Са континуираним развојем урбанизације и све већом потражњом за чистом водом, постројења за пречишћавање воде постала су неизоставни део урбане инфраструктуре. Стабилан рад опреме за пречишћавање воде је кључан за обезбеђивање снабдевања безбедном и квалификованом водом из славине становницима и предузећима. Међутим, рад постројења за пречишћавање воде подразумева велики број електричне опреме, као што су водене пумпе, филтери, системи за дезинфекцију и уређаји за праћење, који имају високе захтеве за стабилност и континуитет напајања.
Последњих година, са развојем технологије складиштења енергије у литијумским батеријама, индустријске и комерцијалне литијумске батерије се широко користе у постројењима за пречишћавање воде, ефикасно решавајући проблеме нестабилног напајања из мреже, високих трошкова потрошње енергије у вршним периодима и потражње за енергијом у хитним случајевима. Овај чланак ће се фокусирати на принцип рада литијумских батерија и детаљно објаснити примену и специфичан процес рада индустријских и комерцијалних литијумских батерија у опреми постројења за пречишћавање воде, комбинујући их са практичним сценаријима примене.
Пре свега, неопходно је разјаснити принцип рада литијумских батерија за складиштење, што је основа за њихову примену у постројењима за пречишћавање воде. Литијумске батерије за складиштење се ослањају на интеркалацију и деинтеркалацију литијумових јона између позитивне и негативне електроде како би се остварило складиштење и ослобађање електричне енергије. Током процеса пуњења, литијумови јони се деинтеркалирају са позитивне електроде, мигрирају кроз електролит и интеркалирају у негативну електроду, док електрони теку кроз спољашње коло и формирају струју; током процеса пражњења долази до обрнуте реакције, литијумови јони се деинтеркалирају са негативне електроде и враћају се на позитивну електроду, а складиштена електрична енергија се претвара у електричну енергију за спољашњу употребу.
У поређењу са традиционалним оловно-киселинским батеријама, литијумске батерије имају предности високе густине енергије, дугог животног века, ниске стопе самопражњења, велике брзине пуњења и еколошке прихватљивости, што их чини погоднијим за дугорочне, стабилне и ефикасне радне потребе индустријских и комерцијалних сценарија као што су постројења за пречишћавање воде.
Постројења за пречишћавање воде имају сложене оперативне процедуре и велику потрошњу енергије, а потражња за енергијом показује очигледне карактеристике вршне потрошње. Током периода вршне потрошње воде (као што су јутро и вече), оптерећење водених пумпи, филтера и друге опреме нагло се повећава, што доводи до наглог повећања потражње за енергијом; током периода ниске потрошње воде, оптерећење опреме се смањује, а потражња за енергијом се такође сходно томе смањује.
Поред тога, напајање из мреже може бити прекинуто због природних катастрофа, кварова опреме или одржавања мреже, што ће директно утицати на нормалан рад опреме за пречишћавање воде и чак довести до прекида снабдевања водом. Примена индустријских и комерцијалних литијумских батерија може ефикасно решити ове проблеме, а сценарији њихове примене у постројењима за пречишћавање воде углавном су концентрисани у три аспекта: арбитража вршних и долина, резервно напајање у хитним случајевима и помоћна стабилност мреже.
Арбитража врхунца и долине један је од најважнијих сценарија примене индустријских и комерцијалних литијумских батерија у постројењима за пречишћавање воде. Електрична мрежа примењује цене електричне енергије у зависности од времена коришћења врхунца и долине, односно цена електричне енергије током периода вршне потрошње је много виша него током периода долине. Постројења за пречишћавање воде могу користити Индустријско и комерцијално складиштење енергије (BESS) од 241 kWh за складиштење електричне енергије током периода долине (када је цена електричне енергије ниска). Када потражња за електричном енергијом достигне врхунац и цена електричне енергије порасте, складиштена електрична енергија се ослобађа за напајање опреме за пречишћавање воде, чиме се смањују трошкови потрошње енергије постројења за воду. На пример, постројење за пречишћавање воде средње величине са дневним снабдевањем водом од 100,000 тона мора свакодневно да троши много електричне енергије за пумпање и филтрирање воде.
Конфигурисањем индустријског и комерцијалног складишта енергије (BESS) капацитета 241 kWh, постројење за воду може да складишти око 241 kWh електричне енергије током периода долине и да је ослобађа током периода вршне потрошње. Због разлике у цени електричне енергије између врха и долине од 0.3-0.5 јуана по kWh, постројење за воду може уштедети десетине хиљада јуана на трошковима енергије сваке године. Поред тога, за неку опрему за пречишћавање воде малог обима или помоћне системе, Литијумска батерија од 15 kWh може се конфигурисати тако да задовољи потребе за подешавањем врхова и долина малих оптерећења, што је флексибилније и исплативије.
Резервно напајање у хитним случајевима је још једна кључна примена индустријских и комерцијалних литијумских батерија у постројењима за пречишћавање воде. Опрема за пречишћавање воде, као што су водене пумпе и системи за дезинфекцију, не може се искључити дуже време. Када се прекине напајање из мреже, то ће довести до обуставе рада на пречишћавању воде, а квалитет воде ће бити погођен због стагнације воде у цевоводу.
Индустријске и комерцијалне литијумске батерије могу се користити као резервни извори напајања за хитне случајеве како би се осигурало да кључна опрема може да настави да ради када дође до нестанка струје из мреже. Литијумске батерије за складиштење од 215 kWh се често користе као главни резервни извор напајања за средња и велика постројења за пречишћавање воде, које могу да обезбеде стабилно напајање кључне опреме као што су водене пумпе и системи за дезинфекцију од неколико сати до више од десет сати, купујући време за поправку мреже и обезбеђујући континуитет снабдевања водом.
На пример, када дође до изненадног нестанка струје због тајфуна или квара на линији, Литијумске батерије од 215 kWh аутоматски ће се покренути у року од неколико милисекунди, пребацити извор напајања и осигурати да опрема за пречишћавање воде настави да ради, избегавајући прекид снабдевања водом и проблеме са квалитетом воде.
Поред тога, индустријске и комерцијалне литијумске батерије за складиштење такође могу помоћи у стабилизацији напајања мреже. Рад опреме за пречишћавање воде генерисаће одређена ударна оптерећења на електроенергетску мрежу, посебно када се покрену велике водене пумпе, што ће изазвати флуктуације напона и утицати на стабилност мреже. Литијумске батерије за складиштење могу брзо подесити излазну снагу у складу са променама напона и фреквенције мреже, апсорбовати ударно оптерећење, стабилизовати напон мреже и осигурати стабилан рад и мреже и опреме за пречишћавање воде. Истовремено, са популаризацијом обновљивих извора енергије као што су соларна енергија и енергија ветра у постројењима за пречишћавање воде, литијумске батерије за складиштење такође могу складиштити електричну енергију генерисану из обновљивих извора енергије, решити проблем нестабилне производње обновљивих извора енергије и побољшати стопу искоришћења обновљивих извора енергије.
Радни процес индустријских и комерцијалних литијумских батерија у опреми постројења за пречишћавање воде уско је повезан са процесом рада постројења за воду, који се може поделити у четири фазе: пуњење, приправност, пражњење и одржавање, а свака фаза има јасне радне циљеве и оперативне захтеве.
Фаза пуњења је предуслов за литијумску батерију да игра своју улогу. Пуњење индустријских и комерцијалних литијумских батерија у постројењима за пречишћавање воде углавном се врши током периода пада електричне мреже (обично од 23:00 ноћу до 7:00 ујутру). Систем пуњења литијумске батерије је повезан са мрежом, а електрична енергија мреже се путем пуњача претвара у хемијску енергију и складишти у батерији.
Током процеса пуњења, BMS (систем за управљање батеријом) ће пратити напон, струју, температуру и друге параметре сваке ћелије батерије у реалном времену како би се осигурало да је процес пуњења безбедан и стабилан. Индустријско и комерцијално складиштење енергије (BESS) од 241 kWh Литијумске батерије од 215 kWhВреме пуњења је обично 6-8 сати, а струја и напон пуњења су строго контролисани како би се избегло прекомерно пуњење, што ће утицати на век трајања батерије. Литијумска батерија од 15 kWh, време пуњења је релативно кратко, обично 3-4 сата, што је погодно за резервно копирање малог оптерећења и подешавање вршних и долинских падова.
Фаза приправности је период када је литијумска батерија спремна за рад након што је потпуно напуњена. Током ове фазе, литијумска батерија је у стању ниске потрошње енергије, а BMS наставља да прати параметре батерије како би се осигурало да је батерија у добром стању.
Истовремено, систем је повезан са системом за праћење постројења за пречишћавање воде, а радно стање литијумске батерије (као што су преостала снага, напон, температура) се преноси у контролни центар у реалном времену. Особље може да види радно стање батерије у било ком тренутку преко контролног центра. Током фазе приправности, ако је напајање из мреже нормално и опрема за пречишћавање воде ради стабилно, литијумска батерија ће остати у стању приправности; ако је напајање из мреже абнормално или оптерећење опреме достигне врхунац, батерија ће брзо ући у фазу пражњења.
Фаза пражњења је кључна фаза рада литијумске батерије, која се углавном дели на два сценарија: пражњење са пребацивањем вршног оптерећења и пражњење у случају нужде. У сценарију пражњења са пребацивањем вршног оптерећења, када постројење за пречишћавање воде уђе у период вршне потрошње воде и потражња за енергијом порасте, систем управљања литијумске батерије ће аутоматски покренути режим пражњења, а хемијска енергија ускладиштена у батерији ће се претворити у електричну енергију за напајање опреме за пречишћавање воде, смањујући зависност од вршне снаге мреже.
Тренутно, индустријски и комерцијални систем за складиштење енергије (BESS) од 241 kWh и литијумске батерије за складиштење од 215 kWh ће емитовати стабилну снагу у складу са захтевима оптерећења, осигуравајући да водене пумпе, филтери и друга опрема раде нормално. У сценарију пражњења из резервног стања у случају нужде, када дође до прекида напајања из мреже, литијумска батерија ће се аутоматски пребацити у режим напајања у случају нужде у року од неколико милисекунди и емитовати снагу за кључну опрему постројења за пречишћавање воде како би се осигурао континуирани рад опреме. Време пражњења батерије зависи од оптерећења опреме и капацитета батерије. На пример, литијумске батерије за складиштење од 215 kWh могу да напајају кључну опрему око 8-10 сати под условима нормалног оптерећења, што је довољно да се избори са општим нестанцима напајања из мреже.
Фаза одржавања је важна гаранција за дугорочно стабилан рад индустријских и комерцијалних литијумских батерија. Радови одржавања углавном обухватају редовну проверу параметара батерије, чишћење батеријских модула, проверу радног статуса система за пречишћавање воде (BMS) и замену оштећених батеријских ћелија. Особље постројења за пречишћавање воде треба да врши редовне провере система литијумских батерија, проверава да ли батерија цури, да ли има испупчења и других појава, да ли је веза батеријског модула чврста и да ли BMS може нормално да ради.
За индустријске и комерцијалне акумулаторе енергије (BESS) од 241 kWh и литијумске акумулаторске батерије од 215 kWh, које имају велики капацитет и много батеријских ћелија, редовно одржавање је посебно важно. Обично је потребно спровести свеобухватну инспекцију свака 3 месеца и дубинско одржавање сваких 6 месеци како би се осигурало да је систем батерија у добром радном стању. Литијумска батерија од 15 kWh, радови на одржавању су релативно једноставни, углавном редовна провера напона и температуре батерије и чишћење површине батерије.
Закључно, индустријске и комерцијалне литијумске батерије, са својим предностима високе густине енергије, дугог животног века и стабилних перформанси, имају широке перспективе примене у опреми постројења за пречишћавање воде. Оне не само да могу помоћи постројењима за пречишћавање воде да смање трошкове потрошње енергије кроз арбитражу вршних и долина напајања, већ могу и да обезбеде континуирани рад опреме кроз резервно напајање у хитним случајевима и помогну у стабилизацији напајања из мреже.
Радни процес литијумских батерија за складиштење од 215 kWh, индустријских и комерцијалних складишта енергије (BESS) од 241 kWh и Литијумска батерија од 15 kWh У постројењима за пречишћавање воде је научни и стандардизован, обухватајући фазе пуњења, приправности, пражњења и одржавања, што обезбеђује безбедан и ефикасан рад батеријског система. Са континуираним напретком технологије литијумских батерија и све већим нагласком на уштеди енергије и смањењу емисија, индустријске и комерцијалне литијумске батерије ће играти све важнију улогу у области пречишћавања воде, пружајући стабилнију и поузданију гаранцију напајања за безбедно снабдевање водом градова.
