Шта је складиштење енергије батерије?

A систем за складиштење енергије батерије(БЕСС) је систем који користи батерије као носач енергије за складиштење и ослобађање електричне енергије. Може да складишти електричну енергију током одређеног временског периода и снабдева електричном енергијом у одговарајуће време према потражњи. Има функције као што су глатки прелаз, бријање врхова и пуњење долине, регулација фреквенције и регулација напона.

 

A систем за складиштење енергије батеријесастоји се од: батерија, електричних компоненти, механичке подршке, система за грејање и хлађење (системи управљања топлотом), система двосмерне конверзије енергије, система за управљање енергијом и система за управљање батеријама.

 

Као једна од кључних технологија за ново складиштење енергије, батерије за складиштење енергије играју кључну улогу у повећању удела потрошње обновљиве енергије и обезбеђивању безбедног и стабилног рада електроенергетског система. Литијум{1}}јонске батерије, као кључне компоненте складиштења енергије, су „централно чвориште“ које одређује напредак електрохемијског складиштења енергије. Литијум{3}}јонске батерије су класификоване у литијум-гвожђе-фосфатне батерије и тернарне литијум-јонске батерије према материјалу њихове катоде. Тржиштем складиштења енергије углавном доминирају литијум-гвожђе-фосфатне батерије. Елиминисање разлике у дневном-ноћном врху-у долини је главни сценарио примене система за складиштење енергије, а време коришћења производа директно утиче на профитабилност пројекта. Јединица за складиштење енергије, која се обично односи на батерију, је основни уређај у систему за складиштење енергије који се користи за складиштење и ослобађање електричне енергије.

Структура батерије:

Материјал позитивне електроде: Део батерије где се јавља реакција оксидације. Уобичајени материјали позитивних електрода укључују литијум кобалт оксид (ЛиЦоО2), литијум гвожђе фосфат (ЛиФеПО4) и литијум никл манган кобалт оксид (НМЦ).

Материјал негативне електроде: Део батерије где се јавља реакција редукције. Уобичајени материјали негативних електрода укључују графит, силицијум и калај.

• Електролит: Медијум за транспорт јона у батерији. Може бити течан или чврст (чврсти електролит). Електролит омогућава јонима да се крећу између позитивне и негативне електроде, довршавајући процес пуњења и пражњења.
• Сепаратор: Смештен између позитивне и негативне електроде, његова функција је да спречи директан контакт између позитивне и негативне електроде, што може довести до кратког споја, док дозвољава јонима да прођу.
• Колектор струје: Обично је направљен од метала (као што су бакар и алуминијум), користи се за пренос струје из ћелије у спољно коло.
• Кућиште батерије: Спољна структура батерије, која се користи за заштиту унутрашњих компоненти и пружа механичку подршку.
• Систем управљања батеријом (БМС): Одговоран је за праћење и управљање процесом пуњења и пражњења батерије, обезбеђујући безбедан рад батерије и оптимизујући њене перформансе и животни век.

Принцип рада батерија за складиштење енергије

Компоненте управљања топлотом

• Сензори: Сензори температуре, сензори притиска итд., који се користе за праћење параметара као што су температура и притисак батерије и околине у реалном времену.
• Контролна јединица: Типично микроконтролер или компјутерски систем, који контролише рад опреме за управљање топлотом на основу података сензора и унапред подешених алгоритама.
• Расхладна опрема:
• Систем ваздушног хлађења: Укључује вентилаторе, ваздушне канале, измењиваче топлоте, итд., који одводе топлоту кроз проток ваздуха.
• Систем за хлађење течности: Укључује пумпе, расхладну течност, радијаторе, расхладне плоче, итд., који одводе топлоту кроз циркулацију расхладне течности.
• Опрема за грејање: као што су електрични грејачи, грејачи материјала са променом фазе, итд., који се користе за загревање батерије у окружењима са ниским{1}}температурама.
• Изолациони материјали: Користе се за смањење утицаја спољашњег окружења на температуру батерије и одржавање стабилности унутрашње температуре.
• Актуатори: Као што су вентили, пумпе, итд., Користе се за контролу протока расхладне течности или ваздуха.
• Конектори: Укључује цеви, каблове, итд., који повезују различите компоненте како би се обезбедио нормалан рад система.

Принцип рада термалног управљања

1. Праћење температуре: Сензори континуирано прате температуру батерије и околине, преносећи податке до контролне јединице.
2. Анализа података: Контролна јединица анализира податке како би утврдила да ли опрема за хлађење или грејање треба да се активира.
3. Процес хлађења:-Ваздушно хлађење: Када температура пређе постављени праг, вентилатор се покреће, гурајући ваздух преко површине батерије да би уклонио топлоту.- Течно хлађење: Пумпа гура расхладну течност кроз плочу за хлађење или директно у контакт са батеријом, апсорбујући топлоту пре него што се врати у радијатор ради размене топлоте.
4. Процес грејања: У окружењима са ниским{0}}температурама, опрема за грејање се активира, ослобађајући топлоту кроз електричну енергију или материјале за промену фазе да би подигла температуру батерије.
5. Регулација температуре: Контролна јединица прилагођава интензитет хлађења или грејања на основу података у реалном-времену како би обезбедила да температура батерије остане у свом оптималном радном опсегу.
6. Уједначеност дистрибуције топлоте: Добро-пројектована путања протока ваздуха или расхладне течности обезбеђује уједначену дистрибуцију температуре унутар батерије.
7. Безбедносна заштита: Систем такође укључује заштиту од прегревања, детекцију цурења и друге безбедносне функције за спречавање потенцијалних безбедносних опасности.
8. Интелигентна оптимизација: Савремени системи управљања топлотом могу интегрисати алгоритме вештачке интелигенције за оптимизацију стратегија управљања, побољшање енергетске ефикасности и повећање брзине одзива.
9. Даљинско надгледање: Систем може да подржава функције даљинског надзора и контроле, омогућавајући особљу за одржавање да разуме статус система у реалном времену и изврши подешавања.

Систем управљања батеријом (БМС)

Систем за управљање батеријом (БМС) је основна компонента система за складиштење енергије, одговоран за управљање и праћење радног статуса батерије како би се осигурала њена сигурност, поузданост и ефикасан рад. Следе основне компоненте, принципи рада и кључне функције БМС-а:

Систем управљања батеријом (БМС): основне компоненте

Хардверске компоненте:

• Сензори: Користе се за праћење физичких параметара батерије као што су напон, струја и температура.
• Плоче са кола: Укључује главну контролну плочу и комуникационе плоче, одговорне за обраду података и комуникацију.
• Процесор: Контролна јединица језгра, која анализира и израчунава статус батерије и извршава одговарајуће контролне стратегије.
• Релеји и заштитни кругови: Користе се за искључивање кола за пуњење и пражњење батерије у ненормалним ситуацијама, штитећи батерију од оштећења.
• Комуникациони интерфејс: Користи се за комуникацију података са спољним системима (као што су системи контроле возила, сервери, итд.).

Принцип рада система за управљање батеријом (БМС):

1. Прикупљање података: БМС прикупља параметре батерије као што су напон, струја и температура у реалном времену преко сензора.
2. Обрада података: Процесор обрађује добијене податке, рачунајући кључне информације као што су стање пуњења/пражњења батерије, преостали капацитет и унутрашњи отпор.
3. Извршење контролне стратегије: На основу резултата обраде података, БМС извршава одговарајуће контролне стратегије, као што је подешавање струје пуњења/пражњења и балансирање батерије.
4. Комуникација и повратне информације: БМС размењује податке са спољним системима преко комуникационог интерфејса, прима екстерне команде и враћа информације о статусу батерије спољним системима.

 

Конвертор за складиштење енергије (ПЦС) може се упоредити са „превеликим пуњачем“, кључном компонентом у систему за складиштење енергије. Поседује могућности двосмерне конверзије и игра кључну улогу у систему. Омогућава конверзију енергије и двосмерни ток између батерије за складиштење енергије и мреже. Може да конвертује једносмерну струју (ДЦ) у наизменичну струју (АЦ) или обрнуто како би задовољио потребе мреже за пуњење и пражњење система за складиштење енергије. ПЦС делује као "мост" у систему за складиштење енергије, повезујући батерију за складиштење енергије и мрежу, обезбеђујући ефикасан и стабилан рад система.

 

Систем управљања енергијом (ЕМС) је кључна компонента система за складиштење енергије. Одговоран је за праћење, контролу и оптимизацију протока енергије и оперативне ефикасности целог система.

„Добро решење потиче од дизајна врхунског{0}}нивоа, а добар систем произилази из ЕМС-а“, наглашавајући важност ЕМС-а у системима за складиштење енергије.

ЕМС постоји да агрегира информације из свих подсистема унутар система за складиштење енергије, свеобухватно прати рад целокупног система и доноси релевантне одлуке како би осигурао безбедан рад система. ЕМС отпрема податке у облак, обезбеђујући оперативне алате за позадинско{1}}управљачко особље оператера. Истовремено, ЕМС је одговоран за директну интеракцију са корисницима. Особље за одржавање корисника може да користи ЕМС да види рад система за складиштење енергије у реалном-времену и да спроводи надзор.