Με τη συνεχή ανάπτυξη της αστικοποίησης και την αυξανόμενη ζήτηση για καθαρό νερό, οι μονάδες καθαρισμού νερού έχουν γίνει αναπόσπαστο μέρος των αστικών υποδομών. Η σταθερή λειτουργία του εξοπλισμού καθαρισμού νερού είναι ζωτικής σημασίας για τη διασφάλιση της παροχής ασφαλούς και ποιοτικού νερού βρύσης στους κατοίκους και τις επιχειρήσεις. Ωστόσο, η λειτουργία των μονάδων καθαρισμού νερού περιλαμβάνει μεγάλο αριθμό ηλεκτρικού εξοπλισμού, όπως αντλίες νερού, φίλτρα, συστήματα απολύμανσης και συσκευές παρακολούθησης, οι οποίες έχουν υψηλές απαιτήσεις για σταθερότητα και συνέχεια της παροχής ρεύματος.
Τα τελευταία χρόνια, με την ωρίμανση της τεχνολογίας αποθήκευσης ενέργειας από μπαταρίες λιθίου, οι βιομηχανικές και εμπορικές μπαταρίες αποθήκευσης λιθίου έχουν χρησιμοποιηθεί ευρέως σε μονάδες καθαρισμού νερού, επιλύοντας αποτελεσματικά τα προβλήματα της ασταθούς παροχής ρεύματος στο δίκτυο, του υψηλού κόστους κατανάλωσης ενέργειας σε περιόδους αιχμής και της ζήτησης ενέργειας έκτακτης ανάγκης. Αυτό το άρθρο θα επικεντρωθεί στην αρχή λειτουργίας των μπαταριών αποθήκευσης λιθίου και θα αναλύσει την εφαρμογή και τη συγκεκριμένη διαδικασία λειτουργίας των βιομηχανικών και εμπορικών μπαταριών αποθήκευσης λιθίου σε εξοπλισμό μονάδων καθαρισμού νερού, σε συνδυασμό με πρακτικά σενάρια εφαρμογής.
Καταρχάς, είναι απαραίτητο να διευκρινιστεί η αρχή λειτουργίας των μπαταριών λιθίου, η οποία αποτελεί τη βάση για την εφαρμογή τους σε μονάδες καθαρισμού νερού. Οι μπαταρίες λιθίου βασίζονται στην παρεμβολή και την απο-παρεμβολή ιόντων λιθίου μεταξύ των θετικών και αρνητικών ηλεκτροδίων για την πραγματοποίηση της αποθήκευσης και απελευθέρωσης ηλεκτρικής ενέργειας. Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας φόρτισης, τα ιόντα λιθίου απο-παρεμβάλλονται από το θετικό ηλεκτρόδιο, μεταναστεύουν μέσω του ηλεκτρολύτη και παρεμβάλλονται στο αρνητικό ηλεκτρόδιο, ενώ τα ηλεκτρόνια ρέουν μέσω του εξωτερικού κυκλώματος για να σχηματίσουν ρεύμα. Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας εκφόρτισης, συμβαίνει η αντίστροφη αντίδραση, τα ιόντα λιθίου απο-παρεμβάλλονται από το αρνητικό ηλεκτρόδιο και επιστρέφουν στο θετικό ηλεκτρόδιο, και η αποθηκευμένη ηλεκτρική ενέργεια μετατρέπεται σε ηλεκτρική ενέργεια για εξωτερική χρήση.
Σε σύγκριση με τις παραδοσιακές μπαταρίες μολύβδου-οξέος, οι μπαταρίες λιθίου έχουν τα πλεονεκτήματα της υψηλής ενεργειακής πυκνότητας, της μεγάλης διάρκειας ζωής, του χαμηλού ρυθμού αυτοεκφόρτισης, της γρήγορης ταχύτητας φόρτισης και της φιλικότητας προς το περιβάλλον, γεγονός που τις καθιστά καταλληλότερες για τις μακροπρόθεσμες, σταθερές και αποδοτικές ανάγκες λειτουργίας βιομηχανικών και εμπορικών σεναρίων, όπως οι μονάδες καθαρισμού νερού.
Οι μονάδες καθαρισμού νερού έχουν πολύπλοκες λειτουργικές διαδικασίες και υψηλή κατανάλωση ενέργειας, ενώ η ζήτηση ενέργειας παρουσιάζει εμφανή χαρακτηριστικά αιχμής. Κατά την περίοδο αιχμής κατανάλωσης νερού (όπως πρωί και βράδυ), το φορτίο των αντλιών νερού, των φίλτρων και άλλου εξοπλισμού αυξάνεται απότομα, με αποτέλεσμα την απότομη αύξηση της ζήτησης ενέργειας. Κατά την περίοδο χαμηλής κατανάλωσης νερού, το φορτίο του εξοπλισμού μειώνεται και η ζήτηση ενέργειας μειώνεται επίσης ανάλογα.
Επιπλέον, η παροχή ρεύματος στο δίκτυο ενδέχεται να διακοπεί λόγω φυσικών καταστροφών, βλαβών εξοπλισμού ή συντήρησης του δικτύου, γεγονός που θα επηρεάσει άμεσα την κανονική λειτουργία του εξοπλισμού καθαρισμού νερού και θα οδηγήσει ακόμη και σε διακοπή της παροχής νερού. Η εφαρμογή βιομηχανικών και εμπορικών μπαταριών αποθήκευσης λιθίου μπορεί να λύσει αποτελεσματικά αυτά τα προβλήματα και τα σενάρια εφαρμογής της σε μονάδες καθαρισμού νερού επικεντρώνονται κυρίως σε τρεις πτυχές: arbitrage peak-vale, εφεδρική παροχή ρεύματος έκτακτης ανάγκης και σταθερότητα βοηθητικού δικτύου.
Το arbitrage Peak-Valley είναι ένα από τα πιο σημαντικά σενάρια εφαρμογής βιομηχανικών και εμπορικών μπαταριών αποθήκευσης λιθίου σε μονάδες καθαρισμού νερού. Το ηλεκτρικό δίκτυο εφαρμόζει τιμές ηλεκτρικής ενέργειας με βάση τον χρόνο χρήσης της peak-Valley, δηλαδή η τιμή ηλεκτρικής ενέργειας κατά την περίοδο αιχμής κατανάλωσης ενέργειας είναι πολύ υψηλότερη από αυτήν κατά την περίοδο της κοιλάδας. Οι μονάδες καθαρισμού νερού μπορούν να χρησιμοποιήσουν... Αποθήκευση Ενέργειας Βιομηχανικής και Εμπορικής Χρήσης 241Kwh (BESS) για την αποθήκευση ηλεκτρικής ενέργειας κατά την περίοδο της κοιλάδας (όταν η τιμή του ηλεκτρικού ρεύματος είναι χαμηλή). Όταν η ζήτηση ενέργειας φτάσει στο μέγιστο και η τιμή του ηλεκτρικού ρεύματος αυξηθεί, η αποθηκευμένη ηλεκτρική ενέργεια απελευθερώνεται για την τροφοδοσία του εξοπλισμού καθαρισμού νερού, μειώνοντας έτσι το κόστος κατανάλωσης ενέργειας της μονάδας νερού. Για παράδειγμα, μια μεσαίου μεγέθους μονάδα καθαρισμού νερού με ημερήσια παροχή νερού 100,000 τόνων χρειάζεται να καταναλώνει πολλή ηλεκτρική ενέργεια για την άντληση και το φιλτράρισμα του νερού κάθε μέρα.
Με τη διαμόρφωση μιας Βιομηχανικής και Εμπορικής Αποθήκευσης Ενέργειας (BESS) 241Kwh, η μονάδα νερού μπορεί να αποθηκεύσει περίπου 241 kWh ηλεκτρικής ενέργειας κατά την περίοδο της κοιλάδας και να την απελευθερώσει κατά την περίοδο αιχμής. Σύμφωνα με τη διαφορά τιμής ηλεκτρικής ενέργειας μεταξύ των περιοχών αιχμής, η οποία είναι 0.3-0.5 γιουάν ανά kWh, η μονάδα νερού μπορεί να εξοικονομήσει δεκάδες χιλιάδες γιουάν σε κόστος ενέργειας κάθε χρόνο. Επιπλέον, για ορισμένους μικρής κλίμακας εξοπλισμούς καθαρισμού νερού ή βοηθητικά συστήματα, Μπαταρία αποθήκευσης λιθίου 15Kwh μπορεί να διαμορφωθεί ώστε να καλύπτει τις ανάγκες προσαρμογής στις υψηλές θερμοκρασίες των μικρών φορτίων, κάτι που είναι πιο ευέλικτο και οικονομικό.
Η εφεδρική παροχή ρεύματος έκτακτης ανάγκης είναι μια άλλη βασική εφαρμογή των βιομηχανικών και εμπορικών μπαταριών αποθήκευσης λιθίου σε μονάδες καθαρισμού νερού. Ο εξοπλισμός καθαρισμού νερού, όπως οι αντλίες νερού και τα συστήματα απολύμανσης, δεν μπορεί να απενεργοποιηθεί για μεγάλο χρονικό διάστημα. Μόλις διακοπεί η παροχή ρεύματος στο δίκτυο, θα ανασταλούν οι εργασίες καθαρισμού του νερού και η ποιότητα του νερού θα επηρεαστεί λόγω της στασιμότητας του νερού στον αγωγό.
Οι βιομηχανικές και εμπορικές μπαταρίες λιθίου μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως εφεδρικές πηγές ενέργειας έκτακτης ανάγκης, για να διασφαλιστεί ότι ο βασικός εξοπλισμός μπορεί να συνεχίσει να λειτουργεί όταν διακοπεί η παροχή ρεύματος στο δίκτυο. Οι μπαταρίες λιθίου 215Kwh χρησιμοποιούνται συχνά ως η κύρια εφεδρική πηγή ενέργειας έκτακτης ανάγκης για μεσαίες και μεγάλες μονάδες καθαρισμού νερού, οι οποίες μπορούν να παρέχουν σταθερή τροφοδοσία για βασικό εξοπλισμό, όπως αντλίες νερού και συστήματα απολύμανσης, για αρκετές ώρες έως και περισσότερες από δέκα ώρες, εξοικονομώντας χρόνο για την επισκευή του δικτύου και διασφαλίζοντας τη συνέχεια της παροχής νερού.
Για παράδειγμα, όταν συμβαίνει μια ξαφνική διακοπή ρεύματος λόγω τυφώνα ή βλάβης γραμμής, το Μπαταρίες αποθήκευσης λιθίου 215Kwh θα ξεκινήσει αυτόματα μέσα σε χιλιοστά του δευτερολέπτου, θα αλλάξει την πηγή τροφοδοσίας και θα διασφαλίσει ότι ο εξοπλισμός καθαρισμού νερού θα συνεχίσει να λειτουργεί, αποφεύγοντας τη διακοπή της παροχής νερού και τα προβλήματα ποιότητας του νερού.
Επιπλέον, οι βιομηχανικές και εμπορικές μπαταρίες λιθίου μπορούν επίσης να βοηθήσουν στη σταθεροποίηση της παροχής ρεύματος στο δίκτυο. Η λειτουργία του εξοπλισμού καθαρισμού νερού θα δημιουργήσει ορισμένα φορτία κρούσης στο δίκτυο ηλεκτρικής ενέργειας, ειδικά όταν τίθενται σε λειτουργία αντλίες νερού μεγάλης κλίμακας, τα οποία θα προκαλέσουν διακυμάνσεις τάσης και θα επηρεάσουν τη σταθερότητα του δικτύου. Οι μπαταρίες λιθίου μπορούν να προσαρμόσουν γρήγορα την ισχύ εξόδου ανάλογα με τις αλλαγές στην τάση και τη συχνότητα του δικτύου, να απορροφήσουν το φορτίο κρούσης, να σταθεροποιήσουν την τάση του δικτύου και να διασφαλίσουν τη σταθερή λειτουργία τόσο του δικτύου όσο και του εξοπλισμού καθαρισμού νερού. Ταυτόχρονα, με τη διάδοση των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, όπως η ηλιακή ενέργεια και η αιολική ενέργεια, σε μονάδες καθαρισμού νερού, οι μπαταρίες λιθίου μπορούν επίσης να αποθηκεύσουν την ηλεκτρική ενέργεια που παράγεται από ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, να λύσουν το πρόβλημα της ασταθούς παραγωγής ανανεώσιμων πηγών ενέργειας και να βελτιώσουν το ποσοστό αξιοποίησης των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας.
Η διαδικασία εργασίας των βιομηχανικών και εμπορικών μπαταριών αποθήκευσης λιθίου στον εξοπλισμό εγκαταστάσεων καθαρισμού νερού συνδέεται στενά με τη διαδικασία λειτουργίας της μονάδας νερού, η οποία μπορεί να χωριστεί σε τέσσερα στάδια: φόρτιση, αναμονή, εκφόρτιση και συντήρηση, και κάθε στάδιο έχει σαφείς στόχους εργασίας και λειτουργικές απαιτήσεις.
Το στάδιο φόρτισης είναι η προϋπόθεση για να παίξει ο ρόλος της η μπαταρία λιθίου. Η φόρτιση των βιομηχανικών και εμπορικών μπαταριών αποθήκευσης λιθίου σε μονάδες καθαρισμού νερού πραγματοποιείται κυρίως κατά την περίοδο της κοιλάδας του ηλεκτρικού δικτύου (συνήθως από τις 23:00 το βράδυ έως τις 7:00 το πρωί). Το σύστημα φόρτισης της μπαταρίας λιθίου συνδέεται με το δίκτυο και η ηλεκτρική ενέργεια του δικτύου μετατρέπεται σε χημική ενέργεια μέσω του φορτιστή και αποθηκεύεται στην μπαταρία.
Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας φόρτισης, το BMS (Σύστημα Διαχείρισης Μπαταρίας) θα παρακολουθεί την τάση, το ρεύμα, τη θερμοκρασία και άλλες παραμέτρους κάθε στοιχείου μπαταρίας σε πραγματικό χρόνο για να διασφαλίσει ότι η διαδικασία φόρτισης είναι ασφαλής και σταθερή. Αποθήκευση Ενέργειας Βιομηχανικής και Εμπορικής Χρήσης 241Kwh (BESS) Μπαταρίες αποθήκευσης λιθίου 215Kwh, ο χρόνος φόρτισης είναι συνήθως 6-8 ώρες και το ρεύμα και η τάση φόρτισης ελέγχονται αυστηρά για να αποφευχθεί η υπερφόρτιση, η οποία θα επηρεάσει τη διάρκεια ζωής της μπαταρίας. Μπαταρία αποθήκευσης λιθίου 15Kwh, ο χρόνος φόρτισης είναι σχετικά σύντομος, συνήθως 3-4 ώρες, κάτι που είναι κατάλληλο για μικρό φορτίο και ρύθμιση της κοιλάδας αιχμής.
Το στάδιο αναμονής είναι η περίοδος κατά την οποία η μπαταρία λιθίου είναι έτοιμη να λειτουργήσει μετά την πλήρη φόρτισή της. Κατά τη διάρκεια αυτού του σταδίου, η μπαταρία λιθίου βρίσκεται σε κατάσταση χαμηλής κατανάλωσης ενέργειας και το BMS συνεχίζει να παρακολουθεί τις παραμέτρους της μπαταρίας για να διασφαλίσει ότι η μπαταρία βρίσκεται σε καλή κατάσταση.
Ταυτόχρονα, το σύστημα συνδέεται με το σύστημα παρακολούθησης της μονάδας καθαρισμού νερού και η κατάσταση λειτουργίας της μπαταρίας λιθίου (όπως η υπολειπόμενη ισχύς, η τάση, η θερμοκρασία) μεταδίδεται στο κέντρο ελέγχου σε πραγματικό χρόνο. Το προσωπικό μπορεί να κατανοήσει την κατάσταση λειτουργίας της μπαταρίας ανά πάσα στιγμή μέσω του κέντρου ελέγχου. Κατά τη διάρκεια του σταδίου αναμονής, εάν η παροχή ρεύματος δικτύου είναι κανονική και ο εξοπλισμός καθαρισμού νερού λειτουργεί σταθερά, η μπαταρία λιθίου θα παραμείνει σε κατάσταση αναμονής. Εάν η παροχή ρεύματος δικτύου είναι ανώμαλη ή το φορτίο του εξοπλισμού φτάσει στο μέγιστο, η μπαταρία θα εισέλθει γρήγορα στο στάδιο εκφόρτισης.
Το στάδιο εκφόρτισης είναι το βασικό στάδιο της μπαταρίας αποθήκευσης λιθίου που παίζει τον ρόλο του, ο οποίος χωρίζεται κυρίως σε δύο σενάρια: εκφόρτιση με μετατόπιση φορτίου αιχμής και εφεδρική εκφόρτιση έκτακτης ανάγκης. Στο σενάριο εκφόρτισης με μετατόπιση φορτίου αιχμής, όταν η μονάδα καθαρισμού νερού εισέλθει στην περίοδο αιχμής κατανάλωσης νερού και η ζήτηση ισχύος αυξηθεί, το σύστημα ελέγχου της μπαταρίας αποθήκευσης λιθίου θα ξεκινήσει αυτόματα τη λειτουργία εκφόρτισης και η χημική ενέργεια που είναι αποθηκευμένη στην μπαταρία θα μετατραπεί σε ηλεκτρική ενέργεια για την παροχή ισχύος στον εξοπλισμό καθαρισμού νερού, μειώνοντας την εξάρτηση από την ισχύ αιχμής του δικτύου.
Αυτή τη στιγμή, οι μπαταρίες αποθήκευσης ενέργειας βιομηχανικής και εμπορικής χρήσης (BESS) 241Kwh και οι μπαταρίες αποθήκευσης λιθίου 215Kwh θα παράγουν σταθερή ισχύ ανάλογα με τη ζήτηση φορτίου, διασφαλίζοντας ότι οι αντλίες νερού, τα φίλτρα και ο άλλος εξοπλισμός λειτουργούν κανονικά. Στο σενάριο έκτακτης ανάγκης εφεδρικής εκφόρτισης, όταν διακοπεί η παροχή ρεύματος στο δίκτυο, η μπαταρία αποθήκευσης λιθίου θα μεταβεί αυτόματα σε λειτουργία έκτακτης ανάγκης εντός χιλιοστών του δευτερολέπτου και θα παρέχει ισχύ στον βασικό εξοπλισμό της μονάδας καθαρισμού νερού για να διασφαλιστεί η συνεχής λειτουργία του εξοπλισμού. Ο χρόνος εκφόρτισης της μπαταρίας εξαρτάται από το φορτίο του εξοπλισμού και την χωρητικότητα της μπαταρίας. Για παράδειγμα, οι μπαταρίες αποθήκευσης λιθίου 215Kwh μπορούν να παρέχουν ισχύ σε βασικό εξοπλισμό για περίπου 8-10 ώρες υπό συνθήκες κανονικού φορτίου, η οποία είναι αρκετή για την αντιμετώπιση γενικών διακοπών ρεύματος στο δίκτυο.
Το στάδιο της συντήρησης αποτελεί σημαντική εγγύηση για τη μακροπρόθεσμη σταθερή λειτουργία των βιομηχανικών και εμπορικών μπαταριών αποθήκευσης λιθίου. Οι εργασίες συντήρησης περιλαμβάνουν κυρίως τακτική επιθεώρηση των παραμέτρων της μπαταρίας, καθαρισμό των μονάδων της μπαταρίας, επιθεώρηση της κατάστασης λειτουργίας του BMS και αντικατάσταση των κατεστραμμένων στοιχείων της μπαταρίας. Το προσωπικό της μονάδας καθαρισμού νερού πρέπει να διεξάγει τακτική επιθεώρηση στο σύστημα της μπαταρίας αποθήκευσης λιθίου, να ελέγχει εάν η μπαταρία παρουσιάζει διαρροές, διογκώσεις και άλλα φαινόμενα, εάν η σύνδεση της μονάδας μπαταρίας είναι σταθερή και εάν το BMS μπορεί να λειτουργήσει κανονικά.
Για τις μπαταρίες βιομηχανικής και εμπορικής αποθήκευσης ενέργειας (BESS) 241Kwh και τις μπαταρίες λιθίου 215Kwh, οι οποίες έχουν μεγάλη χωρητικότητα και πολλά στοιχεία μπαταρίας, η τακτική συντήρηση είναι ιδιαίτερα σημαντική. Συνήθως είναι απαραίτητο να διεξάγεται μια ολοκληρωμένη επιθεώρηση κάθε 3 μήνες και μια εις βάθος συντήρηση κάθε 6 μήνες για να διασφαλιστεί ότι το σύστημα μπαταριών βρίσκεται σε καλή λειτουργική κατάσταση. Για Μπαταρία αποθήκευσης λιθίου 15Kwh, οι εργασίες συντήρησης είναι σχετικά απλές, κυρίως τακτικός έλεγχος της τάσης και της θερμοκρασίας της μπαταρίας και καθαρισμός της επιφάνειας της μπαταρίας.
Συμπερασματικά, οι βιομηχανικές και εμπορικές μπαταρίες λιθίου, με τα πλεονεκτήματα της υψηλής ενεργειακής πυκνότητας, της μεγάλης διάρκειας ζωής και της σταθερής απόδοσης, έχουν ευρείες προοπτικές εφαρμογής στον εξοπλισμό μονάδων καθαρισμού νερού. Όχι μόνο μπορούν να βοηθήσουν τις μονάδες καθαρισμού νερού να μειώσουν το κόστος κατανάλωσης ενέργειας μέσω του peak-valley arbitrage, αλλά μπορούν επίσης να διασφαλίσουν τη συνεχή λειτουργία του εξοπλισμού μέσω εφεδρικής τροφοδοσίας έκτακτης ανάγκης και να βοηθήσουν στη σταθεροποίηση της τροφοδοσίας του δικτύου.
Η διαδικασία εργασίας των μπαταριών αποθήκευσης λιθίου 215Kwh, της βιομηχανικής και εμπορικής αποθήκευσης ενέργειας 241Kwh (BESS) και Μπαταρία αποθήκευσης λιθίου 15Kwh στις μονάδες καθαρισμού νερού είναι επιστημονική και τυποποιημένη, καλύπτοντας τα στάδια φόρτισης, αναμονής, εκφόρτισης και συντήρησης, γεγονός που διασφαλίζει την ασφαλή και αποτελεσματική λειτουργία του συστήματος μπαταριών. Με τη συνεχή πρόοδο της τεχνολογίας μπαταριών λιθίου και την αυξανόμενη έμφαση στην εξοικονόμηση ενέργειας και τη μείωση των εκπομπών, οι βιομηχανικές και εμπορικές μπαταρίες αποθήκευσης λιθίου θα διαδραματίσουν σημαντικότερο ρόλο στον τομέα του καθαρισμού του νερού, παρέχοντας μια πιο σταθερή και αξιόπιστη εγγύηση ισχύος για την ασφαλή παροχή νερού στις πόλεις.
