Šta je skladištenje energije baterije?

A sistem za skladištenje energije baterije(BESS) je sistem koji koristi baterije kao nosač energije za skladištenje i oslobađanje električne energije. Može skladištiti električnu energiju u određenom vremenskom periodu i isporučivati ​​električnu energiju u odgovarajuće vrijeme prema potražnji. Ima funkcije kao što su glatki prijelaz, brijanje vrhova i punjenje doline, regulacija frekvencije i regulacija napona.

 

A sistem za skladištenje energije baterijesastoji se od: baterija, električnih komponenti, mehaničke podrške, sistema grijanja i hlađenja (sistemi upravljanja toplinom), dvosmjernog sistema za konverziju energije, sistema upravljanja energijom i sistema upravljanja baterijama.

 

Kao jedna od ključnih tehnologija za novo skladištenje energije, baterije za skladištenje energije igraju ključnu ulogu u povećanju udjela potrošnje obnovljive energije i osiguravanju sigurnog i stabilnog rada elektroenergetskog sistema. Litijum{1}}jonske baterije, kao ključne komponente skladištenja energije, su "centralno čvorište" koje određuje napredak elektrohemijskog skladištenja energije. Litijum{3}}ionske baterije se klasificiraju na litijum-gvozdene fosfatne baterije i ternarne litijum{4}}jonske baterije prema materijalu njihove katode. Tržištem za skladištenje energije uglavnom dominiraju litijum-željezo-fosfatne baterije. Eliminacija dnevne-noćne vršne-razlike u dolini je glavni scenario primjene sistema za skladištenje energije, a vrijeme korištenja proizvoda direktno utiče na profitabilnost projekta. Jedinica za skladištenje energije, koja se obično odnosi na bateriju, osnovni je uređaj u sistemu za skladištenje energije koji se koristi za skladištenje i oslobađanje električne energije.

Struktura baterije:

Materijal pozitivne elektrode: Dio baterije u kojem se javlja reakcija oksidacije. Uobičajeni materijali pozitivnih elektroda uključuju litijum kobalt oksid (LiCoO2), litijum gvožđe fosfat (LiFePO4) i litijum nikl mangan kobalt oksid (NMC).

Materijal negativne elektrode: dio baterije u kojem se javlja reakcija redukcije. Uobičajeni materijali negativnih elektroda uključuju grafit, silicij i kalaj.

• Elektrolit: medij za transport jona u bateriji. Može biti tečan ili čvrst (čvrsti elektrolit). Elektrolit omogućava ionima da se kreću između pozitivne i negativne elektrode, dovršavajući proces punjenja i pražnjenja.
• Separator: Smješten između pozitivne i negativne elektrode, njegova funkcija je spriječiti direktan kontakt između pozitivne i negativne elektrode, što bi moglo dovesti do kratkog spoja, dok propušta jone.
• Kolektor struje: Obično je napravljen od metala (kao što su bakar i aluminij), koristi se za prijenos struje iz ćelije u vanjsko kolo.
• Kućište baterije: Vanjska struktura baterije, koja se koristi za zaštitu unutrašnjih komponenti i pružanje mehaničke podrške.
• Sustav upravljanja baterijom (BMS): Odgovoran je za praćenje i upravljanje procesom punjenja i pražnjenja baterije, osiguravajući siguran rad baterije i optimizirajući njene performanse i vijek trajanja.

Princip rada baterija za skladištenje energije

Komponente upravljanja toplinom

• Senzori: Senzori temperature, senzori pritiska itd., koji se koriste za praćenje parametara kao što su temperatura i pritisak baterije i okoline u realnom vremenu.
• Kontrolna jedinica: Tipično mikrokontroler ili kompjuterski sistem, koji kontroliše rad opreme za upravljanje toplotom na osnovu podataka senzora i unapred postavljenih algoritama.
• Rashladna oprema:
• Sistem vazdušnog hlađenja: Uključuje ventilatore, vazdušne kanale, izmenjivače toplote, itd., koji odvode toplotu kroz protok vazduha.
• Sistem za hlađenje tečnosti: Uključuje pumpe, rashladnu tečnost, radijatore, rashladne ploče, itd., koji odvode toplotu kroz cirkulaciju rashladne tečnosti.
• Oprema za grijanje: kao što su električni grijači, grijači materijala s promjenom faze, itd., koji se koriste za zagrijavanje baterije u okruženjima niskih{1}}temperatura.
• Izolacijski materijali: Koriste se za smanjenje utjecaja vanjskog okruženja na temperaturu baterije i održavanje stabilnosti unutrašnje temperature.
• Aktuatori: kao što su ventili, pumpe, itd., koji se koriste za kontrolu protoka rashladne tečnosti ili vazduha.
• Konektori: Uključuje cijevi, kablove, itd., povezujući različite komponente kako bi se osigurao normalan rad sistema.

Princip rada termalnog upravljanja

1. Praćenje temperature: Senzori kontinuirano prate temperaturu baterije i okoline, prenoseći podatke do kontrolne jedinice.
2. Analiza podataka: Upravljačka jedinica analizira podatke kako bi utvrdila da li treba aktivirati opremu za hlađenje ili grijanje.
3. Proces hlađenja:-Vazdušno hlađenje: Kada temperatura pređe postavljeni prag, ventilator se pokreće, gurajući vazduh preko površine baterije da bi uklonio toplotu. - Tečno hlađenje: Pumpa gura rashladnu tečnost kroz rashladnu ploču ili direktno u kontakt sa baterijom, apsorbujući toplotu pre nego što se vrati nazad u radijator radi razmene toplote.
4. Proces grijanja: U okruženjima s niskim{0}}temperaturama, oprema za grijanje se aktivira, oslobađajući toplinu kroz električnu energiju ili materijale za promjenu faze kako bi se podigla temperatura baterije.
5. Regulacija temperature: Kontrolna jedinica prilagođava intenzitet hlađenja ili grijanja na osnovu podataka u stvarnom-vremenu kako bi osigurala da temperatura baterije ostane u svom optimalnom radnom opsegu.
6. Ujednačenost raspodjele topline: Dobro-dizajniran put protoka zraka ili protok rashladne tekućine osigurava ujednačenu distribuciju temperature unutar baterije.
7. Sigurnosna zaštita: Sistem također uključuje zaštitu od pregrijavanja, detekciju curenja i druge sigurnosne funkcije za sprječavanje potencijalnih sigurnosnih opasnosti.
8. Inteligentna optimizacija: Moderni sistemi upravljanja toplotom mogu integrisati algoritme veštačke inteligencije za optimizaciju strategija upravljanja, poboljšanje energetske efikasnosti i povećanje brzine odziva.
9. Daljinsko praćenje: Sistem može podržavati funkcije daljinskog nadzora i kontrole, omogućavajući osoblju za održavanje da razumije status sistema u realnom vremenu i izvrši podešavanja.

Sistem upravljanja baterijom (BMS)

Sistem za upravljanje baterijama (BMS) je osnovna komponenta sistema za skladištenje energije, odgovoran za upravljanje i praćenje radnog statusa baterije kako bi se osigurala njegova sigurnost, pouzdanost i efikasan rad. Slijede osnovne komponente, principi rada i ključne funkcije BMS-a:

Sistem upravljanja baterijom (BMS): osnovne komponente

Hardverske komponente:

• Senzori: Koriste se za praćenje fizičkih parametara baterije kao što su napon, struja i temperatura.
• Ploče sa kola: Uključuje glavnu kontrolnu ploču i komunikacijske ploče, odgovorne za obradu podataka i komunikaciju.
• Procesor: Kontrolna jedinica jezgra, koja analizira i izračunava status baterije i izvršava odgovarajuće kontrolne strategije.
• Releji i zaštitni krugovi: Koriste se za isključivanje krugova za punjenje i pražnjenje baterije u nenormalnim situacijama, štiteći bateriju od oštećenja.
• Komunikacioni interfejs: Koristi se za komunikaciju podataka sa eksternim sistemima (kao što su sistemi kontrole vozila, serveri, itd.).

Princip rada sistema upravljanja baterijama (BMS):

1. Prikupljanje podataka: BMS prikuplja parametre baterije kao što su napon, struja i temperatura u realnom vremenu preko senzora.
2. Obrada podataka: Procesor obrađuje prikupljene podatke, računajući ključne informacije kao što su stanje punjenja/pražnjenja baterije, preostali kapacitet i unutrašnji otpor.
3. Izvršenje kontrolne strategije: Na osnovu rezultata obrade podataka, BMS izvršava odgovarajuće strategije upravljanja, kao što je podešavanje struje punjenja/pražnjenja i balansiranje baterije.
4. Komunikacija i povratne informacije: BMS razmjenjuje podatke sa vanjskim sistemima preko komunikacijskog sučelja, prima vanjske komande i vraća informacije o statusu baterije vanjskim sistemima.

 

Pretvarač za skladištenje energije (PCS) može se uporediti sa "prevelikim punjačem", ključnom komponentom u sistemu za skladištenje energije. Posjeduje mogućnost dvosmjerne konverzije i igra ključnu ulogu u sistemu. Omogućava konverziju energije i dvosmjerni protok između baterije za skladištenje energije i mreže. Može pretvoriti jednosmjernu struju (DC) u naizmjeničnu struju (AC) ili obrnuto kako bi zadovoljio potrebe mreže za punjenje i pražnjenje sistema za skladištenje energije. PCS djeluje kao "most" u sistemu za skladištenje energije, povezujući bateriju za skladištenje energije i mrežu, osiguravajući efikasan i stabilan rad sistema.

 

Sistem upravljanja energijom (EMS) je ključna komponenta sistema za skladištenje energije. Odgovoran je za praćenje, kontrolu i optimizaciju protoka energije i operativne efikasnosti cijelog sistema.

"Dobro rješenje proizlazi iz dizajna vrhunskog{0}}nivoa, a dobar sistem proizlazi iz EMS-a," naglašavajući važnost EMS-a u sistemima za pohranu energije.

EMS postoji da agregira informacije iz svih podsistema unutar sistema za skladištenje energije, sveobuhvatno prati cjelokupni rad sistema i donosi relevantne odluke kako bi osigurao siguran rad sistema. EMS prenosi podatke u oblak, pružajući operativne alate za pozadinsko{1}}upravljačko osoblje operatera. Istovremeno, EMS je odgovoran za direktnu interakciju sa korisnicima. Osoblje za korisničko održavanje može koristiti EMS da vidi rad sistema za skladištenje energije u stvarnom-vremenu i nadgledanje implementacije.