Správy z priemyslu
Systém skladovania energie batérie funguje tak, že premieňa elektrickú energiu na uloženú chemickú energiu vo vnútri akumulátorové články na skladovanie energie a potom ju na požiadanie premení späť na využiteľnú elektrinu prostredníctvom systému správy batérie, systému konverzie energie a meniča. Počas nabíjania sa prichádzajúci striedavý prúd zo siete alebo solárneho poľa premení na jednosmerný a vtlačí sa do článkov, kde chemická reakcia túto energiu uloží. Počas vybíjania sa reakcia obráti, články uvoľnia uloženú energiu ako jednosmerný prúd a invertor ju premení späť na striedavý na použitie spotrebičmi, zariadeniami alebo sieťou.
Zvyšok tejto príručky rozdeľuje systém na jeho základné komponenty a vysvetľuje ako akumulátorové články na skladovanie energie sú zoskupené do modulov a balíkov a pokrýva praktické faktory, ktoré určujú, ako dobre bude systém na ukladanie energie batérie fungovať počas svojej životnosti.
Hlavné komponenty, ktoré tvoria systém na ukladanie energie batérie
Systém na ukladanie energie z batérie nie je jedno zariadenie, ale koordinovaný súbor hardvéru a riadiaceho softvéru. Každá vrstva má osobitnú úlohu a systém funguje len tak dobre, ako jeho najslabší článok.
Akumulátorové články na ukladanie energie
Bunka je základným stavebným kameňom, v ktorom prebieha skutočné skladovanie chemickej energie. Fosforečnan lítno-železitý, bežne označovaný skratkou LFP, sa stal dominantnou chemickou voľbou pre stacionárne skladovanie kvôli svojej stabilite a dlhej životnosti v porovnaní so staršími chemikáliami na báze niklu.
Batériové moduly a sady
Jednotlivé články sú zapojené do série a paralelne, aby vytvorili moduly, a moduly sa potom kombinujú do balíkov, aby dosiahli napätie a kapacitu, ktorú projekt vyžaduje. Táto vrstvená štruktúra umožňuje výrobcom škálovať rovnaký dizajn základnej bunky od malej obytnej jednotky až po priemyselný systém veľkosti kontajnera.
Systém správy batérie
Systém správy batérie, zvyčajne skrátený na BMS, nepretržite sleduje napätie, prúd a teplotu v každom článku v balení. Chráni systém zastavením nabíjania alebo vybíjania, ak sa článok dostane mimo bezpečných limitov, a vyrovnáva úrovne nabitia medzi článkami, takže žiadny jeden článok nie je preťažovaný, zatiaľ čo ostatné sú nedostatočne využívané.
Systém na konverziu energie a invertor
Systém konverzie energie riadi tok energie medzi batériou a vonkajším elektrickým obvodom, zatiaľ čo invertor sa stará o konverziu medzi jednosmerným napájaním uloženým v článkoch a striedavým napájaním používaným v domácnostiach, továrňach alebo rozvodnej sieti.
Tepelný manažment
Články batérie vytvárajú teplo počas nabíjania aj vybíjania a toto teplo je potrebné rovnomerne odvádzať, aby sa zabránilo predčasnému starnutiu. Vzduchom chladené konštrukcie cirkulujú okolitý alebo upravený vzduch cez jednotku, zatiaľ čo konštrukcie chladené kvapalinou cirkulujú chladivo cez utesnené platne alebo rúrky v priamom kontakte s článkami, čo vo všeobecnosti udržuje tesnejšie rozloženie teploty cez jednotku ako samotné chladenie vzduchom.
Nasledujte energetickú cestu prostredníctvom cyklu úplného nabitia a vybitia
Pochopenie systému skladovania energie batérie je najjednoduchšie sledovaním toho, čo sa stane s elektrinou, keď sa pohybuje systémom v každom smere.
- Prichádzajúca striedavá energia zo siete, generátora alebo solárneho invertora sa dostáva do systému konverzie energie.
- Systém konverzie energie usmerňuje striedavý prúd na jednosmerný prúd vhodný na nabíjanie batérie.
- Systém správy batérií smeruje nabíjací prúd do modulov a zároveň monitoruje každý článok, aby sa napätie a teplota udržiavali v bezpečných prevádzkových limitoch.
- Uložená energia zostáva v článkoch, kým sa nespustí príkaz na vybitie, buď naplánovaným programom, signálom siete alebo detekciou výpadku prúdu.
- Počas vybíjania články uvoľňujú jednosmerný prúd, ktorý prechádza späť cez systém konverzie energie a invertor, aby sa premenil na použiteľný striedavý prúd pre pripojenú záťaž.
Prečo bunková chémia určuje výkon v reálnom svete
Nie všetky akumulátorové články na skladovanie energie po inštalácii sa správajú rovnako a chemické rozdiely sa prejavia priamo v životnosti cyklu, bezpečnostnej rezerve a využiteľnej kapacite.
| Chémia | Životnosť cyklu na 80 percent kapacity | Typická hĺbka vybitia |
|---|---|---|
| LiFePO4 (LFP) | 4 000 až 6 000 cyklov | 80 až 90 percent |
| NMC lítium-iónové | 1 500 až 2 500 cyklov | 70 až 85 percent |
| Kyselina olova | 300 až 700 cyklov | 50 percent |
Bunky LFP vo všeobecnosti ponúkajú približne dvojnásobnú až trojnásobnú životnosť buniek NMC pred dosiahnutím 80 percent svojej pôvodnej kapacity, čo je hlavný dôvod, prečo sa LFP stala predvolenou voľbou pre stacionárne skladovanie energie skôr ako pre aplikácie s vysokou hustotou energie, ako sú elektrické vozidlá, kde má NMC stále náskok.
Chladenie vzduchom verzus chladenie kvapalinou vo vnútri batérie
Návrh tepelného manažmentu má priamy vplyv na to, ako konzistentne funguje systém na ukladanie energie batérie počas svojej menovitej životnosti, pretože nerovnomerné teplo v balení spôsobuje, že niektoré články degradujú rýchlejšie ako iné.
Ako chladenie kvapalinou zlepšuje konzistenciu
Kvapalinou chladený systém cirkuluje chladivo cez utesnené platne alebo potrubia, ktoré zostávajú v priamom tepelnom kontakte s každým článkom alebo modulom, čím odvádza teplo rovnomerne, namiesto toho, aby sa spoliehal na prúdenie vzduchu, ktoré môže zanechať vrecká článkov teplejšie ako ostatné. Kvapalinové chladenie dokáže udržať rozloženie teploty naprieč batériou v rozmedzí približne 3 stupňov Celzia v porovnaní s rozpätím 8 až 15 stupňov Celzia, ktoré sa bežne vyskytuje pri vzduchom chladených dizajnoch.
Prečo je rozdiel dôležitý počas rokov prevádzky
Užšie teplotné rozpätie znamená, že články vo vnútri balenia starnú približne rovnakou rýchlosťou, čo znižuje pravdepodobnosť skorého zlyhania jednotlivých článkov a pomáha celkovému balíku udržať si využiteľnú kapacitu dlhšie. Táto konzistentnosť sa stáva obzvlášť dôležitou, keď rozsah projektu rastie smerom k inštaláciám v megawatthodinách a gigawatthodinách, kde sa hodnota predĺženej životnosti spája s oveľa väčšou kapitálovou investíciou.
Ako škálovanie systému mení priority návrhu
Rovnaká technológia základných buniek podporuje veľmi odlišné kategórie produktov po zväčšení alebo zmenšení a priority sa menia v závislosti od toho, kde sa systém nachádza v tomto rozsahu.
| Systémová mierka | Typický rozsah kapacity | Primárna priorita dizajnu |
|---|---|---|
| Obytný | 5 až 20 kWh | Kompaktné rozmery, tichý chod, jednoduchá inštalácia |
| Komerčná a priemyselná skriňa | 200 až 400 kWh | Špičkové oholenie, vonkajšia odolnosť, kryt podľa IP |
| Úžitková a priemyselná megawattová váha | Megawatthodina až gigawatthodina | Dlhá životnosť cyklu, chladenie kvapalinou, spoľahlivosť na úrovni siete |
Ningbo Nxten Energy Technology Co., Ltd navrhuje celý tento rad, vyrába akumulátorové články na uchovávanie energie, moduly, batériové sady a kompletné systémy v rámci vertikálne integrovanej výrobnej štruktúry, ktorá umožňuje konzistentnú kvalitu článkov prenášať od malých domácich balení až po priemyselné a úžitkové nasadenie.
Bezpečnostné normy, ktoré sa vzťahujú na batériové články na ukladanie energie
Pretože systém na ukladanie energie batérie ukladá veľké množstvo energie do kompaktného priestoru, overovanie bezpečnosti je základnou súčasťou zodpovedného návrhu systému a nie voliteľným doplnkom.
- IEC 62619 stanovuje medzinárodné bezpečnostné požiadavky pre sekundárne lítiové články a batérie používané v stacionárnych aplikáciách.
- UL 1973 je primárna norma Spojených štátov amerických pre stacionárne a hybné akumulátorové systémy na ukladanie energie, ktorá zahŕňa testovanie zneužitia, ako je skrat, prebitie a tepelný šok.
- Certifikácia UN 38.3 sa vyžaduje pre leteckú prepravu lítiových batérií a je dôležitá pre akýkoľvek systém, ktorý je potrebné prepravovať do zahraničia.
- Stupeň krytia IP54 alebo vyšší označuje ochranu proti prachu a striekajúcej vode, čo je dôležité pre každé balenie inštalované vonku.
Často kladené otázky o tom, ako fungujú systémy na ukladanie energie z batérií
Aký je rozdiel medzi batériovým článkom, modulom a balíkom
Článok je najmenšia samostatná jednotka na ukladanie energie, modul je skupina článkov zapojených do série a paralelne a balík je kompletná zostava modulov spolu so systémom správy batérie, kabelážou a krytom potrebným na fungovanie ako samostatná jednotka na ukladanie dát.
Prečo väčšina moderných batériových systémov na ukladanie energie využíva články LFP
Články LFP kombinujú silnú tepelnú stabilitu s dlhou životnosťou cyklu, zvyčajne dosahujúc 4 000 až 6 000 cyklov, kým klesnú na 80 percent pôvodnej kapacity, vďaka čomu sú vhodné pre stacionárne systémy, ktoré uprednostňujú dlhú životnosť a bezpečnosť pred vyššou hustotou energie, ktorú ponúkajú iné chemické látky.
Funguje systém na ukladanie energie batérie bez slnečného žiarenia alebo generátora?
Áno, po nabití môže batériový systém na ukladanie energie vybíjať uloženú energiu nezávisle od akéhokoľvek aktívneho zdroja výroby, čo je presne to, čo mu umožňuje napájať dom alebo zariadenie počas výpadku siete alebo v období bez solárnej výroby.
Ako systém správy batérie zabraňuje poškodeniu článkov
Systém správy batérie nepretržite monitoruje napätie, prúd a teplotu na úrovni článku a automaticky preruší nabíjanie alebo vybíjanie, ak sa ktorýkoľvek údaj dostane mimo bezpečný rozsah, a zároveň vyrovnáva nabíjanie medzi článkami, takže žiadny článok nie je stlačený silnejšie ako zvyšok sady.
Je kvapalinové chladenie nevyhnutné pre každý systém na ukladanie energie batérie
Nie pre každý systém, pretože menšie obytné jednotky často fungujú adekvátne s chladením vzduchom, ale kvapalinové chladenie sa stáva čoraz cennejším, pretože veľkosť systému rastie smerom k komerčnému a priemyselnému merítku, kde prísnejšia regulácia teploty zmysluplne predlžuje životnosť pri oveľa väčšej kapitálovej investícii.
