如何将电力存储在网格上？ |罗波

在过去的50年中，全球电力消费量一直在不断增加，估计在2021年使用约25,300多瓦特时。随着行业4.0的过渡，全球能源需求的增加。这些数字每年都在增加，不包括工业和其他经济部门的权力要求。由于温室气体排放过多，这种工业转移和高功率消费量与更明显的气候变化影响相结合。目前，大多数发电厂和设施都严重依赖化石燃料来源（石油和天然气）来满足此类需求。这些气候问题禁止使用常规方法产生额外的能源。因此，对于确保可再生能源的持续可靠的能源供应，有效且可靠的储能系统的发展变得越来越重要。

能源部门的反应是转向可再生能源或“绿色”解决方案。改进的制造技术已经帮助过渡，例如，更有效地制造了风力涡轮机叶片的制造。此外，研究人员已经能够提高光伏细胞的效率，从而导致每个使用区域的能量产生更好。在2021年，太阳能光伏（PV）来源的发电量显着增加，达到创纪录的179 TWH，与2020年相比增长了22％。现在太阳能PV技术占全球电力的3.6％，目前是第三大可再生能源水电和风后的能源。

但是，这些突破并不能解决可再生能源系统的一些固有缺点，主要是可用性。这些方法中的大多数不会像煤炭和石油发电厂一样按需产生能源。例如，太阳能输出全天可用，其变化取决于日光照射角度和PV面板定位。它在夜间无法产生任何能量，而在冬季和在非常浑浊的日子里的产量大大减少。风能也因风速而受到波动的影响。因此，这些解决方案需要与能源存储系统结合起来，以在低输出期间维持能源供应。

什么是储能系统？

储能系统可以存储能源，以便在以后使用。在某些情况下，储存的能量和提供的能量之间将有一种能量转换的形式。最常见的例子是电池，例如锂离子电池或铅酸电池。它们通过电极和电解质之间的化学反应提供电能。

电池或贝斯（电池储能系统）代表了日常生活应用中使用的最常见的能源存储方法。其他存储系统存在，例如将水坝中存储在水坝中的水的势能转化为电能的水电厂。掉下的水将转动产生电能的涡轮机的飞轮。另一个例子是压缩气体，释放后，气体将转动产生涡轮机的车轮。

将电池与其他存储方法区分开的是它们的潜在操作领域。从小型设备和汽车电源到家庭应用和大型太阳能农场，可以将电池无缝集成到任何离网存储应用中。另一方面，水电和压缩空气方法需要非常大的复杂基础设施来存储。这导致了非常高的成本，需要很大的应用才能证明它是合理的。

离网存储系统的用例。

如前所述，离网存储系统可以促进对可再生能源方法（例如太阳能和风能）的使用和依赖。但是，还有其他应用可以从此类系统中受益匪浅

城市电网旨在根据每个城市的供应和需求提供适量的电力。所需的功率可能全天波动。离网存储系统已用于减弱波动，并在需求峰值的情况下提供更高的稳定性。从不同的角度来看，网格存储系统可能非常有益，可以弥补主电网或预定维护期间的任何无法预见的技术故障。他们可以满足电源要求而无需搜索替代能源。例如，人们可以在2023年2月初引用德克萨斯州的冰风暴，这使大约26.2 000人无电，而维修由于天气困难而推迟了。

电动汽车是另一种应用。研究人员已经付出了很多努力来优化电池制造和充电/放电策略，以便在电池的寿命和功率密度上。锂离子电池一直处于这场小型革命的最前沿，并已在新电动汽车和电动公交车中广泛使用。在这种情况下，更好的电池可以导致更大的里程，但也减少了正确的技术充电时间。

其他技术进步喜欢无人机和移动机器人，也从电池开发中受益匪浅。运动策略和控制策略在很大程度上取决于提供的电池容量和功率。

什么是贝斯

BESS或电池储能系统是一种可用于存储能源的储能系统。这种能量可以来自主要网格，也可以来自可再生能源，例如风能和太阳能。它由多个以不同配置（系列/平行）排列的电池组成，并根据要求大小。它们连接到用于将直流电源转换为AC功率的逆变器。一个电池管理系统（BMS）用于监视电池条件和充电/放电操作。

与其他储能系统相比，它们特别灵活地放置/连接，并且不需要高昂的基础设施，但是它们仍然以相当大的成本成本，并且需要根据使用情况进行更多的定期维护。

Bess的尺寸和使用习惯

安装电池储能系统时要解决的关键点是尺寸。需要多少电池？在什么配置中？在某些情况下，从长远来看，在节省成本和效率方面，电池类型可以在长期以来发挥至关重要的作用

这是逐案进行的，因为应用程序的范围从小型家庭到大型工厂。

小家庭（尤其是在城市地区）最常见的可再生能源是使用光伏面板的太阳能。一般而言，工程师将考虑家庭的平均功耗，并在一年中为特定地点提供太阳辐照度。选择电池数量及其网格配置以符合本年度最低的太阳能电源期间的家庭需求，同时又不完全排干电池。这是假设一个解决方案可以从主网格中具有完全独立性。

首先，保持相对中等的充电状态或不完全排放电池是对抗直觉的。毕竟，如果我们无法提取全部潜力，为什么还要使用存储系统？从理论上讲，这是可能的，但这可能不是最大化投资回报率的策略。

贝丝的主要缺点之一是电池的成本相对较高。因此，选择最大化电池寿命的用法习惯或充电策略至关重要。例如，如果不遭受不可逆转的损坏，铅酸电池的容量不能低于50％的容量。锂离子电池具有较高的能量密度，较长的周期寿命。它们也可以使用较大的范围排出，但这是价格上涨的成本。不同的化学分配之间的成本差异很大，铅酸电池比相同尺寸的锂离子电池便宜数百到数千美元。这就是为什么在第三世界国家和贫困社区中，铅酸电池是太阳能应用中最常用的原因。

电池性能在其寿命中受到降解的严重影响，其稳定的性能不会以突然的故障结束。相反，能力和提供的能力可以逐渐消失。实际上，当电池的容量达到其原始容量的80％时，电池寿命被认为已经用完了。换句话说，当它的容量淡出20％时。实际上，这意味着可以提供较低的能量。这可能会影响完全独立的系统的使用期，并且电动汽车可以覆盖的里程数量。

要考虑的另一点是安全。随着制造和技术的进步，最近的电池在化学上更加稳定。但是，由于降解和滥用病史，细胞可能会导致热逃亡，这可能导致灾难性的结果，在某些情况下，消费者的生命处于危险之中。

这就是为什么公司开发了更好的电池监控软件（BMS）来控制电池使用情况的原因，还可以监视健康状况以提供及时维护并避免加重后果。