اخبار صنعت
یک سیستم ذخیره انرژی باتری با تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی شیمیایی ذخیره شده در داخل کار می کند سلول های باتری ذخیره انرژی ، سپس آن را از طریق سیستم مدیریت باتری، سیستم تبدیل نیرو و اینورتر به برق قابل استفاده در صورت تقاضا تبدیل می کند. در طول شارژ، برق AC ورودی از شبکه یا یک آرایه خورشیدی به DC تبدیل میشود و به سلولها هدایت میشود، جایی که یک واکنش شیمیایی آن انرژی را ذخیره میکند. در طول تخلیه، واکنش معکوس می شود، سلول ها انرژی ذخیره شده را به عنوان برق DC آزاد می کنند و اینورتر آن را برای استفاده در وسایل، تجهیزات یا شبکه به AC تبدیل می کند.
بقیه این راهنما سیستم را به اجزای اصلی آن تقسیم میکند و چگونگی آن را توضیح میدهد سلول های باتری ذخیره انرژی به ماژولها و بستهها گروهبندی میشوند و عوامل عملی را پوشش میدهند که تعیین میکنند یک سیستم ذخیره انرژی باتری در طول عمر خود چقدر خوب عمل میکند.
اجزای اصلی که یک سیستم ذخیره انرژی باتری را تشکیل می دهند
یک سیستم ذخیره انرژی باتری یک دستگاه واحد نیست بلکه مجموعه ای هماهنگ از سخت افزار و نرم افزار کنترل است. هر لایه یک کار مجزا دارد و سیستم فقط به خوبی ضعیف ترین پیوند خود عمل می کند.
سلول های باتری ذخیره انرژی
سلول بلوک اصلی ساختمان است که در آن ذخیره انرژی شیمیایی واقعی اتفاق می افتد. فسفات آهن لیتیوم، که معمولاً به اختصار LFP نامیده می شود، به دلیل پایداری و عمر چرخه طولانی آن در مقایسه با شیمی های قدیمی مبتنی بر نیکل، به انتخاب شیمی غالب برای ذخیره سازی ثابت تبدیل شده است.
ماژول ها و بسته های باتری
سلولهای منفرد به صورت سری و موازی به یکدیگر متصل میشوند تا ماژولها را تشکیل دهند و سپس ماژولها در بستههایی ترکیب میشوند تا به ولتاژ و ظرفیت مورد نیاز یک پروژه برسند. این ساختار لایهای به تولیدکنندگان اجازه میدهد همان طرح سلول پایه را از یک واحد مسکونی کوچک تا یک سیستم صنعتی به اندازه کانتینر مقیاس کنند.
سیستم مدیریت باتری
سیستم مدیریت باتری که معمولاً به BMS کوتاه می شود، به طور مداوم ولتاژ، جریان و دما را در تمام سلول های بسته ردیابی می کند. در صورت حرکت سلولی خارج از محدوده ایمن، با توقف شارژ یا دشارژ از سیستم محافظت میکند و سطح شارژ را در سلولها متعادل میکند تا در حالی که سایر سلولها کم استفاده میشوند، هیچ سلولی بیش از حد کار نمیکند.
سیستم تبدیل برق و اینورتر
سیستم تبدیل برق جریان انرژی بین بسته باتری و مدار الکتریکی بیرونی را مدیریت می کند، در حالی که اینورتر تبدیل بین برق DC ذخیره شده در سلول ها و برق متناوب مصرفی خانه ها، کارخانه ها یا شبکه را انجام می دهد.
مدیریت حرارتی
سلولهای باتری در حین شارژ و دشارژ گرما تولید میکنند و برای جلوگیری از پیری زودرس باید گرما به طور یکنواخت حذف شود. طرحهای خنکشده با هوا، هوای محیط یا مطبوع را در سراسر بسته به گردش در میآورند، در حالی که طرحهای خنککننده مایع، مایع خنککننده را از طریق صفحات مهر و موم شده یا لولهها در تماس مستقیم با سلولها به گردش در میآورند، که عموماً نسبت به خنککننده هوا به تنهایی، دمای کمتری را در سراسر بسته نگه میدارد.
دنبال کردن مسیر انرژی از طریق چرخه شارژ و دشارژ کامل
درک یک سیستم ذخیره انرژی باتری با ردیابی آنچه برای الکتریسیته در حال حرکت در سیستم در هر جهت اتفاق می افتد، ساده تر است.
- برق AC ورودی از شبکه، ژنراتور یا اینورتر خورشیدی به سیستم تبدیل برق می رسد.
- سیستم تبدیل توان برق متناوب را به برق DC مناسب برای شارژ بسته باتری اصلاح می کند.
- سیستم مدیریت باتری جریان شارژ را به ماژول ها هدایت می کند و در عین حال بر هر سلول نظارت می کند تا ولتاژ و دما را در محدوده ایمن نگه دارد.
- انرژی ذخیره شده در سلول ها می ماند تا زمانی که یک فرمان تخلیه، یا توسط یک برنامه زمان بندی شده، سیگنال شبکه، یا تشخیص قطع برق، راه اندازی شود.
- در حین تخلیه، سلولها برق DC را آزاد میکنند که از طریق سیستم تبدیل برق و اینورتر به برق AC قابل استفاده برای بار متصل تبدیل میشود.
چرا شیمی سلولی عملکرد دنیای واقعی را تعیین می کند؟
نه همه سلول های باتری ذخیره انرژی پس از نصب به همین ترتیب رفتار کنید و تفاوتهای شیمیایی مستقیماً در طول عمر چرخه، حاشیه ایمنی و ظرفیت قابل استفاده ظاهر میشوند.
| شیمی | چرخه عمر تا 80 درصد ظرفیت | عمق معمولی تخلیه |
|---|---|---|
| LiFePO4 (LFP) | 4000 تا 6000 چرخه | 80 تا 90 درصد |
| NMC لیتیوم یون | 1500 تا 2500 سیکل | 70 تا 85 درصد |
| سرب-اسید | 300 تا 700 سیکل | 50 درصد |
سلولهای LFP معمولاً عمر چرخه سلولهای NMC را دو تا سه برابر میکنند قبل از رسیدن به 80 درصد ظرفیت اولیه خود، که دلیل اصلی این است که LFP به انتخاب پیشفرض برای ذخیرهسازی انرژی ثابت و نه برای کاربردهای با چگالی انرژی بالا مانند خودروهای الکتریکی که NMC هنوز دارای مزیت است، تبدیل شده است.
خنک کننده هوا در مقابل خنک کننده مایع در داخل بسته باتری
طراحی مدیریت حرارتی تأثیر مستقیمی بر عملکرد مداوم یک سیستم ذخیره انرژی باتری در طول عمر نامی خود دارد، زیرا گرمای ناهموار در یک بسته باعث میشود برخی سلولها سریعتر از سایرین تخریب شوند.
چگونه خنک کننده مایع قوام را بهبود می بخشد
یک سیستم خنککننده مایع، مایع خنککننده را از طریق صفحات یا لولههای مهر و موم شده به گردش در میآورد که در تماس حرارتی مستقیم با هر سلول یا ماژول باقی میمانند، و گرما را به طور یکنواخت به جای تکیه بر جریان هوا که میتواند باعث گرمتر شدن حفرههای سلولها نسبت به سایرین شود، خارج میکند. خنک کننده مایع می تواند دمای پخش شده در بسته باتری را در حدود 3 درجه سانتیگراد نگه دارد، در مقایسه با گسترش 8 تا 15 درجه سانتیگراد که معمولاً در طرح های خنک کننده هوا دیده می شود.
چرا تفاوت در طول سالهای عملیات مهم است؟
گسترش دما بیشتر به این معنی است که سلولهای داخل بسته با سرعت مشابهی پیر میشوند، که احتمال شکست سلولی اولیه را کاهش میدهد و به بسته کلی کمک میکند ظرفیت قابل استفاده را برای مدت طولانیتری حفظ کند. این سازگاری به ویژه با افزایش مقیاس پروژه به سمت تاسیسات مگاوات ساعت و گیگاوات ساعت، که در آن ارزش عمر مفید طولانیتر در سرمایهگذاری بسیار بزرگتری ترکیب میشود، اهمیت پیدا میکند.
چگونه مقیاس سیستم اولویت های طراحی را تغییر می دهد
همین فناوری سلول اصلی از دستههای محصولات بسیار متفاوتی پشتیبانی میکند، پس از کوچکتر شدن یا افزایش، اولویتها بسته به جایی که سیستم در آن محدوده قرار دارد تغییر میکند.
| مقیاس سیستم | محدوده ظرفیت معمولی | اولویت طراحی اولیه |
|---|---|---|
| مسکونی | 5 تا 20 کیلووات ساعت | ردپای فشرده، عملکرد بی صدا، نصب ساده |
| کابینت تجاری و صنعتی | 200 تا 400 کیلووات ساعت | حداکثر اصلاح، دوام در فضای باز، محفظه دارای رتبه IP |
| مقیاس مگاوات کاربردی و صنعتی | مگاوات ساعت به گیگاوات ساعت | عمر چرخه طولانی، خنک کننده مایع، قابلیت اطمینان در مقیاس شبکه |
شرکت فناوری انرژی Ningbo Nxten با مسئولیت محدود در این محدوده کامل طراحی میکند و سلولهای باتری ذخیرهسازی انرژی، ماژولها، بستههای باتری و سیستمهای کامل را تحت یک ساختار تولیدی یکپارچه عمودی تولید میکند که به کیفیت سلولی ثابت اجازه میدهد از بستههای مسکونی کوچک تا استقرار در مقیاس صنعتی و کاربردی منتقل شود.
استانداردهای ایمنی که برای سلول های باتری ذخیره انرژی اعمال می شود
از آنجا که یک سیستم ذخیره انرژی باتری مقدار زیادی انرژی را در یک فضای فشرده ذخیره می کند، اعتبار سنجی ایمنی بخش اصلی طراحی سیستم مسئول است تا یک افزونه اختیاری.
- IEC 62619 الزامات ایمنی بینالمللی را برای سلولهای لیتیوم ثانویه و باتریهای مورد استفاده در کاربردهای ثابت تعیین میکند.
- UL 1973 استاندارد اولیه ایالات متحده برای سیستمهای ذخیره انرژی باتری ثابت و متحرک است که آزمایشهای سوء استفاده مانند اتصال کوتاه، شارژ بیش از حد و شوک حرارتی را پوشش میدهد.
- گواهی 38.3 سازمان ملل برای حمل و نقل هوایی باتری های لیتیومی و مسائل مربوط به هر سیستمی که نیاز به حمل بین المللی دارد لازم است.
- درجه IP54 یا بالاتر نشاندهنده محافظت در برابر گرد و غبار و پاشیدن آب است که برای هر بسته نصب شده در فضای باز مهم است.
سوالات متداول در مورد نحوه عملکرد سیستم های ذخیره انرژی باتری
تفاوت بین سلول باتری، ماژول و پک چیست؟
یک سلول کوچکترین واحد ذخیره انرژی فردی است، یک ماژول مجموعه ای از سلول ها است که به صورت سری و موازی به هم متصل شده اند، و یک بسته مجموعه کاملی از ماژول ها به همراه سیستم مدیریت باتری، سیم کشی و محفظه مورد نیاز برای عملکرد به عنوان یک واحد ذخیره سازی مستقل است.
چرا اکثر سیستم های ذخیره انرژی باتری مدرن از سلول های LFP استفاده می کنند؟
سلولهای LFP پایداری حرارتی قوی را با عمر چرخه طولانی ترکیب میکنند، معمولاً به 4000 تا 6000 سیکل قبل از کاهش به 80 درصد ظرفیت اولیه میرسند، که آنها را برای سیستمهای ثابتی که طول عمر و ایمنی را بر چگالی انرژی بالاتری که سایر مواد شیمیایی ارائه میدهند، اولویت میدهند، مناسب میسازد.
آیا سیستم ذخیره انرژی باتری بدون نور خورشید یا ژنراتور کار می کند؟
بله، پس از شارژ شدن، یک سیستم ذخیره انرژی باتری می تواند انرژی ذخیره شده را مستقل از هر منبع تولید فعال تخلیه کند، که دقیقاً به آن اجازه می دهد یک خانه یا تاسیسات را در طول قطعی شبکه یا دوره ای بدون تولید خورشیدی تغذیه کند.
چگونه سیستم مدیریت باتری از آسیب سلولی جلوگیری می کند؟
سیستم مدیریت باتری به طور مداوم ولتاژ، جریان و دما را در سطح سلول کنترل میکند و در صورتی که هر عددی خارج از محدوده امن حرکت کند، شارژ یا دشارژ را بهطور خودکار قطع میکند، در حالی که شارژ بین سلولها را متعادل میکند تا هیچ سلولی بیشتر از بقیه بسته تحت فشار قرار نگیرد.
آیا خنک کننده مایع برای هر سیستم ذخیره انرژی باتری لازم است
نه برای هر سیستمی، زیرا بسته های مسکونی کوچکتر اغلب با خنک کننده هوا به اندازه کافی عمل می کنند، اما خنک کننده مایع با افزایش اندازه سیستم به مقیاس تجاری و صنعتی، که در آن کنترل دقیق تر دما به طور معنی داری عمر سرویس را در سرمایه گذاری بسیار بزرگ تری افزایش می دهد، ارزش فزاینده ای پیدا می کند.
