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第 12 卷 第 2 期2023 年 2 月Vol.12 No.2Feb.2023储能科学与技术Energy Storage Science and Technology电池储能在高校体育运动场地在线供电技术保障中的应用苗青（平顶山学院体育学院，河南 平顶山 467000）随着经济的持续发展，社会用电需求量随之持续增长。现代社会对供电可靠性、持续性的需求也日渐增强。如何保障基础设施的高效稳定运行，是设计团队与建设人员筹划公共设施建设工作时需首要考虑的重要课题。其中，保供电系统的设计和保障是最为重要的项目。一方面，保供电系统作为公共建筑场地的基础性设备，是一项重要的检验指标；另一方面，保供电系统在公共设施运营中承担了重要的任务，如若突遇设备故障、恶劣天气等因素导致供电不稳或中断，必然会影响设施的正常运作，甚至会对人员造成不便乃至危险。对于肩负为国家培养高质量人才的高校而言，其内部设施保供电系统的安全可靠就显得极为重要。1 供电技术保障系统在高校体育运动场地中的作用在典型的高校体育运动场地，供电技术保障系统主要有以下作用。（1）常规运营中的稳定支持：在赛事举办期间，高校体育场地需要为灯光、广播等设备和直播、通信、网络等设施提供电力供应，并在城市用电情况出现波动时仍能保障基础设备的稳定运行。这要求保供电系统时刻处于可快速衔接且电力充沛的状态。（2）紧急状态中的有效运行：在高校体育运动场地遇到诸如恶劣天气、火灾地震、突发停电等事件时，能有充足的电力支持诸如照明系统、电梯系统、人员疏散系统等设施的稳定运行。因此确保高校体育运动场地的保供电系统电量充沛、运作稳定、反应迅速，对支持运动场地的运作乃至高校学生的体育教育，都至关重要。2 在高校体育运动场地采用在线供电技术的意义目前的应急保供电系统，根据“电源”进行划分，可分为“外置发电机”和“内置储能设备”两种类型。前者在国内的常见形式是柴油发电机或搭载柴油发电机的卡车。由于其原理、结构、工作过程所限，这种发电机无法在停电的第一时间迅速启动，启动后也无法立刻输出电力，这导致其无法在断电后即时对设施实现无缝供电。另外，这类设备体积较大、耗油较多，也会产生较大的噪声污染和尾气污染，已经不太符合当下社会绿色环保的发展需要，也不适合高校体育运动场地这种对环境有较高要求的场地。对这类应急保供电技术，目前仅建议将其作为小体量保电任务或应急的“底牌”之用。另外一种“内置储能设备”，由复数的储能单元和控制模块构成，能够快速调节能量配比，调整输入输出功率。这类设备通常在设施建设时就提前接入主要电路。设施在供电正常时，会依赖电网的供电，并为内置储能设备充电，当断电事故发生时，内置储能设备的控制模块便会在第一时间为设施提供电能，切换时间约在100 ms以下，能满足设施的持续用电要求。在高校体育运动场地采用在线供电技术，能在遇到突发断电、安全事故等情况时第一时间切换到储备电源并继续供电，对于维持场地的持续运营、最大限度减少安全事故造成的损失，都具有重大的积极意义。3 高校体育运动场地在线供电技术的供电来源目前，飞轮储能系统和电池储能系统是内置储能设备常见的两种形式。前者在储存能量时，将电资讯聚焦2023 年第 12 卷储能科学与技术能转换为动能储存起来，能在较短时间内提供高功率的电力输出。然而其同样存在着放电时间短、体积大、维护困难的问题。而电池储能系统是目前应用最为广泛，也是技术仍在持续进步的储能系统。这种系统相比其他解决方案，体积更小、启动时间更短、无噪声污染，且成本相对低廉，已经被广泛应用于多种公共设施的应急保供电系统，也为高校体育运动场地的在线供电技术保障提供了更具可行性的思路。这一系统应用于高校体育运动场地的优势体现在以下三方面：（1）较之上文所述的其他系统和解决方案，基于电池储能系统的应急保供电系统能够为高校体育运动场地提供稳定的电力支持。电池储能能够实现即时启停，并能够长时间地提供电压、电流稳定的电能，能够保证体育运动场地的长期紧急用电需求。（2）基于电池储能系统的应急保供电系统的设备体积和占地面积更小，安装、调整灵活，可根据不同体育运动场地的实际情况，灵活更改组装方案，如遇高校体育运动场地扩建、升级的场合，系统亦可随时拓展升级。若在体育场地屋顶安装光伏系统或风力发电系统，电池储能系统的一部分充电用电来源以太阳能或风能形式获得，进一步减少了用电费用支出；也可接入小型动能发电装置（如改造过的“动感单车”“椭圆机”“划船机”等），或举办主题体育竞赛，或作为校园内的公共健身设备，既有利于培养高校生以及周边居民的体育精神，亦能环保地为储能系统收集电能，一举两得。（3）电池储能系统技术相对成熟，且我国锂离子电池生产技术、水平已大大提高，与其他先进国家的距离正在逐渐缩小，甚至已在某些领域有所赶超，在某些技术领域我国已经处于世界领先水平。得益于此，在我国进行锂离子电池和相应的电池储能系统的采购及维护，成本将会更加低廉，在经济性上更适合高校体育运动场地。在电池储能系统的电池选用上，目前市面上存在如下几种电池，分别如下：（1）铅酸电池：诞生较早，技术成熟，成本较低，然而体积大、寿命短、生产环节中存在铅污染风险，不适合当前社会绿色环保的需求。（2）镍镉电池：成本低廉、电压稳定，然而容量较小，寿命不长，且内部含有重金属，如若处理不当将会造成环境污染。（3）镍氢电池：容量大，重量轻，使用寿命更长，并且不含重金属，不会对环境造成污染，但制造成本过高，并且在大功率放电时，能量下降较快。（4）钠硫电池：能量密度高,可大电流、高功率放电,存储寿命和循环寿命长，但安全性较差，使用条件苛刻。（5）液流电池：安全性高、环保、寿命长,但是具有工作温度要求，需要配备额外的柴油发电机维持加热，且作为正在发展的新型电池，可靠性还难以得到足够的保证。（6）锂离子电池：体积小、储能密度高、温度适应性广、功率特性好、充放电速度快、安全性能高。结合各种类型电池的特性，锂离子电池更适合高校体育运动场地的在线供电技术保障之用。此外，锂离子电池在发展上有着如下趋势：（1）政策利好：从2018年起，我国对锂离子电池产业链扶持力度不断加大，出台了如关于有序推动工业通信业企业复工复产的指导意见 关于加快建立健全绿色低碳循环发展经济体系的实施意见等一系列相关法规规范，促进行业发展。（2）市场前景广阔：受政策利好、消费电子产品普及带来的新增需求、新能源汽车技术发展的带动作用，我国锂电池生产规模逐年扩大，锂电池产量由2010年的26.87亿提升至2021年的232.6亿，其中2021年同比增长高达22.4%，仍处于上升趋势中，目前我国与日韩三国占全球锂离子电池97%的市场份额。（3）技术仍在不断迭代更新：诸多国内外科研机构都对锂离子材料和锂离子电池进行着长期不断的深入研究，近期已经在容量、寿命、能量转换等方面取得了重大进展，锂离子电池的性能仍存在进一步提升的空间。综上所述，锂离子电池更加适合高校体育运动场地的应急供电需求，为其持续提供安全、稳定的电能。采用锂离子电池的高校体育运动场地在线供电技术保障系统具有巨大的应用潜力。634