بطارية تخزين الطاقة

1 、 المبادئ التقنية وتكوين النظام
بطارية تخزين الطاقة هي جهاز يمكنه تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة كيميائية للتخزين ، ثم تحويل الطاقة الكيميائية إلى طاقة كهربائية للإفراج عند الحاجة. يعتمد مبدأ العمل الخاص به على التفاعلات الكهروكيميائية ، والتي تحقق عملية الشحن والتفريغ من خلال ترحيل الأيونات بين الأقطاب الإيجابية والسلبية داخل البطارية. يتكون نظام بطارية تخزين الطاقة بشكل أساسي من الأجزاء التالية:

حزمة البطارية: تتكون من خلايا بطارية متعددة متصلة في سلسلة أو متوازية ، وهي الجزء الأساسي من نظام بطارية تخزين الطاقة ، المسؤول عن تخزين الطاقة الكهربائية وإطلاقها. تشمل أنواع البطارية الشائعة الليثيوم-بطاريات أيون (مثل بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم ، بطاريات الليثيوم الثلاثية)، يقود-بطاريات الحمض ، إلخ.
نظام إدارة البطارية (BMS): مسؤول عن حقيقي-مراقبة الوقت للمعلمات مثل الجهد ودرجة الحرارة وتيار حزمة البطارية ، مما يضمن أن حزمة البطارية تعمل ضمن نطاق آمن ، وتمديد عمر البطارية من خلال الإدارة المتوازنة.
محول تخزين الطاقة (أجهزة الكمبيوتر): إنه يحول الطاقة الكهربائية إلى تيار بالتناوب ، مما يضمن تبادل الطاقة الفعال بين نظام بطارية تخزين الطاقة والشبكة أو الحمل.
نظام إدارة الطاقة (EMS): جدولة الطاقة بشكل عام وإدارة أنظمة بطارية تخزين الطاقة لتحسين كفاءة استخدام الطاقة.
نظام الحماية من الحرائق والتحكم في درجة الحرارة: تأكد من أن نظام بطارية تخزين الطاقة يعمل في بيئة آمنة ، ويمنع حوادث السلامة مثل الحرائق ، والتحكم في درجة حرارة حزمة البطارية لتجنب تأثير ارتفاع درجة الحرارة أو الإفراط في أداء البطارية.

2 、 سيناريوهات التطبيق وتحليل المتطلبات
تُستخدم بطاريات تخزين الطاقة على نطاق واسع في مختلف المجالات ، بما في ذلك اتصال شبكة الطاقة المتجددة ، والسيارات الكهربائية ، وعبور السكك الحديدية ، ومحطات قاعدة الاتصالات ، وأنظمة الطاقة الموزعة ، إلخ. في مجال السفن ، يختلف تطبيق بطاريات تخزين الطاقة اعتمادًا على نوع متطلبات السفينة والملاحة:

تتمتع سفن الأنهار الداخلية بمتطلبات عالية لتقليل الانبعاثات والضوضاء ، ويمكن أن تساعدها أنظمة تخزين الطاقة على تحقيق تشغيل صفر للانبعاثات ، وتلبية احتياجات حماية البيئة الحضرية.
الأوعية الخارجية: نطاق التشغيل ثابت نسبيًا ، ويمكن استخدام شحن الطاقة الشاطئ ، إلى جانب أنظمة تخزين الطاقة لتحسين استخدام الطاقة وتقليل تكاليف التشغيل.
أوعية الذهاب للمحيطات لديها متطلبات أعلى لكثافة الطاقة والاستقرار وموثوقية أنظمة تخزين الطاقة لتلبية احتياجات طويلة-مصطلح وطويل-الملاحة المسافة.
تتطلب سفن خاصة ، مثل السفن البحثية ، والسفن الهندسية ، وما إلى ذلك ، أنظمة تخزين الطاقة لتوفير طاقة مستقرة للارتفاع-المعدات الدقيقة ولديها القدرة على التعامل مع ظروف البحر المعقدة.

3 、 المزايا والتحديات
المزايا:

الود البيئي: يمكن لتطبيق بطاريات تخزين الطاقة أن يقلل بشكل كبير من استهلاك الوقود الأحفوري ، وانبعاثات الكربون المنخفضة ، والمساعدة في معالجة تغير المناخ.
الاقتصاد: يمكن أن تقلل بطاريات تخزين الطاقة من تكاليف الطاقة وتحسين الكفاءة الاقتصادية من خلال التحكيم في اختلافات أسعار الكهرباء في وادي الذروة وتقليل استخدام المحرك.
تحسين كفاءة الطاقة: يمكن لبطاريات تخزين الطاقة إعادة تدوير الطاقة وإعادة استخدامها ، وتحسين كفاءة استخدام الطاقة.
المرونة التشغيلية: لدى نظام الدفع الكهربائي سرعة استجابة سريعة ، مما يجعل من السهل تحقيق التحكم الدقيق وتحسين القدرة على المناورة وسلامة السفينة.
تحدي:

التكلفة الأولية المرتفعة: تكلفة عالية-حزم بطارية الأداء و BMS عالية نسبيا ، مما يزيد من الاستثمار في بناء السفن.
البنية التحتية غير الكافية للشحن: لم يكن تخطيط مرافق الطاقة على الشاطئ ومحطات الشحن مثالية بعد ، مما يؤثر على التطبيق على نطاق واسع لأنظمة تخزين الطاقة.
عنق الزجاجة الفني: لا تزال كثافة طاقة البطارية ، وحياة الدورة ، والسلامة بحاجة إلى تحسين لتلبية الطول-احتياجات المسافة من الأوعية الذهاب المحيط.
الافتقار إلى المعايير واللوائح: الافتقار إلى المعايير التقنية الموحدة ولوائح السلامة لأنظمة تخزين طاقة السفن يعيق التطوير الصناعي.