English
русскийНовости отрасли
Система аккумуляторного хранения энергии работает путем преобразования электрической энергии в запасаемую химическую энергию внутри. аккумуляторные батареи для хранения энергии , а затем преобразует его обратно в полезную электроэнергию по требованию с помощью системы управления батареями, системы преобразования энергии и инвертора. Во время зарядки поступающая мощность переменного тока из сети или солнечной батареи преобразуется в постоянный ток и подается в элементы, где в результате химической реакции сохраняется эта энергия. Во время разряда реакция меняется на противоположную: элементы высвобождают накопленную энергию в виде постоянного тока, а инвертор преобразует ее обратно в переменный ток для использования приборами, оборудованием или сетью.
Остальная часть этого руководства разбивает систему на ее основные компоненты и объясняет, как аккумуляторные батареи для хранения энергии сгруппированы в модули и блоки и охватывают практические факторы, определяющие, насколько хорошо аккумуляторная система хранения энергии работает в течение срока службы.
Основные компоненты, составляющие аккумуляторную систему хранения энергии
Аккумуляторная система хранения энергии — это не отдельное устройство, а скоординированный набор аппаратного и управляющего программного обеспечения. Каждый уровень выполняет свою работу, и система работает только так же хорошо, как и ее самое слабое звено.
Элементы аккумуляторной батареи для хранения энергии
Клетка является основным строительным блоком, в котором происходит фактическое хранение химической энергии. Литий-железо-фосфат, обычно сокращенно LFP, стал доминирующим выбором химических веществ для стационарного хранения из-за его стабильности и длительного срока службы по сравнению с более старыми химическими веществами на основе никеля.
Батарейные модули и блоки
Отдельные элементы соединяются последовательно и параллельно, образуя модули, а затем модули объединяются в пакеты для достижения напряжения и мощности, требуемых проектом. Эта многоуровневая структура позволяет производителям масштабировать одну и ту же конструкцию базовой ячейки от небольшого жилого помещения до промышленной системы размером с контейнер.
Система управления батареями
Система управления батареями, обычно сокращенно называемая BMS, непрерывно отслеживает напряжение, ток и температуру в каждой ячейке батареи. Он защищает систему, прекращая зарядку или разрядку, если ячейка выходит за пределы безопасных пределов, и балансирует уровни заряда между ячейками, поэтому ни одна ячейка не перегружается, в то время как другие используются недостаточно.
Система преобразования энергии и инвертор
Система преобразования энергии управляет потоком энергии между аккумуляторной батареей и внешней электрической цепью, в то время как инвертор осуществляет преобразование между энергией постоянного тока, хранящейся в элементах, и мощностью переменного тока, используемой домами, заводами или сетью.
Управление температурным режимом
Аккумуляторные элементы выделяют тепло как во время зарядки, так и во время разрядки, и это тепло необходимо отводить равномерно, чтобы предотвратить преждевременное старение. В конструкциях с воздушным охлаждением окружающий или кондиционированный воздух циркулирует по упаковке, а в конструкциях с жидкостным охлаждением охлаждающая жидкость циркулирует через герметичные пластины или трубы, находящиеся в непосредственном контакте с элементами, что обычно обеспечивает более плотное распределение температуры по упаковке, чем только воздушное охлаждение.
Следование по энергетическому пути посредством полного цикла зарядки и разрядки
Понять работу аккумуляторной системы хранения энергии проще всего, проследив, что происходит с электричеством, когда оно проходит через систему в каждом направлении.
- Поступающая мощность переменного тока из сети, генератора или солнечного инвертора поступает в систему преобразования энергии.
- Система преобразования энергии преобразует эту мощность переменного тока в мощность постоянного тока, подходящую для зарядки аккумуляторной батареи.
- Система управления батареями направляет зарядный ток к модулям, одновременно контролируя каждую ячейку, чтобы поддерживать напряжение и температуру в безопасных рабочих пределах.
- Накопленная энергия остается в ячейках до тех пор, пока не будет активирована команда разрядки либо по запланированной программе, либо по сигналу сети, либо по обнаружению отключения электроэнергии.
- Во время разряда элементы выделяют мощность постоянного тока, которая проходит обратно через систему преобразования энергии и инвертор для преобразования в полезную мощность переменного тока для подключенной нагрузки.
Почему клеточная химия определяет реальную производительность
Не все аккумуляторные батареи для хранения энергии после установки ведут себя одинаково, а химические различия напрямую отражаются на сроке службы, запасе прочности и полезной емкости.
| Химия | Цикл жизни до 80-процентной мощности | Типичная глубина разряда |
|---|---|---|
| ЛиФеПО4 (ЛФП) | от 4000 до 6000 циклов | от 80 до 90 процентов |
| NMC литий-ионный | от 1500 до 2500 циклов | от 70 до 85 процентов |
| Свинцово-кислотный | от 300 до 700 циклов | 50 процентов |
Ячейки LFP обычно обеспечивают примерно в два-три раза больший срок службы, чем ячейки NMC. прежде чем достичь 80 процентов своей первоначальной мощности, что является основной причиной, по которой LFP стал выбором по умолчанию для стационарного хранения энергии, а не для приложений с высокой плотностью энергии, таких как электромобили, где NMC по-прежнему имеет преимущество.
Воздушное и жидкостное охлаждение внутри аккумуляторной батареи
Конструкция управления температурным режимом напрямую влияет на то, насколько стабильно работает аккумуляторная система хранения энергии на протяжении всего номинального срока службы, поскольку неравномерное нагревание в аккумуляторе приводит к тому, что некоторые элементы деградируют быстрее, чем другие.
Как жидкостное охлаждение улучшает стабильность
В системе с жидкостным охлаждением охлаждающая жидкость циркулирует через герметичные пластины или трубы, которые находятся в прямом тепловом контакте с каждой ячейкой или модулем, равномерно отводя тепло, а не полагаясь на поток воздуха, который может оставить карманы ячеек теплее, чем другие. Жидкостное охлаждение может удерживать разброс температуры по аккумуляторной батарее в пределах примерно 3 градусов Цельсия по сравнению с разбросом от 8 до 15 градусов Цельсия, который обычно наблюдается в конструкциях с воздушным охлаждением.
Почему разница имеет значение в течение многих лет эксплуатации
Более узкий температурный диапазон означает, что элементы внутри блока работают примерно с одинаковой скоростью, что снижает вероятность раннего выхода из строя отдельных элементов и помогает всему блоку дольше сохранять полезную емкость. Эта последовательность становится особенно важной по мере того, как масштаб проекта растет в сторону установок мощностью в мегаватт-час и гигаватт-час, где ценность увеличенного срока службы усугубляется гораздо более крупными капиталовложениями.
Как масштаб системы меняет приоритеты проектирования
Одна и та же технология базовых ячеек поддерживает самые разные категории продуктов при увеличении или уменьшении масштаба, и приоритеты меняются в зависимости от того, где в этом диапазоне находится система.
| Системный масштаб | Типичный диапазон производительности | Основной приоритет проектирования |
|---|---|---|
| Жилой | от 5 до 20 кВтч | Компактность, бесшумная работа, простая установка |
| Коммерческий и промышленный шкаф | от 200 до 400 кВтч | Снижение пиковых нагрузок, долговечность на открытом воздухе, корпус с классом IP |
| Коммунальные и промышленные мегаватты | Мегаватт-час в Гигаватт-час | Длительный срок службы, жидкостное охлаждение, надежность в масштабе сети |
Компания Ningbo Nxten Energy Technology Co., Ltd занимается разработкой всего спектра продукции, производя элементы аккумуляторных батарей, модули, аккумуляторные блоки и комплексные системы в рамках вертикально интегрированной производственной структуры, что обеспечивает стабильное качество элементов, начиная с небольших бытовых аккумуляторов и заканчивая развертыванием в промышленных и коммунальных масштабах.
Стандарты безопасности, применимые к элементам аккумуляторных батарей
Поскольку аккумуляторная система хранения энергии хранит большое количество энергии в компактном пространстве, проверка безопасности является основной частью ответственного проектирования системы, а не дополнительным дополнением.
- IEC 62619 устанавливает международные требования безопасности для вторичных литиевых элементов и батарей, используемых в стационарных устройствах.
- UL 1973 — основной стандарт США для систем хранения энергии для стационарных и мобильных аккумуляторов, охватывающий испытания на неправильное обращение, например, на короткое замыкание, перезарядку и термический удар.
- Сертификация ООН 38.3 требуется для воздушной перевозки литиевых батарей и имеет значение для любой системы, которую необходимо отправить по всему миру.
- Степень защиты IP54 или выше указывает на защиту от пыли и брызг воды, что важно для любого устройства, установленного вне помещения.
Часто задаваемые вопросы о том, как работают аккумуляторные системы хранения энергии
В чем разница между аккумуляторным элементом, модулем и аккумулятором
Ячейка — это наименьшая отдельная единица хранения энергии, модуль — это группа ячеек, соединенных вместе последовательно и параллельно, а блок — это полная сборка модулей вместе с системой управления батареями, проводкой и корпусом, необходимыми для функционирования в качестве автономного накопителя.
Почему в большинстве современных аккумуляторных систем хранения энергии используются элементы LFP
Элементы LFP сочетают в себе высокую термическую стабильность с длительным сроком службы, обычно достигающим 4000–6000 циклов, а затем снижаются до 80 процентов от первоначальной емкости, что делает их хорошо подходящими для стационарных систем, которые отдают предпочтение долговечности и безопасности, а не более высокой плотности энергии, которую предлагают другие химические элементы.
Работает ли аккумуляторная система хранения энергии без солнечного света и генератора?
Да, после зарядки аккумуляторная система хранения энергии может разряжать накопленную энергию независимо от любого активного источника генерации, и именно это позволяет ей обеспечивать электроэнергией дом или объект во время отключения сети или в период отсутствия солнечной энергии.
Как система управления батареями предотвращает повреждение элементов
Система управления батареями постоянно контролирует напряжение, ток и температуру на уровне ячеек и автоматически прерывает зарядку или разрядку, если какое-либо показание выходит за пределы безопасного диапазона, а также балансирует заряд между ячейками, чтобы ни одна ячейка не подвергалась большему давлению, чем остальная часть батареи.
Необходимо ли жидкостное охлаждение для каждой аккумуляторной системы хранения энергии?
Не для каждой системы, поскольку небольшие бытовые агрегаты часто адекватно работают при воздушном охлаждении, но жидкостное охлаждение становится все более ценным по мере того, как размер системы увеличивается до коммерческого и промышленного масштаба, где более строгий контроль температуры значительно продлевает срок службы при гораздо больших капиталовложениях.
