Jednoducho povedané, skladovanie energie je proces skladovania nevyužitej energie a jej opätovného použitia v prípade potreby. V oblasti energetiky zohráva kľúčovú úlohu technológia skladovania energie, pretože umožňuje stabilný výkon nestabilných obnoviteľných zdrojov energie, ako je solárna a veterná energia, čím zabezpečuje nepretržitú dodávku elektriny pre náš každodenný život a prácu. Spomedzi nich sa lítium-iónové elektrochemické skladovanie energie stalo jednou z najrýchlejšie sa rozvíjajúcich technológií skladovania energie vďaka svojej vysokej hustote energie, dlhej životnosti a rýchlej rýchlosti odozvy.
1 Základný úvod
Systém skladovania energie pozostáva z batérie, elektrických komponentov, mechanickej podpory, systému vykurovania a chladenia (systém tepelného manažmentu), obojsmerného systému premeny energie, systému riadenia energie a systému riadenia batérie. Batéria je usporiadaná, pripojená a zostavená do batériového modulu a potom upevnená a zostavená spolu s ostatnými komponentmi vo vnútri skrine, aby vytvorila skriňu batérie.
Všeobecná definícia: Skladovanie energie sa vzťahuje na skladovanie energie. Vzťahuje sa na cyklický proces ukladania energie prostredníctvom média alebo zariadenia a jej uvoľňovania v špecifickej forme na základe budúcich potrieb aplikácie.
Úzko definované: na skladovanie elektrickej energie. Séria technológií a opatrení, ktoré využívajú chemické alebo fyzikálne metódy na uskladnenie vygenerovanej energie a jej uvoľnenie vo forme elektrickej energie v prípade potreby. (Všetky nasledujúce úvody sú obmedzené na úzku definíciu skladovania elektrickej energie)
1. Terminológia a definície
Batéria: Ako jedna z kľúčových technologických ciest pre nové skladovanie energie zohrávajú nové akumulátory energie dôležitú úlohu pri zvyšovaní podielu spotreby obnoviteľnej energie a pri zabezpečovaní bezpečnej a stabilnej prevádzky elektrizačnej sústavy. Lítiové batérie, ako kľúčové zariadenia na ukladanie energie, sú „centrom“, ktoré určuje priebeh elektrochemického ukladania energie. Lítiové batérie sú rozdelené na lítium-železofosfátové batérie a ternárne lítiové batérie podľa rôznych materiálov kladných elektród. Trhu so skladovaním energie dominujú hlavne lítium-železofosfátové batérie a odstránenie rozdielu v špičkovom údolí medzi dňom a nocou je hlavným aplikačným scenárom systémov skladovania energie. Čas používania produktu priamo ovplyvňuje výnosy projektu. Jednotky na ukladanie energie, zvyčajne označované ako batérie, sú základnými zariadeniami používanými v systémoch skladovania energie na ukladanie a uvoľňovanie elektrickej energie.
Článok: Jedna batéria, najmenšia jednotka batérie.
Batériový modul/balík: Štandardné balenie pre sériu jednotlivých batérií.
Batériový stojan/klaster: Jednotka na uskladnenie energie zložená zo série batériových modulov.
Panel zberu batérií (BCP): Nachádza sa medzi stojanom na batérie a meničom na ukladanie energie, podobne ako fotovoltaický zlučovač jednosmerného prúdu.
Power Conversion System (PCS): Obojsmerný DC/AC menič.
Battery Management System (BMS): Inteligentná správa a údržba rôznych batériových jednotiek, aby sa zabránilo prebitiu a nadmernému vybitiu, predĺžila životnosť batérie a monitorovala stav batérie.
Materiál kladnej elektródy: Časť batérie, ktorá podlieha oxidačným reakciám. Medzi bežné materiály kladných elektród patrí oxid lítny kobaltnatý (LiCoO2), fosforečnan lítno-železitý (LiFePO4), oxid lítno-nikel-mangán-kobaltnatý (NMC) atď.
Materiál zápornej elektródy: Časť batérie, ktorá prechádza redukčnou reakciou. Bežné materiály záporných elektród zahŕňajú grafit, kremík, cín atď. Elektrolyt: Médium na transport iónov v batériách, ktoré môže byť kvapalné alebo pevné (pevný elektrolyt). Elektrolyty umožňujú iónom pohybovať sa medzi kladnými a zápornými elektródami a dokončiť proces nabíjania a vybíjania.
Membrána: umiestnená medzi kladnou a zápornou elektródou, jej funkciou je zabrániť priamemu kontaktu medzi kladnou a zápornou elektródou, aby spôsobil skrat, pričom umožňuje prechod iónov.
Prúdový kolektor: zvyčajne vyrobený z kovov, ako je meď a hliník, používaný na prenos prúdu batériového článku do vonkajšieho obvodu.
Kryt batérie: Vonkajšia štruktúra batérie používaná na ochranu vnútorných komponentov a poskytovanie mechanickej podpory.
Battery Management System (BMS): zodpovedný za monitorovanie a riadenie procesu nabíjania a vybíjania batérií, zabezpečenie ich bezpečnej prevádzky a optimalizáciu ich výkonu a životnosti.
Systém energetického manažmentu (EMS): Ide o inteligentný systém, ktorý integruje softvér a hardvér, ktorý sa používa na monitorovanie, riadenie a optimalizáciu toku a spotreby energie v energetických systémoch. Je založená na technológii zberu dát, analýzy a podpory rozhodovania, ktorá dokáže v reálnom čase monitorovať prevádzkový stav, spotrebu energie a podmienky prostredia energetických zariadení, čím sa dosiahne efektívne riadenie a optimalizácia energie.
Systém vykurovania, vetrania a klimatizácie (HVAC): zvyčajne sa používa v kontajneroch na batérie na zabezpečenie vetrania, odvodu tepla a izolácie batérií.
Kapacita batérie: Množstvo nabitia Q, ktoré možno udržať alebo uvoľniť, tj kapacita batérie (Ah)=aktuálny (A) x doba vybitia (h), zvyčajne meraná v Ah (ampérhodinách). Napríklad, ak je akumulátorová batéria označená ako 96Ah, teoreticky ju možno používať 1 hodinu pri pracovnom prúde 96A.
Energia batérie: Energia uložená v batérii, meraná vo Wh (watthodiny), kde Wh sa rovná napätiu (V) vynásobenému kapacitou batérie (Ah). Napríklad batéria 3,2V/96Ah má energiu 307,2Wh a ak zapojíme štyri takéto batérie do série, vytvoríme batériový blok s napätím 12,8V a kapacitou 96Ah. Aj keď sa kapacita batérie nezvýši, celková energia sa zvýši štvornásobne.
Rýchlosť vybíjania (C-Rate): Rýchlosť vybíjania sa vzťahuje na aktuálnu hodnotu potrebnú na vybitie jej menovitej kapacity za stanovený čas, ktorý sa číselne rovná násobku menovitej kapacity batérie. Konkrétne, nabíjací a vybíjací prúd (A) vydelený menovitou kapacitou (Ah), pričom jednotka je vo všeobecnosti C (skratka pre C-rate), ako napríklad 0.5C, 1C atď.
Garantovaná kapacita energie (GPC): Minimálna kapacita uvoľnená systémom na ukladanie energie počas špecifikovaného obdobia používania.
Efektivita spiatočnej cesty (RTE): Pomer celkového množstva elektriny uvoľnenej z AC terminálu, keď je batéria plne nabitá, k množstvu elektriny potrebnej na úplné nabitie AC terminálu, pričom sa berú do úvahy straty zariadenia a vlastná spotreba počas nabíjania a vybíjanie.
Životnosť cyklu: Životnosť batérie je rozdelená do dvoch parametrov: životnosť cyklu a životnosť kalendára. Životnosť cyklu sa vzťahuje na počet cyklov, ktoré môže batéria nabiť a vybiť. Za ideálnych teplotných a vlhkostných podmienok nabíjajte a vybíjajte menovitým prúdom a vypočítajte počet cyklov batérie, keď sa jej kapacita zníži na 80 %. Kalendárna životnosť sa vzťahuje na časové rozpätie, počas ktorého batéria dosiahne koniec svojej životnosti (zníženie kapacity na 80 %) za špecifických podmienok používania. Vo všeobecnosti možno posúdiť menšiu hodnotu z týchto dvoch.