Recherche sur les applications de sécurité des batteries au lithium dans le stockage d'énergie résidentielle

Recherche sur les applications de sécurité des batteries au lithium dans le stockage d'énergie résidentielle

Avec la transition énergétique mondiale et le développement rapide des énergies renouvelables, batteries au lithium sont devenus la technologie de stockage d'énergie préférée dans les systèmes de stockage d'énergie résidentiels en raison de leur densité d'énergie élevée, de leur durée de vie à cycle long et de leur bonne adaptabilité environnementale. Cependant, les problèmes de sécurité liés aux batteries au lithium sont de plus en plus importants, devenant un facteur clé restreignant leur application répandue dans le stockage d'énergie résidentielle. Ce document explore et analysera l'importance et la nécessité des batteries au lithium dans les applications de stockage d'énergie résidentielles.

Importance des batteries au lithium dans le stockage d'énergie résidentielle

1. Amélioration de l'efficacité énergétique

Les batteries au lithium ont une efficacité de conversion d'énergie plus élevée, leur permettant de stocker efficacement les énergies renouvelables telles que l'énergie solaire et éolienne, réduisant ainsi les déchets d'énergie. Dans les systèmes de stockage d'énergie résidentiel, les batteries au lithium peuvent stocker l'excès d'énergie solaire générée pendant la journée et la libérer pendant la nuit ou les jours nuageux, en réalisant une allocation d'énergie optimale et une efficacité élevée d'utilisation. Selon des recherches connexes, l'efficacité de conversion d'énergie des systèmes de stockage de batteries au lithium peut dépasser 90%, ce qui est nettement plus élevé que les batteries de plomb traditionnelles et d'autres technologies de stockage, améliorant ainsi considérablement l'efficacité de l'utilisation de l'énergie [1].

2. Amélioration de la stabilité de l'alimentation électrique

Dans les zones éloignées ou les régions avec des réseaux instables, les systèmes de stockage d'énergie résidentiel peuvent servir de sources d'alimentation de secours pour garantir les besoins de base en électricité pour les ménages. Les batteries au lithium, avec leurs capacités de charge et de décharge rapide, peuvent libérer de grandes quantités d'énergie en peu de temps, offrant une alimentation électrique stable aux ménages. Par exemple, en cas de panne de grille ou d'alimentation insuffisante, un système de stockage de batterie au lithium peut rapidement s'activer pour fournir une électricité essentielle telle que l'éclairage et la communication, empêcher les inconvénients et les pertes causées par les pannes de courant [2].

3. Promouvoir l'intégration des énergies renouvelables

Avec l'augmentation continue de la capacité installée des énergies renouvelables, l'utilisation efficace de ces ressources est devenue un problème crucial. Les systèmes de stockage de batteries au lithium peuvent fonctionner en conjonction avec des dispositifs de production d'énergie renouvelable tels que les panneaux photovoltaïques et les éoliennes, stockant l'excès d'énergie renouvelable pour éviter le gaspillage en raison de la surgénération. Selon l'International Energy Agency (AIE), la part mondiale des énergies renouvelables dans la production totale d'électricité a dépassé 30% en 2023, et l'application de systèmes de stockage de batteries au lithium peut encore améliorer l'utilisation de énergie renouvelable , Promouvant l'optimisation de la structure énergétique [3].

Nécessité des batteries au lithium dans le stockage d'énergie résidentielle

À mesure que la crise énergétique mondiale s'intensifie, les réserves des combustibles fossiles traditionnelles sont limitées et leur pollution environnementale est grave. Les batteries au lithium, en tant que représentante de l'énergie propre, peuvent réduire la dépendance à l'égard des sources d'énergie traditionnelles, une consommation d'énergie plus faible et réduire les émissions de carbone dans les applications de stockage d'énergie résidentiel. Selon l'AIE, la demande d'énergie mondiale devrait augmenter d'environ 50% d'ici 2050 par rapport à 2020, et les systèmes de stockage de batteries au lithium peuvent atténuer efficacement les pressions de l'offre d'énergie, fournissant un fort soutien pour aborder la crise énergétique [4].

1. 1. Améliorer l'autonomie de l'énergie des ménages

Dans les systèmes de stockage d'énergie résidentiel, les batteries au lithium peuvent aider les ménages à atteindre l'autosuffisance énergétique et à réduire la dépendance à l'égard du réseau public. Les ménages peuvent installer des panneaux photovoltaïques et d'autres appareils de production d'énergie renouvelable pour stocker l'électricité générée dans les batteries au lithium, en répondant aux besoins quotidiens de l'électricité. Des études connexes ont montré que les ménages utilisant des systèmes de stockage de batteries au lithium peuvent augmenter leur autonomie énergétique de plus de 30%, ce qui réduit l'impact des défaillances du réseau ou des pénuries d'alimentation [5].

2. Assurer la sécurité des ménages

L'application de batteries au lithium dans le stockage d'énergie résidentielle peut fournir une alimentation plus sûre et fiable pour les ménages. Les batteries au lithium ont de meilleures performances de sécurité et, grâce à la surveillance et à la protection en temps réel par les systèmes de gestion des batteries (BMS), les risques de surfacturation, de décharge profonde et de surchauffe peuvent être effectivement empêchés. Par exemple, le BMS peut surveiller les paramètres tels que la tension de la batterie, le courant et la température, et prendre des mesures de protection telles que la coupe de l'alimentation ou l'activation du système de refroidissement lorsque des conditions anormales se produisent, garantissant la sécurité de la consommation d'énergie des ménages [6].

Problèmes de sécurité des batteries et solutions au lithium

Analyse des problèmes de sécurité

Pendant l'utilisation, les batteries au lithium peuvent subir des accidents thermiques en rodage, en incendie ou en explosion en raison de facteurs tels que le vieillissement des matériaux de batterie, la défaillance du système de gestion de la batterie et les conditions environnementales externes. Selon des statistiques incomplètes, il y a eu plusieurs accidents de sécurité du système de stockage de batteries au lithium dans les dernières années, posant de graves menaces pour la vie des gens et la sécurité immobilière [7].

Exploration des solutions

Pour résoudre les problèmes de sécurité des batteries au lithium, plusieurs mesures peuvent être prises:

1 Améliorations des matériaux de la batterie: L'utilisation de matériaux de batterie plus sûrs, tels que le phosphate de fer au lithium (LifePO4) ou le titanate de lithium, qui ont une meilleure stabilité thermique et chimique, peut réduire efficacement le risque de rodaway thermique [8].

2 Optimisation du système de gestion de la batterie: améliorant l'intelligence du BMS pour obtenir une surveillance en temps réel et un contrôle précis de l'état de la batterie. En incorporant l'analyse des mégadonnées et les technologies de l'intelligence artificielle, il est possible d'analyser les données de fonctionnement des batteries en profondeur et de fournir des avertissements précoces des risques de sécurité potentiels [9].

3 Mesures de protection contre la sécurité renforcées: Ajout de dispositifs de protection de sécurité nécessaires dans les systèmes de stockage de batteries au lithium, tels que les matériaux résistants au feu et les systèmes d'extinction automatique. Lorsque le running thermique se produit, ces mesures peuvent rapidement isoler la source d'incendie et éteindre les flammes, empêchant la propagation de l'incident [10].

4 Établissement de systèmes de normalisation: établissement et amélioration des normes de sécurité pour les systèmes de stockage de batteries au lithium, y compris des indicateurs de performances de sécurité clairs, des méthodes de test et des exigences de qualité. Le renforcement de la réglementation de l'industrie assure la qualité et la sécurité des produits de batterie au lithium et standardise le marché [11].

Conclusion

L'application de batteries au lithium dans le stockage d'énergie résidentielle est d'une importance et d'une nécessité significatives. Leur densité d'énergie élevée, leur durée de vie à cycle long et leur bonne adaptabilité environnementale apportent un fort soutien à l'amélioration de l'efficacité énergétique, à l'amélioration de la stabilité de l'alimentation électrique et à la promotion de l'intégration des énergies renouvelables. Cependant, les problèmes de sécurité des batteries au lithium ne peuvent pas être ignorés. Des mesures complètes telles que l'amélioration des matériaux de la batterie, l'optimisation des systèmes de gestion de la batterie, l'amélioration des mesures de protection de la sécurité et l'établissement de systèmes de normalisation sont nécessaires pour assurer le fonctionnement sûr et fiable des batteries au lithium dans le stockage d'énergie résidentielle. Ce n'est qu'en faisant que nous pouvons tirer pleinement parti des avantages des batteries au lithium dans le stockage d'énergie résidentiel, favorisant l'optimisation de la structure énergétique et du développement durable.

Références

[1] Sun, Y., et al. "Examen de l'estimation de l'état du système de stockage de batterie." Journal of Central South University (Natural Science Edition), 2024, 55 (6): 2320-2333.

[2] Meng, G., et al. "La recherche progresse sur les technologies de détection et de contrôle de la sécurité thermique des stations de stockage d'énergie de batterie lithium-ion." High Toltage Engineering, 2024, 50 (7): 3105–3127.

[3] Agence internationale de l'énergie (AIE). 2023 Rapport sur l'énergie mondiale.

[4] Agence internationale de l'énergie (AIE). 2023 Rapport sur les perspectives d'énergie mondiale.

[5] Zhao, L., et al. "État actuel des normes d'évaluation de la sécurité pour les batteries au lithium-ion utilisées dans le stockage d'énergie." Batteries, 2024, 54 (2): 239–243.

[6] Huo, L., et al. "Tendances de développement des technologies de sécurité dans le stockage d'énergie de batterie au lithium-ion - une analyse des données de brevet de l'état de développement actuel de la Chine." Energy Storage Science and Technology, 2022, 11 (8): 2671–2680.

[7] China Energy Storage Network News Center. "67 accidents de stockage d'énergie examinés: 6 se sont produits aux États-Unis En 2023, 1 en France, 1 à Taïwan. "China Energy Storage Network, 2023 [2024-02-09].

[8] Meng, G., et al. "La recherche progresse sur les technologies de détection et de contrôle de la sécurité thermique des stations de stockage d'énergie de batterie lithium-ion." High Toltage Engineering, 2024, 50 (7): 3105–3127.

[9] Sun, Y., et al. "Examen de l'estimation de l'état du système de stockage de batterie." Journal of Central South University (Natural Science Edition), 2024, 55 (6): 2320-2333.

[10] Meng, G., et al. "La recherche progresse sur les technologies de détection et de contrôle de la sécurité thermique des stations de stockage d'énergie de batterie lithium-ion." High Toltage Engineering, 2024, 50 (7): 3105–3127.

[11] Zhao, L., et al. "État actuel des normes d'évaluation de la sécurité pour les batteries au lithium-ion utilisées dans le stockage d'énergie." Batteries, 2024, 54 (2): 239–243.