Vienkārši sakot, enerģijas uzglabāšana ir neizmantotās enerģijas uzglabāšanas un atkārtotas izmantošanas process, kad tas ir nepieciešams. Enerģētikas jomā enerģijas uzglabāšanas tehnoloģijai ir izšķiroša nozīme, jo tā nodrošina stabilu nestabilu atjaunojamo enerģijas avotu, piemēram, saules un vēja enerģijas, izlaidi, nodrošinot nepārtrauktu elektroenerģijas piegādi mūsu ikdienas dzīvē un darbā. Starp tiem litija jonu elektroķīmiskā enerģijas uzglabāšana ir kļuvusi par vienu no visstraujāk attīstītajām enerģijas uzkrāšanas tehnoloģijām, pateicoties tās augstajam enerģijas blīvumam, ilgajam kalpošanas laikam un ātrajam reakcijas ātrumam.
1 Pamatievads
Enerģijas uzkrāšanas sistēma sastāv no akumulatora, elektriskajiem komponentiem, mehāniskā atbalsta, apkures un dzesēšanas sistēmas (siltuma vadības sistēmas), divvirzienu enerģijas pārveidošanas sistēmas, enerģijas pārvaldības sistēmas un akumulatoru vadības sistēmas. Akumulators ir sakārtots, savienots un salikts akumulatora modulī, pēc tam fiksēts un salikts kopā ar citām sastāvdaļām korpusa iekšpusē, lai izveidotu akumulatora skapi.
Vispārināta definīcija: Enerģijas uzglabāšana attiecas uz enerģijas uzglabāšanu. Tas attiecas uz ciklisku enerģijas uzkrāšanas procesu, izmantojot nesēju vai ierīci, un izdalot to noteiktā formā, pamatojoties uz turpmākajām lietojuma vajadzībām.
Šauri definēts: elektriskās enerģijas uzglabāšanai. Tehnoloģiju un pasākumu virkne, kas izmanto ķīmiskas vai fizikālas metodes, lai uzglabātu saražoto enerģiju un vajadzības gadījumā atbrīvotu to elektriskās enerģijas veidā. (Visi turpmākie ievadi ir ierobežoti ar šauru elektroenerģijas uzglabāšanas definīciju)
1. Terminoloģija un definīcijas
Akumulators: Kā viens no galvenajiem tehnoloģiskajiem ceļiem jaunas enerģijas uzkrāšanai, jaunām enerģijas akumulatoriem ir liela nozīme atjaunojamās enerģijas patēriņa īpatsvara palielināšanā un drošas un stabilas energosistēmas darbības nodrošināšanā. Litija baterijas kā galvenās enerģijas uzkrāšanas ierīces ir "centrs", kas nosaka elektroķīmiskās enerģijas uzkrāšanas gaitu. Litija baterijas ir sadalītas litija dzelzs fosfāta baterijās un trīskāršās litija baterijās atbilstoši dažādiem pozitīvo elektrodu materiāliem. Enerģijas uzglabāšanas tirgū galvenokārt dominē litija dzelzs fosfāta akumulatori, un galvenais enerģijas uzglabāšanas sistēmu pielietojuma scenārijs ir pīķa ielejas atšķirības novēršana starp dienu un nakti. Produkta lietošanas laiks tieši ietekmē projekta ieņēmumus. Enerģijas uzglabāšanas vienības, kas parasti attiecas uz baterijām, ir pamata ierīces, ko izmanto enerģijas uzglabāšanas sistēmās, lai uzglabātu un atbrīvotu elektroenerģiju.
Šūna: viena baterija, mazākā akumulatora vienība.
Akumulatora modulis/komplekts: standarta komplekts atsevišķu akumulatoru sērijai.
Akumulatora plaukts/klasteris: enerģijas uzglabāšanas vienība, kas sastāv no vairākiem akumulatoru moduļiem.
Akumulatora savākšanas panelis (BCP): atrodas starp akumulatoru statīvu un enerģijas uzglabāšanas invertoru, līdzīgi kā fotoelementu līdzstrāvas kombinētāja kārbai.
Jaudas pārveidošanas sistēma (PCS): divvirzienu līdzstrāvas/maiņstrāvas pārveidotājs.
Akumulatora pārvaldības sistēma (BMS): saprātīga dažādu akumulatoru vienību pārvaldība un apkope, lai novērstu pārmērīgu uzlādi un pārmērīgu izlādi, pagarinātu akumulatora darbības laiku un pārraudzītu akumulatora stāvokli.
Pozitīvs elektrodu materiāls: akumulatora daļa, kurā notiek oksidācijas reakcijas. Parastie pozitīvo elektrodu materiāli ir litija kobalta oksīds (LiCoO2), litija dzelzs fosfāts (LiFePO4), litija niķeļa mangāna kobalta oksīds (NMC) utt.
Negatīvā elektroda materiāls: akumulatora daļa, kurā notiek reducēšanas reakcija. Parastie negatīvo elektrodu materiāli ir grafīts, silīcijs, alva utt. Elektrolīts: vide jonu transportēšanai akumulatoros, kas var būt šķidrs vai ciets (cietais elektrolīts). Elektrolīti ļauj joniem pārvietoties starp pozitīvajiem un negatīvajiem elektrodiem, pabeidzot uzlādes un izlādes procesu.
Diafragma: atrodas starp pozitīvo un negatīvo elektrodu, tās funkcija ir novērst tiešu kontaktu starp pozitīvo un negatīvo elektrodu no īssavienojuma, vienlaikus ļaujot joniem iziet cauri.
Strāvas savācējs: parasti izgatavots no metāliem, piemēram, vara un alumīnija, ko izmanto, lai pārraidītu akumulatora elementa strāvu uz ārēju ķēdi.
Akumulatora korpuss: akumulatora ārējā struktūra, ko izmanto, lai aizsargātu iekšējos komponentus un nodrošinātu mehānisku atbalstu.
Akumulatoru pārvaldības sistēma (BMS): atbild par akumulatoru uzlādes un izlādes procesa uzraudzību un pārvaldību, nodrošinot to drošu darbību un optimizējot to veiktspēju un kalpošanas laiku.
Enerģijas pārvaldības sistēma (EMS): tā ir vieda sistēma, kas integrē programmatūru un aparatūru, ko izmanto, lai uzraudzītu, kontrolētu un optimizētu enerģijas plūsmu un patēriņu enerģijas sistēmās. Tas ir balstīts uz datu vākšanas, analīzes un lēmumu atbalsta tehnoloģiju, kas var reāllaikā uzraudzīt energoiekārtu darbības stāvokli, enerģijas patēriņu un vides apstākļus, tādējādi panākot efektīvu enerģijas pārvaldību un optimizāciju.
Apkures, ventilācijas un gaisa kondicionēšanas (HVAC) sistēma: parasti izmanto akumulatoru tvertnēs, lai nodrošinātu ventilāciju, siltuma izkliedi un akumulatoru izolāciju.
Akumulatora ietilpība: uzlādes daudzums Q, ko var ierobežot vai atbrīvot, ti, akumulatora jauda (Ah)=strāva (A) x izlādes laiks (h), parasti mēra Ah (ampērstundās). Piemēram, ja enerģijas uzglabāšanas akumulators ir marķēts ar 96Ah, teorētiski to var izmantot 1 stundu ar darba strāvu 96A.
Akumulatora enerģija: akumulatorā uzkrātā enerģija, ko mēra Wh (vatstundās), kur Wh ir vienāds ar spriegumu (V), kas reizināts ar akumulatora ietilpību (Ah). Piemēram, 3,2V/96Ah akumulatora jauda ir 307,2Wh, un, ja virknē savienojam četrus šādus akumulatorus, mēs veidojam akumulatoru bloku ar spriegumu 12,8V un ietilpību 96Ah. Lai gan akumulatora jauda netiek palielināta, kopējā enerģija tiek palielināta četras reizes.
Uzlādes izlādes ātrums (C-rate): izlādes ātrums attiecas uz pašreizējo vērtību, kas nepieciešama, lai noteiktā laikā izlādētos tā nominālā jauda, kas skaitliski ir vienāds ar akumulatora nominālās jaudas daudzkārtni. Proti, uzlādes un izlādes strāva (A) dalīta ar nominālo jaudu (Ah), un mērvienība parasti ir C (saīsinājums no C-rate), piemēram, 0.5C, 1C utt.
Garantētā jaudas jauda (GPC): minimālā jauda, ko atbrīvo enerģijas uzglabāšanas sistēma noteiktā lietošanas periodā.
Turp un atpakaļ efektivitāte (RTE): kopējā no maiņstrāvas termināļa izdalītās elektroenerģijas daudzuma attiecība, kad akumulators ir pilnībā uzlādēts, pret elektroenerģijas daudzumu, kas nepieciešams, lai pilnībā uzlādētu maiņstrāvas termināli, ņemot vērā aprīkojuma zudumus un pašpatēriņu uzlādes laikā un izlādēšanās.
Cikla kalpošanas laiks: akumulatora kalpošanas laiks ir sadalīts divos parametros: cikla mūžs un kalendārais mūžs. Cikla kalpošanas laiks attiecas uz to, cik reižu akumulators var veikt uzlādes un izlādes ciklu. Ideālos temperatūras un mitruma apstākļos uzlādējiet un izlādējiet ar nominālo strāvu un aprēķiniet, cik ciklu akumulators piedzīvo, kad tā kapacitāte samazinās līdz 80%. Kalendāra kalpošanas laiks attiecas uz laika posmu, kurā akumulators sasniedz sava kalpošanas laika beigas (kapacitātes samazināšanās līdz 80%) konkrētos lietošanas apstākļos. Parasti var novērtēt abu mazāko vērtību.