利用锂离子电池的电力储存系统 (ESS)

电力存储系统 (ESS) 及其重要性

能源存储系统 (ESS) 旨在通过临时存储和在需要时提供电力来维持电力供需平衡。

近年来，可再生能源的使用从脱碳趋势中增加，ESS的重要性也在增加。可再生能源，特别是太阳能发电和风力发电，其主要作用，发电量根据天气和时区而波动。因此，ESS对于控制这种波动和提供稳定的电源至关重要。

据一家研究公司预测，2022年太阳能和风能将占全球电力产量的20%多一点，但到2030年预计将上升到50%以下。随着可再生能源份额的增加，电力存储需求预计也将大幅增长。 （来源：《世界能源展望 2023》-分析-IEA）

ESS部署增长的背景

关于ESS采用增加的背景，主要指出了以下四个方面。

1. 增加可再生能源的采用
   随着可再生能源的广泛应用，储能系统在稳定电力供需平衡、提高电力系统灵活性方面将发挥重要作用。特别是在太阳能发电厂旁边安装储能系统 (ESS) 的工作正在取得进展，预计储能系统在发电业务中的使用将进一步扩大。
   
2. 储能技术的进步
   锂离子电池的技术创新以多种方式提高了 ESS 的性能。具体来说，能量密度、充电速度、循环寿命、安全性都有所提升。 ESS 性能的提升正在推动它的采用。
   
3. 引入能源政策支持
   为了支持可再生能源的引进，主要发达国家正在采取政策优惠措施，例如美国于2022年制定《通货膨胀削减法案》（IRA），大力推动对可再生能源引进的支持。关于电网蓄电池*，过去一年其储存的能量增加了一倍多，预计到 2024 年还将再次翻一番。
   * 直接连接到太阳能发电厂、风力发电厂等的蓄电池。
   （来源：白宫公布建设清洁能源经济的努力进展和成果（美国）| 商业简报 - JETRO 海外新闻 - JETRO）
   
4. 电力需求不断增长
   未来，由于太阳能和风力发电厂的建设，发电量随天气和时间的变化而变化很大，为了满足日益增长的电力需求，有必要利用 ESS 来调节供需平衡。

推进ESS导入的企业

太阳能和风能被称为“可变可再生能源（VRE）”，因为它们产生的电量根据天气和一天中的时间而变化。
另一方面，电力需求也会随着季节和一天中的时间而波动。例如，在日本，夏季和冬季使用供暖和制冷时需求会增加，而且白天和夜间的需求也会波动。
此外，电力难以大量储存。因此，必须始终使发电量与用电量保持匹配（同时等量原则）。
鉴于这些事实，以下企业和设施正在引入 ESS：通过引入ESS，企业和设施可以享受稳定电力供应、降低电力成本、减少环境影响等好处，同时能够调节电力供需平衡。

1. 电力公司
   因为需要能够立即满足电力需求的稳定电源
   
2. 可再生能源发电公司（太阳能、风能等）
   因为，作为企业经营者，我们有义务吸收发电量的波动，提供稳定的电力供应。
   
3. 大型设施（工厂、商业及医疗设施、地方政府、政府机关及公共设施）
   稳定电力供应并确保紧急情况下的电源
   
4. 致力于脱碳的企业
   目的是通过有效利用剩余电力并引入可再生能源来减少二氧化碳排放。

利用锂离子电池的大规模电力贮藏

传统的大规模电力存储主要用于抽水蓄能发电，但存在诸如长施工期和安装环境限制等问题。另一方面，随着电动汽车的普及，电池价格下降和电力存储需求增加，近年来蓄电池的电力存储受到关注。

蓄电池具有“响应性高”，“放电时间长”，“对安装环境没有限制”，“安装工期短”的优点。特别是在瞬时供需调整和峰值转换应用中，通常使用具有高能量密度，长寿命和快速充电的锂离子电池。

主要电池类型有三种:锂离子蓄电池 (LiB)，钠硫电池 (NAS电池)，氧化还原流动电池 (RF电池) 。其中，锂离子电池有望用于电动汽车的再利用电池。是的。

2022年全球储能系统总容量约为223GW，预计到2030年将达到约512GW。然而，与世界的发电总容量相比，这一数字仍然很小。预计2030年抽水蓄能发电量将达到240GW左右，进一步引入蓄电池等设施对于扩大可再生能源至关重要。
（来源：2030 年能源存储系统市场规模和份额报告）

抽水蓄能存在地形限制和环境破坏的担忧，并且对蓄电池大规模电力存储的期望正在增加。然而，蓄电池由于充电和放电而劣化，并且据说抽水发电在期间成本方面是有利的。因此，包括蓄电池和更换在内的相关成本的降低将成为普及的关键。

二级保护保险丝的重要性

前面几节探讨了使用锂离子电池的蓄电池系统。为确保这些电池的安全，保护系统至关重要。一种解决方案是使用次级保护保险丝。这些保险丝可在过流或短路时自动切断电流，防止系统损坏。这种保护可减轻锂离子电池因过度充电或过度放电而导致的热失控等风险，从而提高整体安全性。

选择保险丝时，必须考虑最大连续电流、断路容量和工作温度范围。这些参数的完美匹配有助于确保锂离子电池系统的长期可靠性和性能，从而最大限度地发挥其保护作用。

在与基础设施相关的应用中，减少维护频率与降低成本直接相关。因此，安装适当的二级保护装置不仅能确保系统安全停机，还能降低维护成本。

对于储能系统的发展和市场渗透，选择和设计熔断器在提高这些系统的安全性和可靠性方面发挥着关键作用。展望未来，二次保护熔断器的高效管理在能源供应中将变得越来越重要。