Jednostavno rečeno, skladištenje energije je proces skladištenja neiskorištene energije i ponovnog korištenja kada je to potrebno. U oblasti energetike, tehnologija skladištenja energije igra ključnu ulogu jer omogućava stabilan izlaz nestabilnih obnovljivih izvora energije kao što su solarna energija i energija vetra, obezbeđujući kontinuirano snabdevanje električnom energijom za naš svakodnevni život i rad. Među njima, litijum-jonska elektrohemijska pohrana energije postala je jedna od najbrže razvijajućih tehnologija skladištenja energije zbog svoje velike gustine energije, dugog životnog veka i velike brzine odziva.
1 Osnovni uvod
Sistem za skladištenje energije sastoji se od baterije, električnih komponenti, mehaničke potpore, sistema za grejanje i hlađenje (sistem upravljanja toplotom), sistema dvosmerne konverzije energije, sistema za upravljanje energijom i sistema upravljanja baterijom. Baterija se raspoređuje, povezuje i sastavlja u baterijski modul, a zatim fiksira i sklapa zajedno sa ostalim komponentama unutar ormarića kako bi se formirao ormarić za baterije.
Generalna definicija: Skladištenje energije odnosi se na skladištenje energije. Odnosi se na ciklični proces pohranjivanja energije kroz medij ili uređaj i njenog oslobađanja u specifičnom obliku na osnovu budućih potreba primjene.
Usko definisano: za skladištenje električne energije. Niz tehnologija i mjera koje koriste kemijske ili fizičke metode za skladištenje proizvedene energije i oslobađanje je u obliku električne energije kada je to potrebno. (Svi naredni uvodi su ograničeni na usku definiciju skladištenja električne energije)
1. Terminologija i definicije
Baterija: Kao jedan od ključnih tehnoloških puteva za novo skladištenje energije, nove baterije za skladištenje energije igraju važnu ulogu u povećanju udjela potrošnje obnovljive energije i osiguravanju sigurnog i stabilnog rada elektroenergetskog sistema. Litijumske baterije, kao ključni uređaji za skladištenje energije, su „centar“ koji određuje napredak elektrohemijskog skladištenja energije. Litijumske baterije se dijele na litijum-željezo-fosfatne baterije i ternarne litijumske baterije prema različitim materijalima pozitivnih elektroda. Tržištem skladištenja energije uglavnom dominiraju litijum-gvozdene fosfatne baterije, a eliminisanje razlike između dana i noći je glavni scenario primene sistema za skladištenje energije. Vrijeme korištenja proizvoda direktno utiče na prihod projekta. Jedinice za skladištenje energije, koje se obično odnose na baterije, su osnovni uređaji koji se koriste u sistemima za skladištenje energije za skladištenje i oslobađanje električne energije.
Ćelija: Jedna baterija, najmanja jedinica baterije.
Baterijski modul/paket: Standardni paket za seriju pojedinačnih baterija.
Battery Rack/Cluster: Jedinica za skladištenje energije sastavljena od niza baterijskih modula.
Panel za prikupljanje baterija (BCP): Nalazi se između stalka za baterije i pretvarača za skladištenje energije, slično fotonaponskoj kutiji za kombinovanje jednosmerne struje.
Sistem za pretvaranje energije (PCS): Dvosmjerni DC/AC inverter.
Sustav upravljanja baterijom (BMS): Inteligentno upravljanje i održavanje različitih baterijskih jedinica kako bi se spriječilo prekomjerno punjenje i prekomjerno pražnjenje, produžio vijek trajanja baterije i nadgledao status baterije.
Materijal pozitivne elektrode: dio baterije koji prolazi kroz oksidacijske reakcije. Uobičajeni materijali pozitivnih elektroda uključuju litijum kobalt oksid (LiCoO2), litijum gvožđe fosfat (LiFePO4), litijum nikl mangan kobalt oksid (NMC) itd.
Materijal negativne elektrode: Dio baterije koji prolazi kroz reakciju redukcije. Uobičajeni materijali negativnih elektroda uključuju grafit, silicijum, kalaj, itd. Elektrolit: Medijum za transport jona u baterijama, koji može biti tečan ili čvrst (čvrsti elektrolit). Elektroliti omogućavaju ionima da se kreću između pozitivnih i negativnih elektroda, dovršavajući proces punjenja i pražnjenja.
Dijafragma: smještena između pozitivne i negativne elektrode, njena funkcija je spriječiti direktan kontakt između pozitivnih i negativnih elektroda da izazove kratki spoj, dok propušta jone.
Strujni kolektor: obično napravljen od metala kao što su bakar i aluminij, koristi se za prijenos struje ćelije baterije u vanjsko kolo.
Kućište baterije: Vanjska struktura baterije koja se koristi za zaštitu unutrašnjih komponenti i pružanje mehaničke podrške.
Sustav upravljanja baterijama (BMS): odgovoran je za praćenje i upravljanje procesom punjenja i pražnjenja baterija, osiguravajući njihov siguran rad i optimiziranje njihovih performansi i životnog vijeka.
Sistem upravljanja energijom (EMS): To je inteligentan sistem koji integriše softver i hardver, koji se koristi za praćenje, kontrolu i optimizaciju toka energije i potrošnje u energetskim sistemima. Zasnovan je na prikupljanju podataka, analizi i tehnologiji za podršku odlučivanju, koja može pratiti radni status, potrošnju energije i uslove životne sredine energetske opreme u realnom vremenu, čime se postiže efikasno upravljanje i optimizacija energije.
Sistem grijanja, ventilacije i klimatizacije (HVAC): obično se koristi u kontejnerima za baterije kako bi se osigurala ventilacija, rasipanje topline i izolacija baterija.
Kapacitet baterije: Količina punjenja Q koja se može zadržati ili osloboditi, tj. kapacitet baterije (Ah)=struja (A) x vrijeme pražnjenja (h), obično se mjeri u Ah (amper satima). Na primjer, ako je baterija za skladištenje energije označena kao 96Ah, teoretski se može koristiti 1 sat pri radnoj struji od 96A.
Energija baterije: Energija pohranjena u bateriji, mjerena u Wh (vat sati), gdje je Wh jednak naponu (V) pomnoženom sa kapacitetom baterije (Ah). Na primjer, baterija od 3,2V/96Ah ima energiju od 307,2Wh, a ako četiri takve baterije spojimo u seriju, formiramo baterijski paket napona 12,8V i kapaciteta 96Ah. Iako se kapacitet baterije ne povećava, ukupna energija se povećava četiri puta.
Brzina pražnjenja (C-Rate): Brzina pražnjenja se odnosi na trenutnu vrijednost potrebnu za pražnjenje njenog nazivnog kapaciteta unutar određenog vremena, koje je numerički jednako višekratniku nazivnog kapaciteta baterije. Naime, struja punjenja i pražnjenja (A) podijeljena sa nazivnim kapacitetom (Ah), pri čemu je jedinica općenito C (skraćenica od C-rate), kao što je 0.5C, 1C, itd.
Garantovani kapacitet snage (GPC): Minimalni kapacitet koji sistem za skladištenje energije oslobađa u određenom periodu korišćenja.
Efikasnost povratnog putovanja (RTE): Omjer ukupne količine električne energije oslobođene iz terminala za naizmjeničnu struju kada je baterija potpuno napunjena i količine električne energije potrebne za potpuno punjenje AC terminala, uzimajući u obzir gubitke opreme i vlastitu potrošnju tijekom punjenja i pražnjenje.
Životni vek: Životni vek baterije je podeljen na dva parametra: životni vek ciklusa i kalendarski vek. Životni vijek se odnosi na broj puta da se baterija može puniti i prazniti. U idealnim uslovima temperature i vlažnosti, punite i praznite se pri nazivnoj struji i izračunajte broj ciklusa koje baterija doživi kada njen kapacitet opadne na 80%. Životni vijek kalendara odnosi se na vremenski period tokom kojeg baterija dostiže kraj svog životnog vijeka (smanjenje kapaciteta do 80%) pod određenim uvjetima korištenja. Generalno, može se procijeniti manja vrijednost od dva.