Enkelt sagt er energilagring prosessen med å lagre ubrukt energi og gjenbruke den ved behov. Når det gjelder energi, spiller energilagringsteknologi en avgjørende rolle siden den muliggjør stabil produksjon av ustabile fornybare energikilder som sol- og vindkraft, og gir en kontinuerlig tilførsel av elektrisitet til vårt daglige liv og arbeid. Blant dem har litium-ion elektrokjemisk energilagring blitt en av de raskest utviklende energilagringsteknologiene på grunn av sin høye energitetthet, lange levetid og raske responshastighet.
1 Grunnleggende introduksjon
Energilagringssystemet består av et batteri, elektriske komponenter, mekanisk støtte, varme- og kjølesystem (termisk styringssystem), toveis energikonverteringssystem, energistyringssystem og batteristyringssystem. Batteriet ordnes, kobles til og settes sammen til en batterimodul, og deretter festes og monteres sammen med andre komponenter inne i skapet for å danne batteriskapet.
Generalisert definisjon: Energilagring refererer til lagring av energi. Det refererer til den sykliske prosessen med å lagre energi gjennom et medium eller en enhet og frigjøre den i en bestemt form basert på fremtidige applikasjonsbehov.
Snøvert definert: for lagring av elektrisk energi. En rekke teknologier og tiltak som benytter kjemiske eller fysiske metoder for å lagre den genererte energien og frigjøre den i form av elektrisk energi ved behov. (Alle påfølgende introduksjoner er begrenset til den snevre definisjonen av elektrisk energilagring)
1. Terminologi og definisjoner
Batteri: Som en av de sentrale teknologiske rutene for ny energilagring, spiller nye energilagringsbatterier en viktig rolle for å øke andelen fornybar energiforbruk og sikre sikker og stabil drift av kraftsystemet. Litiumbatterier, som viktige energilagringsenheter, er "senteret" som bestemmer fremdriften for elektrokjemisk energilagring. Litiumbatterier er delt inn i litiumjernfosfatbatterier og ternære litiumbatterier i henhold til forskjellige positive elektrodematerialer. Energilagringsmarkedet domineres hovedsakelig av litiumjernfosfatbatterier, og eliminering av toppdalforskjellen mellom dag og natt er hovedanvendelsesscenarioet for energilagringssystemer. Produktbrukstiden påvirker prosjektinntektene direkte. Energilagringsenheter, vanligvis refererer til batterier, er de grunnleggende enhetene som brukes i energilagringssystemer for å lagre og frigjøre elektrisk energi.
Celle: Et enkelt batteri, den minste enheten i et batteri.
Batterimodul/pakke: En standardpakke for en serie individuelle batterier.
Batteristativ/-klynge: En energilagringsenhet som består av en serie batterimoduler.
Batterioppsamlingspanel (BCP): Plassert mellom batteristativet og energilagringsomformeren, ligner på en fotovoltaisk DC-kombinasjonsboks.
Power Conversion System (PCS): En toveis DC/AC-omformer.
Battery Management System (BMS): Intelligent styring og vedlikehold av ulike batterienheter for å forhindre overlading og overutlading, forlenge batteriets levetid og overvåke batteristatus.
Positivt elektrodemateriale: Den delen av batteriet som gjennomgår oksidasjonsreaksjoner. Vanlige positive elektrodematerialer inkluderer litiumkoboltoksid (LiCoO2), litiumjernfosfat (LiFePO4), litiumnikkel mangan koboltoksid (NMC), etc.
Negativt elektrodemateriale: Den delen av batteriet som gjennomgår en reduksjonsreaksjon. Vanlige negative elektrodematerialer inkluderer grafitt, silisium, tinn osv. Elektrolytt: Mediet for ionetransport i batterier, som kan være flytende eller fast (fast elektrolytt). Elektrolytter lar ioner bevege seg mellom positive og negative elektroder, og fullfører lade- og utladingsprosessen.
Diafragma: Plassert mellom de positive og negative elektrodene, dens funksjon er å forhindre direkte kontakt mellom de positive og negative elektrodene fra å forårsake kortslutning, samtidig som ioner kan passere gjennom.
Strømkollektor: vanligvis laget av metaller som kobber og aluminium, brukt til å overføre strømmen til en battericelle til en ekstern krets.
Batterihus: Den ytre strukturen til et batteri som brukes til å beskytte interne komponenter og gi mekanisk støtte.
Battery Management System (BMS): ansvarlig for å overvåke og administrere lade- og utladingsprosessen til batterier, sikre sikker drift og optimalisere ytelsen og levetiden.
Energy Management System (EMS): Det er et intelligent system som integrerer programvare og maskinvare, som brukes til å overvåke, kontrollere og optimalisere energiflyt og forbruk i energisystemer. Den er basert på datainnsamling, analyse og beslutningsstøtteteknologi, som kan overvåke driftsstatus, energiforbruk og miljøforhold for energiutstyr i sanntid, og dermed oppnå effektiv styring og optimalisering av energi.
Oppvarming, ventilasjon og klimaanlegg (HVAC): brukes vanligvis i batteribeholdere for å sikre ventilasjon, varmeavledning og isolasjon av batterier.
Batterikapasitet: Mengden ladning Q som kan holdes inne eller frigjøres, dvs. batterikapasitet (Ah)=strøm (A) x utladingstid (h), typisk målt i Ah (amperetimer). For eksempel, hvis energilagringsbatteriet er merket som 96Ah, kan det teoretisk brukes i 1 time ved en arbeidsstrøm på 96A.
Batterienergi: Energien som er lagret i et batteri, målt i Wh (wattimer), der Wh er lik spenningen (V) multiplisert med batterikapasiteten (Ah). For eksempel har et 3,2V/96Ah batteri en energi på 307,2Wh, og hvis vi kobler fire slike batterier i serie, danner vi en batteripakke med en spenning på 12,8V og en kapasitet på 96Ah. Selv om batterikapasiteten ikke økes, økes den totale energien med fire ganger.
Ladeutladningshastighet (C-Rate): Utladningshastighet refererer til gjeldende verdi som kreves for å lade ut den nominelle kapasiteten innen en spesifisert tid, som er numerisk lik et multiplum av batteriets nominelle kapasitet. Nemlig lade- og utladningsstrømmen (A) delt på nominell kapasitet (Ah), med enheten generelt som C (forkortelse for C-rate), slik som 0.5C, 1C, etc.
Garantert kraftkapasitet (GPC): Minimumskapasiteten som frigjøres av et energilagringssystem innen en spesifisert bruksperiode.
Rundtureffektivitet (RTE): Forholdet mellom den totale mengden elektrisitet som frigjøres fra AC-terminalen når batteriet er fulladet og mengden elektrisitet som kreves for å fullade AC-terminalen, tatt i betraktning tap av utstyr og eget forbruk under lading og utladning.
Sykluslevetid: Levetiden til et batteri er delt inn i to parametere: sykluslevetid og kalenderlevetid. Sykluslevetid refererer til antall ganger et batteri kan gå gjennom lading og utlading. Under ideelle temperatur- og fuktighetsforhold, lad og utlad med merkestrømmen, og beregn antall sykluser batteriet opplever når kapasiteten synker til 80 %. Kalenderlevetid refererer til tidsrommet et batteri når slutten av levetiden (kapasitetsreduksjon til 80 %) under spesifikke bruksforhold. Generelt kan den minste verdien av de to vurderes.