Știri din industrie
Un sistem de stocare a energiei bateriei funcționează prin conversia energiei electrice în energie chimică stocată în interior celulele bateriei de stocare a energiei , apoi transformându-l înapoi în energie electrică utilizabilă la cerere printr-un sistem de gestionare a bateriei, un sistem de conversie a puterii și un invertor. În timpul încărcării, puterea AC primită de la rețea sau de la o matrice solară este convertită în DC și împinsă în celule, unde o reacție chimică stochează acea energie. În timpul descărcării, reacția se inversează, celulele eliberează energia stocată sub formă de curent continuu, iar invertorul o convertește înapoi în curent alternativ pentru a fi utilizată de aparate, echipamente sau rețea.
Restul acestui ghid descompune sistemul în componentele sale de bază, explică cum celulele bateriei de stocare a energiei sunt grupate în module și pachete și acoperă factorii practici care determină cât de bine funcționează un sistem de stocare a energiei bateriei pe durata de viață a acestuia.
Componentele de bază care alcătuiesc un sistem de stocare a energiei bateriei
Un sistem de stocare a energiei bateriei nu este un singur dispozitiv, ci o stivă coordonată de hardware și software de control. Fiecare strat are o sarcină distinctă, iar sistemul funcționează doar la fel de bine ca veriga sa cea mai slabă.
Baterii de stocare a energiei
Celula este elementul de bază în care are loc stocarea efectivă a energiei chimice. Fosfatul de fier de litiu, abreviat în mod obișnuit LFP, a devenit alegerea chimică dominantă pentru depozitarea staționară datorită stabilității și ciclului de viață lung în comparație cu chimiile mai vechi pe bază de nichel.
Module și pachete de baterii
Celulele individuale sunt conectate în aranjamente în serie și în paralel pentru a forma module, iar modulele sunt apoi combinate în pachete pentru a atinge tensiunea și capacitatea pe care un proiect le cere. Această structură stratificată permite producătorilor să scaleze același design de celule de bază de la o unitate rezidențială mică până la un sistem industrial de dimensiunea unui container.
Sistem de management al bateriei
Sistemul de management al bateriei, de obicei scurtat la BMS, urmărește continuu tensiunea, curentul și temperatura în fiecare celulă din pachet. Protejează sistemul oprind încărcarea sau descărcarea dacă o celulă se mișcă în afara limitelor de siguranță și echilibrează nivelurile de încărcare între celule, astfel încât nicio celulă să nu fie suprasolicitată, în timp ce altele stau subutilizate.
Sistem de conversie a puterii și invertor
Sistemul de conversie a puterii gestionează fluxul de energie dintre acumulatorul și circuitul electric exterior, în timp ce invertorul se ocupă de conversia dintre puterea DC stocată în celule și puterea AC utilizată de case, fabrici sau rețea.
Managementul termic
Celulele bateriei generează căldură atât în timpul încărcării, cât și în timpul descărcării, iar căldura trebuie îndepărtată uniform pentru a preveni îmbătrânirea prematură. Modelele răcite cu aer circulă aerul ambiant sau condiționat prin pachet, în timp ce modelele răcite cu lichid circulă lichidul de răcire prin plăci sau țevi sigilate în contact direct cu celulele, care, în general, mențin o temperatură mai strânsă răspândită în pachet decât doar răcirea cu aer.
Urmărirea traseului energetic printr-un ciclu complet de încărcare și descărcare
Înțelegerea unui sistem de stocare a energiei bateriei este cea mai ușoară urmărind ceea ce se întâmplă cu electricitatea pe măsură ce se deplasează prin sistem în fiecare direcție.
- Energia AC primită de la rețea, un generator sau un invertor solar ajunge la sistemul de conversie a energiei.
- Sistemul de conversie a puterii rectifică acea putere AC în putere DC potrivită pentru încărcarea acumulatorului.
- Sistemul de management al bateriei direcționează curentul de încărcare către module în timp ce monitorizează fiecare celulă pentru a menține tensiunea și temperatura în limitele de funcționare sigure.
- Energia stocată rămâne în celule până când este declanșată o comandă de descărcare, fie printr-un program programat, fie printr-un semnal de rețea, fie prin detectarea unei întreruperi de curent.
- În timpul descărcării, celulele eliberează curent continuu, care trece înapoi prin sistemul de conversie a puterii și invertorul pentru a fi convertit în putere de curent alternativ utilizabilă pentru sarcina conectată.
De ce chimia celulară determină performanța în lumea reală
Nu toate celulele bateriei de stocare a energiei se comportă la fel odată instalat, iar diferențele chimice apar direct în ciclul de viață, marja de siguranță și capacitatea utilizabilă.
| Chimie | Ciclu de viață la 80 la sută capacitate | Adâncimea tipică de descărcare |
|---|---|---|
| LiFePO4 (LFP) | 4.000 până la 6.000 de cicluri | 80 până la 90 la sută |
| NMC litiu-ion | 1.500 până la 2.500 de cicluri | 70 până la 85 la sută |
| plumb-acid | 300 până la 700 de cicluri | 50 la sută |
Celulele LFP oferă în general o durată de viață dublă până la triplă a celulelor NMC înainte de a ajunge la 80 la sută din capacitatea lor inițială, ceea ce este motivul principal pentru care LFP a devenit alegerea implicită pentru stocarea staționară a energiei, mai degrabă decât pentru aplicații cu densitate mare de energie, cum ar fi vehiculele electrice, unde NMC deține încă un avantaj.
Răcirea cu aer versus răcirea cu lichid în interiorul unui pachet de baterii
Designul managementului termic are un efect direct asupra performanțelor unui sistem de stocare a energiei bateriei pe durata sa nominală, deoarece căldura neuniformă într-un pachet face ca unele celule să se degradeze mai repede decât altele.
Cum răcirea cu lichid îmbunătățește consistența
Un sistem răcit cu lichid circulă lichidul de răcire prin plăci sau țevi sigilate care rămân în contact termic direct cu fiecare celulă sau modul, atrăgând căldura în mod uniform, în loc să se bazeze pe fluxul de aer care poate lăsa buzunarele de celule mai calde decât altele. Răcirea cu lichid poate menține răspândirea temperaturii într-un pachet de baterii la aproximativ 3 grade Celsius, în comparație cu o extindere de 8 până la 15 grade Celsius observată în mod obișnuit în modelele răcite cu aer.
De ce contează diferența de-a lungul anilor de funcționare
O răspândire mai strânsă a temperaturii înseamnă că celulele din interiorul pachetului se încadrează mai aproape de aceeași rată, ceea ce reduce șansele de defecțiune precoce a celulei individuale și ajută pachetul general să păstreze capacitatea utilizabilă pentru mai mult timp. Această consecvență devine deosebit de importantă pe măsură ce scara proiectului crește spre instalații cu megawați și gigawați, unde valoarea duratei de viață extinse se agravează într-o investiție de capital mult mai mare.
Cum scara sistemului modifică prioritățile de proiectare
Aceeași tehnologie celulară de bază acceptă categorii de produse foarte diferite odată mărite sau reduse, iar prioritățile se schimbă în funcție de locul în care se află sistemul în acel interval.
| Scara sistemului | Interval de capacitate tipic | Prioritate de proiectare primară |
|---|---|---|
| Rezidential | 5 până la 20 kWh | Amprentă compactă, funcționare silențioasă, instalare simplă |
| Cabinet comercial si industrial | 200 până la 400 kWh | Barbierit maxim, durabilitate în aer liber, carcasă cu rating IP |
| Scară de megawați pentru utilități și industriale | Megawatt-oră la gigawat-oră | Ciclu de viață lung, răcire cu lichid, fiabilitate la scară de rețea |
Ningbo Nxten Energy Technology Co., Ltd proiectează în această gamă completă, producând baterii de stocare a energiei, module, pachete de baterii și sisteme complete sub o structură de producție integrată pe verticală, care permite o calitate constantă a celulei să se desfășoare de la pachete rezidențiale mici până la implementări industriale și la scară de utilitate.
Standarde de siguranță care se aplică celulelor bateriei de stocare a energiei
Deoarece un sistem de stocare a energiei bateriei stochează o cantitate mare de energie într-un spațiu compact, validarea siguranței este o parte esențială a designului responsabil al sistemului, mai degrabă decât un supliment opțional.
- IEC 62619 stabilește cerințe internaționale de siguranță pentru celulele și bateriile secundare cu litiu utilizate în aplicații staționare.
- UL 1973 este standardul principal al Statelor Unite pentru sistemele de stocare a energiei bateriei staționare și mobile, acoperind testele de abuz, cum ar fi scurtcircuit, supraîncărcare și șoc termic.
- Certificarea UN 38.3 este necesară pentru transportul aerian al bateriilor cu litiu și pentru orice sistem care trebuie expediat la nivel internațional.
- O clasificare IP54 sau mai mare indică protecția împotriva prafului și stropirii cu apă, ceea ce este important pentru orice pachet instalat în aer liber.
Întrebări frecvente despre cum funcționează sistemele de stocare a energiei bateriei
Care este diferența dintre o celulă de baterie, un modul și un pachet
O celulă este cea mai mică unitate individuală de stocare a energiei, un modul este un grup de celule conectate împreună în serie și paralel, iar un pachet este un ansamblu complet de module împreună cu sistemul de gestionare a bateriei, cablarea și carcasa necesare pentru a funcționa ca unitate de stocare autonomă.
De ce majoritatea sistemelor moderne de stocare a energiei bateriei folosesc celule LFP
Celulele LFP combină stabilitatea termică puternică cu ciclul de viață lung, atingând în mod obișnuit 4.000 până la 6.000 de cicluri înainte de a scădea la 80% din capacitatea originală, ceea ce le face bine potrivite pentru sistemele staționare care acordă prioritate longevității și siguranței față de densitatea mai mare de energie pe care o oferă alte substanțe chimice.
Funcționează un sistem de stocare a energiei din baterie fără lumina soarelui sau un generator
Da, odată încărcat, un sistem de stocare a energiei bateriei poate descărca energia stocată independent de orice sursă de generare activă, ceea ce îi permite să alimenteze o casă sau o unitate în timpul unei întreruperi de rețea sau într-o perioadă fără producție solară.
Cum previne sistemul de management al bateriei deteriorarea celulelor
Sistemul de management al bateriei monitorizează continuu tensiunea, curentul și temperatura la nivelul celulei și întrerupe automat încărcarea sau descărcarea dacă orice citire se deplasează în afara intervalului de siguranță, echilibrând în același timp încărcarea între celule, astfel încât nicio celulă să nu fie împinsă mai tare decât restul pachetului.
Este necesară răcirea cu lichid pentru fiecare sistem de stocare a energiei bateriei
Nu pentru fiecare sistem, deoarece pachetele rezidențiale mai mici deseori funcționează adecvat cu răcirea cu aer, dar răcirea cu lichid devine din ce în ce mai valoroasă pe măsură ce dimensiunea sistemului crește la scară comercială și industrială, unde un control mai strict al temperaturii prelungește în mod semnificativ durata de viață printr-o investiție de capital mult mai mare..
