فهم شامل لموصلات تخزين الطاقة: مرادف لتخزين الطاقة على نطاق واسع وتخزين الطاقة على المدى الطويل؟

ما هو موصل تخزين الطاقة ؟

قبل التطرق إلى موصل تخزين البطارية ، يجب أولاً فهم نظام تخزين الطاقة بشكل موجز. يشير نظام تخزين الطاقة المذكور في هذه المقالة بشكل أساسي إلى نظام تخزين طاقة البطارية، والذي يتكون عادةً من نظام بطارية، ونظام PCS، ونظام BMS، ونظام مراقبة، وغيرها. يتكون نظام البطارية من خلايا بطاريات متصلة على التوالي والتوازي. وفقًا لحاوية تخزين الطاقة المبردة بالهواء الحالية بطول 40 قدمًا وبسعة 2.5 ميجاوات/ساعة، فإنها تتطلب حوالي 6510 خلايا بسعة 120 أمبير/ساعة و2790 خلية بسعة 280 أمبير/ساعة. يتم تكديس آلاف الخلايا معًا، ويجب التحكم في درجة حرارتها المحيطة، وإلا سيؤثر ذلك على عمر البطارية، بل وقد يتسبب في خلل حراري ويؤدي إلى مخاطر نشوب حرائق.

موصل التخزين هو تقنية للتحكم في درجة حرارة البطارية. تستخدم مكيفات الهواء والمركبات الكهربائية ومراكز البيانات، التي نعرفها جيدًا، تقنية التحكم في درجة الحرارة. تُعد تقنية تبريد الهواء امتدادًا لتقنية تكييف الهواء، بينما تُستعار تقنية التبريد السائل من المركبات الكهربائية. حاليًا، تشمل تقنيات التحكم في درجة الحرارة في مجال تخزين الطاقة بشكل رئيسي تبريد الهواء وتبريد السوائل. يستخدم تبريد الهواء مروحة لإخراج الحرارة الناتجة عن خلية البطارية إلى الخارج، بينما يستخدم التبريد السائل تبادل الحرارة بالحمل الحراري لسائل التبريد للتحكم بدقة في درجة حرارة كل خلية بطارية. استخدمت أنظمة تخزين الطاقة تقنية تبريد الهواء على نطاق واسع لأول مرة نظرًا لبساطة بنيتها وتطور تقنياتها وانخفاض تكلفتها وإمكانية تسليمها وانتشارها السريع. فلماذا يحظى تخزين الطاقة المبرد بالسائل باهتمام أكبر في هذا الوقت؟

في عام ٢٠٢١، شهد سوق تخزين الطاقة في الصين تطورًا واسع النطاق. ووفقًا لقاعدة بيانات تخزين الطاقة التابعة للوكالة الوطنية للطاقة، بلغ عدد مشاريع تخزين الطاقة قيد التخطيط والتنفيذ في الصين في عام ٢٠٢١ أكثر من ٧٠ مشروعًا بقدرة ١٠٠ ميجاواط، معظمها مشاريع تخزين طاقة مستقلة/مشتركة. يواجه بناء هذه المشاريع تحديات رئيسية، منها السلامة والكفاءة والاقتصاد. ويساهم ظهور تخزين الطاقة المبرد بالسائل في حل هذه المشكلات.

أكثر أمانًا
مع استمرار تزايد حجم بناء مشاريع تخزين الطاقة، ستزداد سعة خلايا البطاريات وكثافة الطاقة في النظام تبعًا لذلك. حتى مع استخدام بطاريات كبيرة السعة 280 أمبير/ساعة، فإن بناء مشروع تخزين طاقة بقدرة 100 ميغاواط سيتطلب دمج مئات الآلاف، بل مئات الآلاف، من البطاريات معًا، مما سيولّد حرارة أكبر ويزيد من متطلبات إدارة التحكم في درجة حرارة نظام تخزين الطاقة.

أكثر اقتصادا
بالإضافة إلى السلامة، يجب أن يراعي التصميم المتكامل لنظام تخزين الطاقة تشغيل وصيانة دورة حياته بالكامل. ومن هذا المنظور، يُعد نظام تخزين الطاقة المبرد بالسائل أكثر توفيرًا.

أكثر ملاءمة لتخزين الطاقة على المدى الطويل
منذ عام ٢٠٢١ وحتى الآن، أصدرت مختلف مناطق البلاد تباعًا عددًا من السياسات المتعلقة بنسب تخزين الطاقة، والتي تتضمن مؤشرين: نسبة الطاقة، ومدة تخزين الطاقة. تتراوح نسبة الطاقة بين ٥٪ و٣٠٪، وتتراوح مدة تخزين الطاقة بين ساعة وأربع ساعات. واستنادًا إلى نظام تخزين الطاقة المستقل/تخزين الطاقة المشترك المُخطط له حاليًا، فإن مدة تخزين الطاقة المطلوبة هي في الغالب ساعتان، ولكن مع الزيادة المستمرة في نسبة سعة الطاقة الجديدة المُركبة، مثل طاقة الرياح والطاقة الكهروضوئية، سترتفع هذه النسبة من ٢٦.٧٪ حاليًا إلى أكثر من ٥٠٪ بنهاية "الخطة الخمسية الرابعة عشرة". في المستقبل، ستكون هناك حاجة إلى المزيد من تخزين الطاقة لحل مشكلة التقلبات اليومية أو حتى المرونة لعدة أسابيع، بالإضافة إلى مواجهة تحديات الطقس القاسية المحتملة. وبحلول ذلك الوقت، سوف يصل الطلب على تخزين الطاقة إلى ما يزيد عن التكوين 4-5 ساعات، وبالتالي فإن تخزين الطاقة على المدى الطويل سوف يصبح طلبًا صارمًا في المستقبل، وقد ظهر هذا الاتجاه بالفعل في الخارج.