Накопители энергии для эффективной работы энергосистем
31 августа 2020 г.
Сегодня проблема эффективного использования электрической энергии стоит особенно остро для всех сфер деятельности. Одним из способов повышения качества электроприменения являются накопители энергии, которые способны решить различные задачи ее хранения и преобразования, реализовать оптимальные режимы работы и питание источников с нестандартными параметрами.
Функции накопителей
Основное назначение устройств хранения энергии включает в себя:
- Способность выравнивания графиков нагрузки сети;
- Реализацию системной надежности;
- Обеспечение бесперебойного питания важных объектов, электростанций и подстанций;
- Сглаживание мощностных колебаний, стабилизацию работы малоинерционных систем распределенной генерации.
Основные типы накопителей
В настоящее время есть много классификаций накопителей энергии. Их разделяют на электрохимические и физические. Соответственно, к ним относятся:
- Аккумуляторные батареи и накопители на основе молекулярных конденсаторов.
- Ко второй категории причисляют гравитационные ГАЭС и кинетические маховики.
Остановимся на первой группе, поскольку именно они широко применяются как в бытовом, так и в промышленном масштабе.
Электрохимические накопители
Данные устройства представлены в виде:
- Свинцово-кислотных АКБ на основе раствора серной кислоты в качестве электролита и двуокиси свинца в роли активного вещества. Распространены они довольно хорошо.
- Никель-кадмиевые АКБ, принцип работы которых основан на формировании гидроокиси кадмия на аноде и гидроокиси никеля – на катоде. Их используют в транспорте, авиации и в стационарных системах из-за работоспособности при низких температурах.
- Литий-ионные батареи с высокой энергоемкостью и глубокими циклами заряда-разряда. Цена и ресурс таких АКБ зависят от вида электрохимической системы, применяемой на катоде или аноде, а также от температуры и режимов эксплуатации.
- Суперконденсатор, представляющий собой импульсное электрохимическое устройство. Он служит для компенсации быстрых переходных процессов в различных электрических схемах. От АКБ отличается тем, что имеет меньшую энергоемкость и повышенную удельную мощность.
Критерии выбора
Выбор параметров накопителей является сложной задачей, где следует учитывать не только мощность и емкость, но и ряд других факторов:
- Электрические, такие как диапазон рабочих и предельно допустимых напряжений, номинальные и максимальные значения токов заряда/разряда, внутреннее сопротивление.
- Зависимость вышеперечисленных характеристик от температуры, количества и времени зарядных циклов.
- Продолжительность и частота повторения заряда/разряда.
- Окружающую среду, куда входят параметры микроклимата (влажность, жара или холод), наличие загрязнений и вибраций, примеси агрессивных газов в атмосфере и др.
- Предельную стоимость и гарантированный срок службы.
Установка энергонакопителя улучшит надежность энергосистемы в целом, увеличивая ее пропускную способность и оптимизируя операционные и модернизированные затраты. Резервация электроэнергии позволит системе работать даже при форс-мажорных обстоятельствах.
