国际液流电池论坛(IFBF)将液流电池作为电能存储领域的一项关键技术加以推广。电力存储技术正在吸引越来越多的兴趣，不仅来自世界电力系统管理人员，还来自投资制造、厂房和设备、项目开发和资产运营的人员。终端消费者也想知道他们的电力是如何生产的以及如何管理的。

利用风能和太阳能等可再生能源，已经出现了一种满足世界能源需求的清洁和可持续的方法。然而，可再生能源在提供稳定可靠的电力供应方面面临着独特的困难，因为它们容易波动。因此，现在需要能够存储高发电量时产生的多余能量并在需求高时释放的储能设备。

近年来，电池储能系统 (BESS) 变得非常流行。事实上，他们可以通过储存大量能量并在需要时释放它来解决可再生能源的间歇性问题。通常，BESS 解决方案由与太阳能和风电场等可再生能源耦合的电池组组成。这些电池保留在高发电量时产生的额外能量，并在高需求时放电。当可再生能源不能产生足够的电力时，家庭、企业和工业可以通过这些电池中存储的能量来供电。

BESS的好处

可扩展性是 BESS 技术的主要优势之一。BESS 非常适合小型和大型能源项目，因为它们可以根据用户的能源需求进行放大或缩小。BESS 技术还在电网连接受限的偏远地区提供可靠和可持续的能源。

此外，现在还有环保型 BESS 解决方案。它们通过减少对化石燃料发电厂的需求来帮助缓解气候变化，而化石燃料发电厂是温室气体排放的一个来源。

BESS 解决方案确保电网稳定性的潜力是另一个好处。由于其间歇性，风能和太阳能等可再生能源会使系统不稳定。然而，当可再生能源无法生产足够的能源时，BESS 解决方案可以通过提供可靠的能源来帮助克服这一困难。

近年来，电池的成本一直在下降，使 BESS 变得更实惠、更容易获得。这导致 BESS 在可再生能源应用中的使用增加，预计它们将在向更可持续的能源未来过渡中发挥关键作用。

储能系统框图

BESS 的内部结构如图 1 所示。太阳能电池板或风力涡轮机等可再生能源为 BESS 提供直流电源输入。然后，直流电由电力电子模块处理，该模块由逆变器、充电器、DC/DC 转换器和电池管理系统 (BMS) 组成。

图 1：BESS 框图（来源：Stefano Lovati）

逆变器将直流电转换为交流电，可直接供负载使用或注入电网，而充电器则在有多余能量时为电池充电。DC/DC转换器用于调整（升压或降压）直流电源输入的电压，以匹配电池或逆变器的要求。

BMS 负责监控电池的状态，包括其充电状态、温度和健康状态。它还管理电池的充电和放电，以确保最佳性能和安全性。

能量管理系统负责管理BESS的整体运行，包括电力电子和辅助设备的控制，如冷却系统和其他控制系统。BESS 的内部结构旨在储存和释放可再生能源的能量，最大限度地提高效率，同时确保最佳性能和安全性。

适用于可再生能源的 BESS

有几种类型的 BESS 适用于可再生能源。BESS的选择取决于多种因素，例如应用、系统规模、储能容量和成本。以下是适用于可再生能源的主要 BESS类别：

BESS 在可再生应用中的挑战

· 成本：

BESS 的最大挑战之一是它们的成本。虽然近年来电池的成本一直在下降，但与其他形式的能量存储相比，它们仍然相对昂贵。这可能导致难以证明对 BESS 的投资是合理的，尤其是对于大型可再生能源项目。

· 安全：

如果未正确设计和安装，BESS 可能会带来安全风险。如果电池损坏或过度充电，可能会着火或爆炸。这种风险可以通过适当的设计、安装和维护来减轻，但这仍然是一个需要解决的挑战。

· 效率：

BESS 的效率会因使用的电池类型和工作条件而异。有些电池比其他电池效率更高，效率会受到多种因素的影响，例如温度、充电/放电速率和循环寿命。提高 BESS 的效率有助于降低成本并提高性能。

· 耐久性：

BESS 必须经久耐用，能够承受各种环境条件。电池会随着时间的推移而退化，尤其是在极端温度或高强度使用的情况下。提高 BESS 的耐用性有助于降低维护成本并延长其使用寿命。

· 与电网集成：

BESS 必须与电网集成才能有效。这可能是一个挑战，尤其是对于大型可再生能源项目而言。集成过程需要仔细规划和管理，以确保 BESS 有效运行并且不会中断电网。

高效储能系统

BESS 的效率可能因多种因素而异，例如所用电池的类型、工作条件和具体应用。通常，锂离子电池被认为是 BESS 应用中最高效的电池类型。这是由于以下关键因素：

· 锂离子电池具有很高的往返效率，这意味着可以从电池中释放的能量几乎等于充电过程中电池中存储的能量。这是因为锂离子电池具有低内阻，这使得它们能够快速有效地释放能量。

· 锂离子电池具有高能量密度，这意味着它们可以在相对较小的空间内存储大量能量。这使得它们非常适合空间通常受限的 BESS 应用。

· 锂离子电池可以在高电压下工作，从而减少充电和放电过程中的功率损耗。这是因为功率损耗与电流的平方 (I 2 R) 成正比，因此更高的电压可以减少提供给定功率所需的电流量。

WBG材料在BESS es中的作用

宽带隙 (WBG) 材料在 BESS 中起着至关重要的作用，因为它们提高了系统中使用的电力电子设备的效率和性能。

这为 BESS 应用带来了多项优势，包括更高的效率、更高的功率密度和更高的开关频率。这有助于减小电力电子设备的尺寸、重量和成本，同时提高其可靠性和性能。通过使电力电子能够在更高的温度和更高的频率下以更低的损耗运行，WBG 材料有助于提高 BESS 的整体效率和可靠性，使其成为可再生能源应用的更可行的解决方案。