Hva er batterilagring?

A lagringssystem for batterienergi(BESS) er et system som bruker batterier som en energilagringsbærer for å lagre og frigjøre elektrisk energi. Den kan lagre elektrisk energi i en viss tidsperiode og levere elektrisk energi til passende tider i henhold til etterspørselen. Den har funksjoner som jevn overgang, toppbarbering og dalfylling, frekvensregulering og spenningsregulering.

 

A lagringssystem for batterienergibestår av: batterier, elektriske komponenter, mekanisk støtte, varme- og kjølesystemer (termiske styringssystemer), et toveis strømkonverteringssystem, et energistyringssystem og et batteristyringssystem.

 

Som en av nøkkelteknologiene for ny energilagring, spiller energilagringsbatterier en avgjørende rolle for å øke andelen fornybar energiforbruk og sikre sikker og stabil drift av kraftsystemet. Litium-ionbatterier, som nøkkelkomponenter i energilagring, er det "sentrale navet" som bestemmer fremdriften for elektrokjemisk energilagring. Litium-ionbatterier er klassifisert i litiumjernfosfatbatterier og ternære litium-ionbatterier i henhold til deres katodematerialer. Energilagringsmarkedet domineres hovedsakelig av litiumjernfosfatbatterier. Å eliminere dag-natttopp-dalforskjellen er hovedapplikasjonsscenarioet for energilagringssystemer, og produktets brukstid påvirker direkte prosjektets lønnsomhet. En energilagringsenhet, vanligvis refererer til et batteri, er den grunnleggende enheten i et energilagringssystem som brukes til å lagre og frigjøre elektrisk energi.

Batteristruktur:

Positivt elektrodemateriale: Den delen av batteriet der oksidasjonsreaksjonen skjer. Vanlige positive elektrodematerialer inkluderer litiumkoboltoksid (LiCoO2), litiumjernfosfat (LiFePO4) og litiumnikkelmangankoboltoksid (NMC).

Negativt elektrodemateriale: Den delen av batteriet hvor reduksjonsreaksjonen skjer. Vanlige negative elektrodematerialer inkluderer grafitt, silisium og tinn.

• Elektrolytt: Mediet for ionetransport i batteriet. Det kan være flytende eller fast (fast elektrolytt). Elektrolytten lar ioner bevege seg mellom de positive og negative elektrodene, og fullfører lade- og utladingsprosessen.
• Separator: Plassert mellom de positive og negative elektrodene, dens funksjon er å forhindre direkte kontakt mellom de positive og negative elektrodene, noe som kan føre til kortslutning, samtidig som ioner slipper gjennom.
• Strømkollektor: Vanligvis laget av metall (som kobber og aluminium), brukes til å overføre strømmen fra cellen til den eksterne kretsen.
• Batterihus: Den ytre strukturen til batteriet, som brukes til å beskytte de interne komponentene og gi mekanisk støtte.
• Battery Management System (BMS): Ansvarlig for å overvåke og administrere batteriets lade- og utladingsprosess, sikre sikker batteridrift og optimalisere ytelsen og levetiden.

Arbeidsprinsipp for energilagringsbatterier

Termiske styringskomponenter

• Sensorer: Temperatursensorer, trykksensorer osv. som brukes til å overvåke parametere som temperatur og trykk på batteriet og miljøet i sanntid.
• Kontrollenhet: Vanligvis en mikrokontroller eller datasystem som kontrollerer driften av termisk styringsutstyr basert på sensordata og forhåndsinnstilte algoritmer.
• Kjøleutstyr:
• Luftkjølesystem: Inkluderer vifter, luftkanaler, varmevekslere, etc., som sprer varme gjennom luftstrømmen.
• Væskekjølingssystem: Inkluderer pumper, kjølevæske, radiatorer, kjøleplater, etc., som fjerner varme gjennom kjølesirkulasjon.
• Oppvarmingsutstyr: Som for eksempel elektriske varmeovner, varmeovner for faseendringsmaterialer osv., som brukes til å varme opp batteriet i miljøer med lav-temperatur.
• Isolasjonsmaterialer: Brukes til å redusere påvirkningen av det ytre miljøet på batteritemperaturen og opprettholde intern temperaturstabilitet.
• Aktuatorer: Som ventiler, pumper, etc., som brukes til å kontrollere strømmen av kjølevæske eller luft.
• Koblinger: Inkluderer rør, kabler osv., som forbinder ulike komponenter for å sikre normal systemdrift.

Arbeidsprinsipp for termisk styring

1. Temperaturovervåking: Sensorer overvåker kontinuerlig temperaturen på batteriet og miljøet, og overfører dataene til kontrollenheten.
2. Dataanalyse: Kontrollenheten analyserer dataene for å avgjøre om kjøle- eller varmeutstyr må aktiveres.
3. Avkjølingsprosess:-Luftkjøling: Når temperaturen overstiger en fastsatt terskel, starter viften, og skyver luft over batterioverflaten for å fjerne varme.-Væskekjøling: En pumpe skyver kjølevæske gjennom en kjøleplate eller direkte i kontakt med batteriet, absorberer varme før den strømmer tilbake til radiatoren for varmeveksling.
4. Oppvarmingsprosess: I miljøer med lav- temperatur aktiveres varmeutstyret, og frigjør varme gjennom elektrisk energi eller faseendringsmaterialer for å øke batteritemperaturen.
5. Temperaturregulering: Kontrollenheten justerer intensiteten på kjøling eller oppvarming basert på sanntidsdata for å sikre at batteritemperaturen holder seg innenfor det optimale driftsområdet.
6. Ensartet varmefordeling: En godt-utformet luftstrømbane eller kjølevæskestrømningsbane sikrer jevn temperaturfordeling i batteripakken.
7. Sikkerhetsbeskyttelse: Systemet inkluderer også overopphetingsbeskyttelse, lekkasjedeteksjon og andre sikkerhetsfunksjoner for å forhindre potensielle sikkerhetsfarer.
8. Intelligent optimalisering: Moderne termiske styringssystemer kan integrere kunstig intelligensalgoritmer for å optimalisere kontrollstrategier, forbedre energieffektiviteten og øke responshastigheten.
9. Fjernovervåking: Systemet kan støtte fjernovervåking og kontrollfunksjoner, slik at vedlikeholdspersonell kan forstå systemstatusen i sanntid og gjøre justeringer.

Batteristyringssystem (BMS)

Battery Management System (BMS) er en kjernekomponent i et energilagringssystem, ansvarlig for å administrere og overvåke driftsstatusen til batteripakken for å sikre dens sikkerhet, pålitelighet og effektiv drift. Følgende er de grunnleggende komponentene, arbeidsprinsippene og nøkkelfunksjonene til en BMS:

Battery Management System (BMS): Grunnleggende komponenter

Maskinvarekomponenter:

• Sensorer: Brukes til å overvåke fysiske parametere til batteriet som spenning, strøm og temperatur.
• Kretskort: Inkluderer hovedkontrollkretskort og kommunikasjonskretskort, ansvarlig for databehandling og kommunikasjon.
• Prosessor: Kjernekontrollenheten, som analyserer og beregner batteristatus og utfører tilsvarende kontrollstrategier.
• Releer og beskyttelseskretser: Brukes til å koble fra batteriets lade- og utladingskretser i unormale situasjoner, og beskytter batteriet mot skade.
• Kommunikasjonsgrensesnitt: Brukes for datakommunikasjon med eksterne systemer (som kjøretøykontrollsystemer, servere osv.).

Arbeidsprinsipp for batteristyringssystem (BMS):

1. Datainnsamling: BMS samler inn batteriparametere som spenning, strøm og temperatur i sanntid gjennom sensorer.
2. Databehandling: Prosessoren behandler de innhentede dataene, og beregner nøkkelinformasjon som batteriets lade-/utladingstilstand, gjenværende kapasitet og intern motstand.
3. Utførelse av kontrollstrategi: Basert på databehandlingsresultatene, utfører BMS tilsvarende kontrollstrategier, som å justere lade-/utladningsstrømmen og utføre batteribalansering.
4. Kommunikasjon og tilbakemelding: BMS utveksler data med eksterne systemer gjennom et kommunikasjonsgrensesnitt, mottar eksterne kommandoer og sender tilbake batteristatusinformasjon til de eksterne systemene.

 

En energilagringsomformer (PCS) kan sammenlignes med en "overdimensjonert lader", en nøkkelkomponent i et energilagringssystem. Den har toveis konverteringsevner og spiller en avgjørende rolle i systemet. Det muliggjør energikonvertering og toveis flyt mellom energilagringsbatteriet og nettet. Den kan konvertere likestrøm (DC) til vekselstrøm (AC) eller omvendt for å møte nettets lade- og utladningsbehov til energilagringssystemet. PCS fungerer som en "bro" i energilagringssystemet, som forbinder energilagringsbatteriet og nettet, og sikrer effektiv og stabil drift av systemet.

 

Et energiledelsessystem (EMS) er en nøkkelkomponent i et energilagringssystem. Det er ansvarlig for å overvåke, kontrollere og optimalisere energiflyten og driftseffektiviteten til hele systemet.

«En god løsning stammer fra design på topp-nivå, og et godt system stammer fra EMS, og understreker viktigheten av EMS i energilagringssystemer.

EMS eksisterer for å samle informasjon fra alle delsystemer i energilagringssystemet, omfattende overvåking av den generelle systemdriften og ta relevante beslutninger for å sikre sikker systemdrift. EMS laster opp data til nettskyen, og gir driftsverktøy for operatørens bak-ledere. Samtidig er EMS ansvarlig for direkte interaksjon med brukere. Brukervedlikeholdspersonell kan bruke EMS til å se sanntids-driften av energilagringssystemet og implementere overvåking.