Простіше кажучи, накопичення енергії – це процес накопичення невикористаної енергії та її повторного використання за потреби. У сфері енергетики технологія накопичення енергії відіграє вирішальну роль, оскільки вона забезпечує стабільний вихід нестабільних відновлюваних джерел енергії, таких як сонячна та вітрова енергія, забезпечуючи безперервне постачання електроенергії для нашого повсякденного життя та роботи. Серед них літій-іонний електрохімічний накопичувач енергії став однією з технологій зберігання енергії, що розвиваються найшвидше, завдяки високій щільності енергії, довгому терміну служби та швидкій швидкості відгуку.
1 Основний вступ
Система накопичення енергії складається з батареї, електричних компонентів, механічної опори, системи нагрівання та охолодження (система теплового керування), двонаправленої системи перетворення енергії, системи керування енергією та системи керування батареєю. Батарея встановлюється, підключається та збирається в модуль батареї, а потім фіксується та збирається разом з іншими компонентами всередині шафи для формування батарейної шафи.
Узагальнене визначення: зберігання енергії відноситься до зберігання енергії. Це стосується циклічного процесу накопичення енергії через середовище або пристрій і вивільнення її в певній формі на основі майбутніх потреб застосування.
Вузьке визначення: для зберігання електричної енергії. Низка технологій і заходів, які використовують хімічні або фізичні методи для зберігання виробленої енергії та вивільнення її у вигляді електричної енергії, коли це необхідно. (Усі наступні вступи обмежені вузьким визначенням зберігання електричної енергії)
1. Терміни та визначення
Акумулятор: як один із ключових технологічних шляхів для нових накопичувачів енергії, нові акумулятори для зберігання енергії відіграють важливу роль у збільшенні частки споживання відновлюваної енергії та забезпеченні безпечної та стабільної роботи енергосистеми. Літієві батареї, як ключові накопичувачі енергії, є «центром», який визначає прогрес електрохімічного накопичення енергії. Літієві батареї поділяються на літієво-залізо-фосфатні батареї та потрійні літієві батареї відповідно до різних матеріалів позитивного електрода. На ринку накопичувачів енергії в основному домінують літій-залізо-фосфатні батареї, і усунення різниці між піковими значеннями між днем і ніччю є основним сценарієм застосування систем зберігання енергії. Час використання продукту безпосередньо впливає на дохід проекту. Блоки накопичення енергії, як правило, посилаються на батареї, є основними пристроями, які використовуються в системах накопичення енергії для зберігання та вивільнення електричної енергії.
Елемент: одна батарея, найменша одиниця батареї.
Акумуляторний модуль/пакет: стандартний пакет для серії окремих батарей.
Акумуляторна стійка/кластер: блок накопичення енергії, що складається з ряду батарейних модулів.
Панель збору акумуляторів (BCP): Розташована між стійкою для акумуляторів і інвертором накопичення енергії, схожа на блок фотоелектричного суматора постійного струму.
Система перетворення електроенергії (PCS): двонаправлений інвертор постійного/змінного струму.
Система керування батареєю (BMS): інтелектуальне керування та обслуговування різних батарейних блоків, щоб запобігти надмірній зарядці та надмірній розрядці, подовжити термін служби батареї та контролювати стан батареї.
Матеріал позитивного електрода: частина батареї, яка зазнає реакції окислення. Загальні матеріали для позитивних електродів включають літій-кобальт-оксид (LiCoO2), літій-залізо-фосфат (LiFePO4), літій-нікель-марганець-кобальт-оксид (NMC) тощо.
Матеріал негативного електрода: частина батареї, яка проходить реакцію відновлення. Звичайні матеріали для негативних електродів включають графіт, кремній, олово тощо. Електроліт: середовище для транспортування іонів в акумуляторах, яке може бути рідким або твердим (твердий електроліт). Електроліти дозволяють іонам рухатися між позитивним і негативним електродами, завершуючи процес заряджання та розряджання.
Діафрагма: розташована між позитивним і негативним електродами, її функція полягає в тому, щоб запобігти прямому контакту між позитивним і негативним електродами від короткого замикання, одночасно пропускаючи іони.
Струмоприймач: зазвичай виготовляється з таких металів, як мідь і алюміній, використовується для передачі струму елемента батареї до зовнішнього кола.
Корпус батареї: зовнішня конструкція батареї, яка використовується для захисту внутрішніх компонентів і забезпечення механічної підтримки.
Система керування акумуляторами (BMS): відповідає за моніторинг і керування процесом заряджання та розряджання акумуляторів, забезпечення їх безпечної роботи та оптимізації їх продуктивності та терміну служби.
Система керування енергією (EMS): це інтелектуальна система, яка об’єднує програмне та апаратне забезпечення, що використовується для моніторингу, контролю та оптимізації потоку та споживання енергії в енергетичних системах. Він заснований на зборі даних, аналізі та технології підтримки прийняття рішень, яка може контролювати робочий стан, споживання енергії та стан навколишнього середовища енергетичного обладнання в режимі реального часу, досягаючи таким чином ефективного управління та оптимізації енергії.
Система опалення, вентиляції та кондиціонування повітря (HVAC): зазвичай використовується в акумуляторних контейнерах для забезпечення вентиляції, розсіювання тепла та ізоляції батарей.
Ємність батареї: кількість заряду Q, яку можна утримувати або вивільняти, тобто ємність батареї (А·год) =струм (A) x час розряду (год), зазвичай вимірюється в А·год (ампер-години). Наприклад, якщо акумуляторна батарея позначена як 96Ah, теоретично її можна використовувати протягом 1 години при робочому струмі 96A.
Енергія батареї: енергія, що зберігається в батареї, вимірюється у Вт-год (ват-години), де Вт-год дорівнює напрузі (В), помноженій на ємність батареї (А-год). Наприклад, батарея 3,2 В/96 А·год має енергію 307,2 Вт·год, і якщо ми з’єднаємо чотири таких батареї послідовно, то утворимо акумуляторний блок з напругою 12,8 В і ємністю 96 А·год. Хоча ємність акумулятора не збільшується, загальна енергія збільшується в чотири рази.
Швидкість розряду заряду (C-Rate): Швидкість розряду відноситься до значення струму, необхідного для розряджання його номінальної ємності протягом визначеного часу, яке чисельно дорівнює номінальній ємності батареї. А саме, струм заряду та розряду (A), поділений на номінальну ємність (Ah), причому одиницею, як правило, є C (скорочення від C-rate), наприклад 0.5C, 1C тощо.
Гарантована потужність (GPC): мінімальна потужність, що виділяється системою зберігання енергії протягом визначеного періоду використання.
Ефективність проходження в обидві сторони (RTE): відношення загальної кількості електроенергії, що виділяється від терміналу змінного струму, коли акумулятор повністю заряджено, до кількості електроенергії, необхідної для повного заряджання терміналу змінного струму, з урахуванням втрат обладнання та власного споживання під час заряджання та розрядка.
Цикл життя: Термін служби батареї ділиться на два параметри: цикл життя та календарний термін служби. Цикл життя означає кількість разів, коли акумулятор може циклічно заряджатися та розряджатися. За ідеальних умов температури та вологості заряджайте та розряджайте за номінального струму та обчисліть кількість циклів, які проходить акумулятор, коли його ємність зменшується до 80%. Термін служби за календарем означає проміжок часу, протягом якого акумулятор досягає кінця свого терміну служби (зниження ємності до 80%) за певних умов використання. Як правило, можна оцінити менше значення з двох.