Что такое аккумуляторная батарея для хранения энергии?

A аккумуляторная система хранения энергии(BESS) — это система, которая использует батареи в качестве накопителя энергии для хранения и высвобождения электрической энергии. Он может хранить электроэнергию в течение определенного периода времени и поставлять электроэнергию в соответствующее время в зависимости от спроса. Он имеет такие функции, как плавный переход, сглаживание пиков и заполнение впадин, регулирование частоты и регулирование напряжения.

 

A аккумуляторная система хранения энергиисостоит из: аккумуляторов, электрических компонентов, механических опор, систем нагрева и охлаждения (систем терморегулирования), системы двунаправленного преобразования энергии, системы управления энергопотреблением и системы управления батареями.

 

Являясь одной из ключевых технологий нового хранения энергии, аккумуляторные батареи играют решающую роль в увеличении доли потребления возобновляемой энергии и обеспечении безопасной и стабильной работы энергосистемы. Литий-ионные батареи-, как ключевые компоненты хранения энергии, являются «центральным узлом», определяющим развитие электрохимического хранения энергии. Литий-ионные-батареи подразделяются на литий-железо-фосфатные и тройные литий--ионные батареи в зависимости от материалов их катода. На рынке хранения энергии в основном доминируют литий-железо-фосфатные батареи. Устранение дневной-ночной пиковой-разницы в долине — это основной сценарий применения систем хранения энергии, а время использования продукта напрямую влияет на прибыльность проекта. Устройство накопления энергии, обычно называемое батареей, является основным устройством в системе хранения энергии, используемым для хранения и высвобождения электрической энергии.

Структура батареи:

Материал положительного электрода: часть батареи, где происходит реакция окисления. Обычные материалы положительных электродов включают оксид лития-кобальта (LiCoO2), фосфат лития-железа (LiFePO4) и оксид лития-никеля-марганца-кобальта (NMC).

Материал отрицательного электрода: Часть батареи, где происходит реакция восстановления. Обычные материалы отрицательных электродов включают графит, кремний и олово.

• Электролит: среда для транспорта ионов в батарее. Он может быть жидким или твердым (твердый электролит). Электролит позволяет ионам перемещаться между положительными и отрицательными электродами, завершая процесс зарядки и разрядки.
• Сепаратор: расположен между положительным и отрицательным электродами. Его функция заключается в предотвращении прямого контакта между положительным и отрицательным электродами, который может привести к короткому замыканию, позволяя при этом проходить ионам.
• Токосъемник: обычно изготавливается из металла (например, меди и алюминия), используется для передачи тока от элемента к внешней схеме.
• Корпус аккумулятора: Внешняя конструкция аккумулятора, используемая для защиты внутренних компонентов и обеспечения механической поддержки.
• Система управления аккумулятором (BMS): отвечает за мониторинг и управление процессом зарядки и разрядки аккумулятора, обеспечивая безопасную работу аккумулятора и оптимизируя его производительность и срок службы.

Принцип работы аккумуляторных батарей

Компоненты терморегулирования

• Датчики: датчики температуры, датчики давления и т. д., используемые для мониторинга таких параметров, как температура и давление аккумулятора и окружающей среды, в режиме реального времени.
• Блок управления: Обычно это микроконтроллер или компьютерная система, управляющая работой оборудования терморегулирования на основе данных датчиков и заранее заданных алгоритмов.
• Охлаждающее оборудование:
• Система воздушного охлаждения: включает вентиляторы, воздушные каналы, теплообменники и т. д., рассеивающие тепло посредством воздушного потока.
• Система жидкостного охлаждения: включает насосы, охлаждающую жидкость, радиаторы, охлаждающие пластины и т. д., отводящие тепло посредством циркуляции охлаждающей жидкости.
• Нагревательное оборудование: например, электрические нагреватели, нагреватели для материалов с фазовым переходом и т. д., используемые для нагрева батареи в условиях низких-температур.
• Изоляционные материалы: используются для уменьшения влияния внешней среды на температуру батареи и поддержания стабильности внутренней температуры.
• Исполнительные механизмы: например, клапаны, насосы и т. д., используемые для управления потоком охлаждающей жидкости или воздуха.
• Разъемы: включают в себя трубы, кабели и т. д., соединяющие различные компоненты для обеспечения нормальной работы системы.

Принцип работы терморегулирования

1. Мониторинг температуры: датчики постоянно контролируют температуру аккумулятора и окружающей среды, передавая данные в блок управления.
2. Анализ данных: блок управления анализирует данные, чтобы определить, необходимо ли активировать охлаждающее или нагревательное оборудование.
3. Процесс охлаждения:-Воздушное охлаждение: когда температура превышает установленный порог, включается вентилятор, проталкивая воздух по поверхности батареи для отвода тепла. Жидкостное охлаждение: насос проталкивает охлаждающую жидкость через охлаждающую пластину или непосредственно в контакт с батареей, поглощая тепло перед тем, как вернуться обратно к радиатору для теплообмена.
4. Процесс нагрева. В условиях низких-температур включается нагревательное оборудование, выделяющее тепло за счет электрической энергии или материалов с фазовым переходом, что повышает температуру батареи.
5. Регулирование температуры. Блок управления регулирует интенсивность охлаждения или нагрева на основе данных в реальном-времени, чтобы температура аккумулятора оставалась в оптимальном рабочем диапазоне.
6. Равномерность распределения тепла. Хорошо-продуманный путь потока воздуха или охлаждающей жидкости обеспечивает равномерное распределение температуры внутри аккумуляторного блока.
7. Защита безопасности: система также включает защиту от перегрева, обнаружение утечек и другие функции безопасности для предотвращения потенциальных угроз безопасности.
8. Интеллектуальная оптимизация. Современные системы управления температурным режимом могут интегрировать алгоритмы искусственного интеллекта для оптимизации стратегий управления, повышения энергоэффективности и увеличения скорости реагирования.
9. Удаленный мониторинг: система может поддерживать функции удаленного мониторинга и управления, позволяя обслуживающему персоналу понимать состояние системы в режиме реального времени и вносить коррективы.

Система управления батареями (BMS)

Система управления батареями (BMS) — это основной компонент системы хранения энергии, отвечающий за управление и мониторинг рабочего состояния аккумуляторной батареи для обеспечения ее безопасности, надежности и эффективной работы. Ниже приведены основные компоненты, принципы работы и ключевые функции BMS:

Система управления батареями (BMS): основные компоненты

Аппаратные компоненты:

• Датчики: используются для мониторинга физических параметров батареи, таких как напряжение, ток и температура.
• Печатные платы: включают в себя главную плату управления и платы связи, отвечающие за обработку данных и передачу данных.
• Процессор: основной блок управления, который анализирует и рассчитывает состояние батареи и выполняет соответствующие стратегии управления.
• Реле и цепи защиты: используются для отключения цепей зарядки и разрядки аккумулятора в нештатных ситуациях, защищая аккумулятор от повреждений.
• Интерфейс связи: используется для передачи данных с внешними системами (такими как системы управления транспортными средствами, серверы и т. д.).

Принцип работы системы управления батареями (BMS):

1. Сбор данных: BMS собирает параметры батареи, такие как напряжение, ток и температура, в режиме реального времени с помощью датчиков.
2. Обработка данных: процессор обрабатывает полученные данные, вычисляя ключевую информацию, такую ​​как состояние заряда/разряда аккумулятора, оставшуюся емкость и внутреннее сопротивление.
3. Выполнение стратегии управления: на основе результатов обработки данных BMS выполняет соответствующие стратегии управления, такие как регулировка тока заряда/разряда и выполнение балансировки батареи.
4. Связь и обратная связь: BMS обменивается данными с внешними системами через интерфейс связи, получает внешние команды и передает информацию о состоянии батареи во внешние системы.

 

Преобразователь энергии (PCS) можно сравнить с «негабаритным зарядным устройством», ключевым компонентом системы хранения энергии. Он обладает возможностями двунаправленного преобразования и играет решающую роль в системе. Он обеспечивает преобразование энергии и двунаправленный поток между аккумуляторной батареей и сетью. Он может преобразовывать постоянный ток (DC) в переменный ток (AC) или наоборот, чтобы удовлетворить потребности сети в зарядке и разрядке системы хранения энергии. PCS действует как «мост» в системе хранения энергии, соединяя аккумуляторную батарею и сеть, обеспечивая эффективную и стабильную работу системы.

 

Система энергоменеджмента (EMS) является ключевым компонентом системы хранения энергии. Он отвечает за мониторинг, контроль и оптимизацию потока энергии и эксплуатационной эффективности всей системы.

«Хорошее решение основывается на проектировании высшего-уровня, а хорошая система — на основе EMS», что подчеркивает важность EMS в системах хранения энергии.

СЭМ существует для агрегирования информации от всех подсистем системы хранения энергии, комплексного мониторинга общей работы системы и принятия соответствующих решений для обеспечения безопасной работы системы. EMS загружает данные в облако, предоставляя оперативные инструменты для-управляющего персонала оператора. Одновременно СЭМ отвечает за прямое взаимодействие с пользователями. Пользовательский обслуживающий персонал может использовать EMS для просмотра-работы системы хранения энергии в реальном времени и осуществления мониторинга.