¿Qué batería es mejor para el almacenamiento de energía?
2024-08-29
Por centrales de almacenamiento de energía se entienden las instalaciones instaladas en los sistemas eléctricos para almacenar y liberar energía eléctrica. Suelen estar situadas en un determinado eslabón de la red eléctrica, como centrales eléctricas, subestaciones o cerca de puntos de consumo, como viviendas o polígonos industriales. El principal objetivo de las centrales de almacenamiento de energía es mejorar la flexibilidad y eficiencia del sistema eléctrico almacenando el exceso de electricidad generada cuando la demanda de energía es baja, y liberando después esta energía durante las horas punta o de escasez de energía, con el fin de equilibrar la carga eléctrica, mejorar la eficiencia de utilización de la energía, reducir los costes energéticos y aumentar el acceso a las energías renovables.
Las baterías desempeñan un papel clave en las centrales de almacenamiento de energía lateral. Son los componentes principales de las centrales de almacenamiento de energía y se utilizan para almacenar y liberar energía eléctrica. El tipo, el rendimiento y la configuración de las baterías tienen un impacto significativo en la eficiencia, la fiabilidad y la economía de todo el sistema de almacenamiento de energía. Elegir el tipo y la configuración de batería adecuados es crucial para el diseño y el funcionamiento de las centrales de almacenamiento de energía.
Este artículo presenta principalmente algunos contenidos clave de la selección de la batería en detalle, con la esperanza de ayudarle a comprender los conocimientos pertinentes y elegir la batería más adecuada.
Principios de selección de baterías
1. Configuración flexible, fácil instalación y construcción
El sistema de almacenamiento de energía debe tener una configuración flexible y una buena escalabilidad. Además, el periodo de construcción del sistema debe ser corto y no debe haber requisitos especiales excesivos. Las baterías de almacenamiento de energía son fáciles de combinar de múltiples maneras, lo que puede satisfacer voltajes de trabajo más altos y corrientes de trabajo más grandes; son fáciles de instalar y mantener; son flexibles en la configuración y fáciles de instalar y construir.
2. Larga vida útil, gran seguridad y fiabilidad
El ciclo de vida de las baterías de almacenamiento de energía tiene un impacto importante en el funcionamiento fiable del sistema. El ciclo de vida largo de las baterías de almacenamiento de energía puede reducir la sustitución de las baterías, lo que es de gran importancia para ahorrar costes de funcionamiento y mejorar la economía del sistema. El sistema de almacenamiento de energía con baterías requiere una vida útil de 12 años, y un ciclo de vida de más de 6.000 veces cuando la profundidad de descarga es del 90%. Debido a la particularidad de la red eléctrica, la seguridad operativa es la cuestión primordial que debe tenerse en cuenta en el funcionamiento de la red eléctrica, y los equipos con baja seguridad no pueden entrar en la red eléctrica. El objetivo del sistema de almacenamiento de energía es garantizar el funcionamiento seguro, eficiente y estable del sistema eléctrico. Sólo los sistemas de almacenamiento de energía con alta seguridad pueden cumplir los requisitos. Se requiere que la batería de almacenamiento de energía esté bajo control incluso si falla en condiciones extremas, y no debe explotar, arder u otros fallos que pongan en peligro el funcionamiento seguro de la central eléctrica;
3. Tiene buena respuesta rápida, capacidad de carga y descarga y alta eficiencia de conversión de carga y descarga
El funcionamiento intermitente del sistema de almacenamiento de energía por batería exige que el sistema tenga buenas características de arranque. La batería de almacenamiento de energía cambia con frecuencia entre los estados de carga y descarga, lo que requiere que la batería tenga una velocidad de respuesta más rápida. La eficiencia del sistema se ve afectada por la pérdida de energía, y la mejora de la tasa de conversión de energía del sistema de almacenamiento de energía durante el proceso de almacenamiento ayudará a mejorar la eficiencia global del sistema. Además, el nivel de eficiencia de carga y descarga de la batería también afectará al coste del sistema.
4. Tiene una buena adaptabilidad medioambiental y un amplio rango de temperaturas de funcionamiento.
5. El coste es adecuado.
El coste es una referencia importante para la selección de baterías de almacenamiento de energía y un factor determinante para que las baterías de almacenamiento de energía puedan promoverse y aplicarse a gran escala.
6. No se seleccionarán baterías de segunda mano ni baterías de inventario con una fecha de producción superior a 3 meses.
Aunque las baterías de segunda mano o las baterías con un inventario de más de 3 meses pueden reducir en gran medida el coste de las baterías de almacenamiento de energía, no se puede garantizar la consistencia de las celdas internas del paquete de baterías utilizado para el montaje. El funcionamiento a largo plazo hará que la eficiencia del sistema disminuya rápidamente, e incluso provocará riesgos para la seguridad.
Todas las baterías de almacenamiento de energía HT INFINITEPOWER utilizan baterías nuevas de grado A con un ciclo de producción inferior a 3 meses para garantizar la seguridad y estabilidad del sistema de almacenamiento de energía.
Todas las baterías de almacenamiento de energía HT INFINITEPOWER utilizan baterías nuevas de grado A con un ciclo de producción inferior a 3 meses para garantizar la seguridad y estabilidad del sistema de almacenamiento de energía.
7. Cumplen los requisitos de protección del medio ambiente y no causan daños ni contaminación al medio ambiente durante la producción, el uso y el reciclado de las pilas.
Comparación de los principales tipos de pilas
Desde el punto de vista de la aplicación, los tipos de batería anteriores pueden alcanzar el nivel de 100 MW. Desde el punto de vista del rendimiento de la batería, las baterías de litio hierro fosfato （lifepo4 battery） y las baterías de sodio-azufre tienen mayor ratio energético y eficiencia de carga y descarga. Las baterías de sodio-azufre y las baterías de flujo de vanadio aún no se han industrializado, los canales de suministro son limitados y el coste es elevado.
Desde la perspectiva de los costes de funcionamiento y mantenimiento, las baterías de flujo de vanadio requieren bombas para el control del fluido, lo que aumenta el coste de funcionamiento, mientras que las baterías de litio y las de plomo-carbono tienen costes de mantenimiento más bajos. Desde la perspectiva del coste por kilovatio-hora (valor actual del coste dentro del ciclo del proyecto/valor actual de la generación de energía dentro del ciclo de vida), el coste actual por kilovatio-hora de las baterías de plomo-ácido (carbono) y las baterías de litio-hierro-fosfato （lifepo4）es equivalente, pero las baterías de plomo-ácido (carbono) no son adecuadas para la carga y descarga profundas, y la tasa de descarga es baja y la vida útil del ciclo es baja. La ventaja de las baterías de flujo totalmente de vanadio reside en su seguridad, pero ocupan una gran superficie y el mantenimiento posterior es engorroso. Son adecuadas para largos tiempos de carga y descarga y ocasiones de almacenamiento de energía de gran capacidad (energía).
En resumen, las ventajas de las baterías de litio hierro fosfato (batería lifepo4) son que no tienen requisitos especiales para el entorno de construcción, su periodo de construcción es corto, su eficiencia energética es alta y su configuración de potencia y tiempo es flexible. Se recomiendan las baterías LiFePo4.
Selección del tipo de batería
En función de los distintos tipos de envoltura, las baterías de litio hierro fosfato son principalmente de tres tipos: envoltura cuadrada de aluminio, película de plástico de aluminio blando y cilíndrica dura. Los componentes internos (electrodo positivo, electrodo negativo, diafragma, electrolito) de los tres tipos son muy diferentes, y la principal diferencia radica en el material de la carcasa. Las ventajas y desventajas de los tres se comparan como se muestra en la siguiente tabla:
En resumen, la estructura soft-pack y la estructura hard-pack de las pilas lifepo4 tienen cada una sus propias ventajas e inconvenientes. La calidad de la batería depende más de la calidad del material y del proceso de fabricación. Se recomienda utilizar la batería de carcasa cuadrada de aluminio, muy utilizada en las centrales eléctricas de almacenamiento de energía a gran escala.
Selección de la capacidad de la batería
En la actualidad, hay muchos fabricantes nacionales de baterías lifepo4, con un suministro suficiente y una tecnología relativamente madura. Para las distintas capacidades de las baterías, la tensión nominal y el rango de tensión de funcionamiento son aproximadamente los mismos, pero la velocidad máxima de carga y la velocidad máxima de descarga son diferentes, y cuanto mayor es la capacidad de la batería, mayor es su densidad de energía en peso y su densidad de energía en volumen.
En la actualidad, entre los fabricantes nacionales de baterías más conocidos se encuentran CATL, Lishen, Haiji New Energy, EVE Power, BYD, AVIC Lithium Battery, Gotion High-tech y otras empresas. Las baterías son principalmente productos de 0,5C (carga y descarga durante 2 horas) y 1C (carga y descarga durante 1 hora). La capacidad de las baterías monocelulares maduras es de 40Ah-320Ah, y el número de ciclos de cada empresa oscila entre 4000 y 10000 veces (dependiendo de las condiciones de funcionamiento).
Para proyectos de almacenamiento de energía de gran capacidad, deben seleccionarse baterías monocelulares con una capacidad relativamente grande. Por un lado, puede aumentar la densidad de potencia y reducir la ocupación de espacio; por otro, puede reducir el número de circuitos en serie y en paralelo de la batería y reducir el problema de atenuación de la capacidad causado por el efecto barril. Al mismo tiempo, basándose en los principios de «productos corrientes de fabricantes corrientes» y «tecnología avanzada», se recomienda utilizar productos de batería con una capacidad de 280 Ah o superior. Los parámetros básicos de rendimiento de las baterías típicas de gran capacidad se muestran en la siguiente tabla.
En el futuro, a medida que se desarrollen la ciencia y la tecnología, seguirán apareciendo nuevas tecnologías de baterías, y nuestras opciones serán cada vez más abundantes. Pero pase lo que pase, nuestro objetivo es el mismo: mejorar el rendimiento de las centrales de almacenamiento de energía en red seleccionando las baterías más adecuadas, promover el uso eficiente de la energía y contribuir a construir un sistema energético limpio y sostenible.
Cómo extender la vida útil de las baterías de almacenamiento de energía？
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