Просто казано, съхранението на енергия е процес на съхраняване на неизползвана енергия и повторното й използване, когато е необходимо. В областта на енергетиката технологията за съхранение на енергия играе решаваща роля, тъй като позволява стабилно производство на нестабилни възобновяеми енергийни източници като слънчева и вятърна енергия, осигурявайки непрекъснато снабдяване с електричество за нашия ежедневен живот и работа. Сред тях литиево-йонното електрохимично съхранение на енергия се превърна в една от най-бързо развиващите се технологии за съхранение на енергия поради високата си енергийна плътност, дълъг живот и бърза скорост на реакция.
1 Основно въведение
Системата за съхранение на енергия се състои от батерия, електрически компоненти, механична опора, система за отопление и охлаждане (система за термично управление), двупосочна система за преобразуване на енергия, система за управление на енергията и система за управление на батерията. Батерията се подрежда, свързва и сглобява в батериен модул и след това се фиксира и сглобява заедно с други компоненти вътре в шкафа, за да се образува шкафът за батерии.
Обобщена дефиниция: Съхранението на енергия се отнася до съхранението на енергия. Отнася се до цикличния процес на съхраняване на енергия чрез среда или устройство и освобождаването й в специфична форма въз основа на бъдещите нужди на приложението.
Тясно определени: за съхранение на електрическа енергия. Поредица от технологии и мерки, които използват химически или физични методи за съхраняване на генерираната енергия и освобождаването й под формата на електрическа енергия, когато е необходимо. (Всички следващи въведения са ограничени до тясното определение за съхранение на електрическа енергия)
1. Терминология и дефиниции
Батерия: Като един от ключовите технологични пътища за ново съхранение на енергия, новите батерии за съхранение на енергия играят важна роля за увеличаване на дела на потреблението на енергия от възобновяеми източници и осигуряване на безопасна и стабилна работа на енергийната система. Литиевите батерии, като ключови устройства за съхранение на енергия, са „центърът“, който определя прогреса на електрохимичното съхранение на енергия. Литиевите батерии се разделят на литиево-железни фосфатни батерии и тройни литиеви батерии според различните материали за положителни електроди. Пазарът за съхранение на енергия е доминиран главно от литиево-железни фосфатни батерии и елиминирането на пиковата разлика между деня и нощта е основният сценарий на приложение на системите за съхранение на енергия. Времето за използване на продукта пряко влияе върху приходите на проекта. Устройствата за съхранение на енергия, обикновено отнасящи се до батериите, са основните устройства, използвани в системите за съхранение на енергия за съхраняване и освобождаване на електрическа енергия.
Клетка: Единична батерия, най-малката единица от батерия.
Батериен модул/пакет: Стандартен пакет за серия от отделни батерии.
Стелаж/Клъстер за батерии: Устройство за съхранение на енергия, съставено от поредица от батерийни модули.
Панел за събиране на батерии (BCP): Разположен между стойката за батерии и инвертора за съхранение на енергия, подобно на фотоволтаична DC комбинираща кутия.
Система за преобразуване на мощност (PCS): двупосочен DC/AC инвертор.
Система за управление на батерията (BMS): Интелигентно управление и поддръжка на различни батерийни модули за предотвратяване на презареждане и преразреждане, удължаване на живота на батерията и наблюдение на състоянието на батерията.
Материал на положителния електрод: Частта от батерията, която претърпява окислителни реакции. Обичайните материали за положителни електроди включват литиево-кобалтов оксид (LiCoO2), литиево-железен фосфат (LiFePO4), литиево-никел-манганов кобалтов оксид (NMC) и др.
Материал на отрицателния електрод: Частта от батерията, която претърпява редукционна реакция. Обичайните материали за отрицателни електроди включват графит, силиций, калай и др. Електролит: Средата за пренос на йони в батериите, която може да бъде течна или твърда (твърд електролит). Електролитите позволяват на йоните да се движат между положителните и отрицателните електроди, завършвайки процеса на зареждане и разреждане.
Диафрагма: разположена между положителните и отрицателните електроди, нейната функция е да предотврати директния контакт между положителните и отрицателните електроди от причиняване на късо съединение, като същевременно позволява преминаването на йони.
Токоприемник: обикновено изработен от метали като мед и алуминий, използван за предаване на тока на клетката на батерията към външна верига.
Корпус на батерията: Външната структура на батерия, използвана за защита на вътрешните компоненти и осигуряване на механична опора.
Система за управление на батерии (BMS): отговаря за наблюдението и управлението на процеса на зареждане и разреждане на батериите, осигурявайки тяхната безопасна работа и оптимизирайки тяхната производителност и продължителност на живота.
Система за управление на енергията (EMS): Това е интелигентна система, която интегрира софтуер и хардуер, използвани за наблюдение, контрол и оптимизиране на енергийния поток и консумация в енергийните системи. Базира се на технология за събиране, анализ и вземане на решения, която може да следи работния статус, консумацията на енергия и условията на околната среда на енергийното оборудване в реално време, като по този начин се постига ефективно управление и оптимизиране на енергията.
Система за отопление, вентилация и климатизация (HVAC): обикновено се използва в контейнери за батерии, за да осигури вентилация, разсейване на топлината и изолация на батериите.
Капацитет на батерията: Количеството заряд Q, което може да бъде задържано или освободено, т.е. капацитет на батерията (Ah)=ток (A) x време на разреждане (h), обикновено измерено в Ah (амперчасове). Например, ако батерията за съхранение на енергия е обозначена като 96Ah, теоретично тя може да се използва за 1 час при работен ток от 96A.
Енергия на батерията: Енергията, съхранявана в батерия, измерена във Wh (ватчаса), където Wh е равно на напрежението (V), умножено по капацитета на батерията (Ah). Например батерия 3.2V/96Ah има енергия 307.2Wh и ако свържем четири такива батерии последователно, образуваме акумулаторен пакет с напрежение 12.8V и капацитет 96Ah. Въпреки че капацитетът на батерията не се увеличава, общата енергия се увеличава четири пъти.
Скорост на разреждане при зареждане (C-Rate): Скоростта на разреждане се отнася до текущата стойност, необходима за разреждане на нейния номинален капацитет в рамките на определено време, което е числово равно на кратно на номиналния капацитет на батерията. А именно токът на зареждане и разреждане (A), разделен на номиналния капацитет (Ah), като единицата обикновено е C (съкратено от C-rate), като 0.5C, 1C и т.н.
Гарантиран мощностен капацитет (GPC): Минималният капацитет, освободен от система за съхранение на енергия в рамките на определен период на използване.
Ефективност на двупосочно пътуване (RTE): Съотношението на общото количество електричество, освободено от терминала за променлив ток, когато батерията е напълно заредена, към количеството електричество, необходимо за пълното зареждане на терминала за променлив ток, като се вземат предвид загубите на оборудването и собствената консумация по време на зареждане и освобождаване от отговорност.
Цикъл на живот: Продължителността на живота на батерията се разделя на два параметъра: цикъл на живот и календарен живот. Животът на цикъла се отнася до броя пъти, през които батерията може да премине през зареждане и разреждане. При идеални условия на температура и влажност, зареждайте и разреждайте с номиналния ток и изчислявайте броя на циклите, които батерията преживява, когато капацитетът й спадне до 80%. Продължителността на живота в календара се отнася до периода от време, през който батерията достига края на жизнения си цикъл (намаляване на капацитета до 80%) при определени условия на употреба. Като цяло може да се оцени по-малката стойност от двете.