytlösningsmedel, reagerar den inte med elektrolyten och bildar inte en fast substans — Passiveringsfilmen på vätskegränsytan undviker förekomsten av många sidoreaktioner, vilket avsevärt förbättrar säkerheten. . “Energilagringskraftverk är detsamma som elfordon, och säkerhet och stabilitet är de viktigaste indikatorerna.” sa Yang Kai.

Utmärkt snabbladdningsprestanda. För lång laddningstid har alltid varit ett hinder som är svårt att övervinna i utvecklingen av elfordon. Generellt används långsamt laddade rena elbussar, och laddningstiden är minst 4 timmar, och laddningstiden för många rena elektriska personbilar är så lång som 8 timmar. Litiumtitanatbatteriet kan laddas helt på cirka tio minuter, vilket är ett kvalitativt steg från traditionella batterier.

Lång cykellivslängd. Jämfört med de grafitmaterial som vanligtvis används i traditionella litiumjonbatterier, krymper eller expanderar litiumtitanatmaterial knappast i ramstrukturen under processen för laddning och urladdning av litium. / Problemet med skador på elektrodstrukturen orsakade av cellvolymbelastning vid interkalering av litiumjoner, så den har mycket utmärkt cykelprestanda. Enligt experimentella data är den genomsnittliga livslängden för vanliga litiumjärnfosfatbatterier 4000-6000 gånger, medan livslängden för litiumtitanatbatterier kan nå mer än 25000 gånger.

Bra prestanda i bred temperaturbeständighet. Generellt sett kommer elfordon att ha problem vid laddning och urladdning vid -10°C. Litiumtitanatbatterier har bra bred temperaturbeständighet och stark hållbarhet. De kan laddas och laddas ur normalt vid -40°C till 70°C, oavsett i det frusna norra landet. Fortfarande i den varma södern kommer fordonet inte att påverka arbetet på grund av batterichock, vilket eliminerar användarnas oro. .

Det är just baserat på dessa fördelar som litiumtitanatbatterier har blivit ett bländande “under” i utvecklingen av litiumjonbatteriteknologi.