鋰離子電池技術（BESS）在電網(wǎng)中的應用

電池在從化石燃料向可再生能源過渡的過程中扮演著至關重要的角色。其中一個角色是電池能量存儲系統(tǒng)(Battery Energy Storage System，簡稱BESS)，顧名思義，該系統(tǒng)的主要作用是儲存電池能量，并在需要時釋放它。

BESS市場在全球范圍內(nèi)迅速增長。在過去的10年里，汽車和電力行業(yè)都安裝了大規(guī)模的的BESS。據(jù)彭博社稱，截至2018年，BESS部署了9GW /17GWh，預計到2040年將部署1095GW / 2850GWh。

現(xiàn)在，化石燃料逐步落后，社會正在轉向綠色能源產(chǎn)品。消費者使用的電力比以往任何時候都多，如給電動汽車充電等。這些變化對電網(wǎng)管理提出了挑戰(zhàn)，而BESS是一個有前途的、通用的解決方案。

BESS在電力供應鏈的許多環(huán)節(jié)都有應用，包括發(fā)電、輸電、配電和消費。它們在可再生能源與電網(wǎng)的整合中發(fā)揮著重要作用。BESS補償可再生能源發(fā)電的波動，在發(fā)電高峰期間儲存能源，在低峰期期間提供能源。

BESS可提供電網(wǎng)平衡，保證電網(wǎng)穩(wěn)定、高效運行。發(fā)電和消費必須在任何時候保持平衡。然而，這種平衡會受到許多因素的干擾，如發(fā)電廠和輸電線路的故障或可再生能源發(fā)電管理不善，導致電力過?；虿蛔恪?/p>

適當?shù)碾娫垂芾響３诸l率和電壓在可接受的范圍內(nèi)，直到恢復正常運行。頻率控制和反應管理傳統(tǒng)上是在使用大型發(fā)電機的燃煤電廠中進行的。隨著化石燃料發(fā)電廠的逐步淘汰，我們將需要新的解決方案。

BESS可以為電源管理提供快速部署、快速響應和良好的可擴展性。根據(jù)PV Tech的數(shù)據(jù)，電網(wǎng)要求BESS能夠在不到30秒的時間內(nèi)提升到其額定功率，并維持15分鐘的恒定功率輸出。現(xiàn)代鋰離子電池滿足了這些要求。

由于具備快速響應時間和良好的擴展性，BESS成為減少峰值負載的有效解決方案。這需要BESS提供四個小時的電力。與可再生能源相結合，這可能是滿足峰值電力需求的燃氣發(fā)電廠的有效替代方案。然而，這個BESS應用增加了自動化的復雜性。

另一個應用是部署B(yǎng)ESS以提高輸電網(wǎng)的靈活性。輸電網(wǎng)可靠性標準要求，即使在電網(wǎng)發(fā)生突發(fā)事件時，當一條線路或關鍵變電站發(fā)生故障時，系統(tǒng)也要保持穩(wěn)定狀態(tài)。當所有的傳輸設施都在使用時，傳輸系統(tǒng)必須能夠承載全部容量，并應考慮未來的負荷增長模式。因此，傳統(tǒng)的輸電系統(tǒng)通常體積過大且未得到充分利用。由于高峰負荷很少發(fā)生，輸電系統(tǒng)利用率通常為55%左右。

BESS部署可以增加現(xiàn)有輸電線路的能力，而無需建造額外的發(fā)射塔和線路。BESS是靈活的，可以根據(jù)需要重新定位和擴展。在突發(fā)事件發(fā)生時，它們能夠自動向系統(tǒng)注入電力，并提供電網(wǎng)穩(wěn)定性。如果電網(wǎng)出現(xiàn)故障，BESS可以立即提供能源，并支持關鍵發(fā)電機的重新啟動。BESS還可以儲存能量，充當快速作用的負載，幫助管理電力供應和需求的穩(wěn)定性。BESS可在低負荷時充電，在峰值負荷時放電。

BESS還可以提高配電網(wǎng)的效率。如今，配電網(wǎng)承受著新的負荷，如電動汽車充電器或分布式能源發(fā)電。BESS可以在本地發(fā)電過程中充電，并在本地負荷突然激增時提供電力，減輕配電基礎設施的壓力。

迄今為止，BESS尚未大規(guī)模使用的主要原因是投資成本高。回收期可能超過BESS的預期使用壽命。然而，在過去的十年里，電池技術的進步降低了成本，并使BESS技術的興起成為可能。包括電力生產(chǎn)、輸電和配電在內(nèi)的公用事業(yè)是最重要的BESS用戶。BESS是一種解決高峰需求、短中斷和新網(wǎng)絡挑戰(zhàn)的解決方案，如間歇性可再生能源的集成。

雖然BESS在今天的許多應用中仍處于盈利的邊緣，但它們將在使能源從化石燃料過渡到可再生能源方面發(fā)揮關鍵作用。