Mikä on akkuenergian varastointi?

A akun energian varastointijärjestelmä(BESS) on järjestelmä, joka käyttää akkuja energian varastointivälineenä sähköenergian varastoimiseen ja vapauttamiseen. Se voi varastoida sähköenergiaa tietyn ajan ja toimittaa sähköenergiaa sopivina aikoina kysynnän mukaan. Siinä on toimintoja, kuten tasainen siirtyminen, huippujen parranajo ja laakson täyttö, taajuuden säätö ja jännitteen säätö.

 

A akun energian varastointijärjestelmäkoostuu: akuista, sähkökomponenteista, mekaanisesta tuesta, lämmitys- ja jäähdytysjärjestelmistä (lämmönhallintajärjestelmät), kaksisuuntaisesta tehonmuunnosjärjestelmästä, energianhallintajärjestelmästä ja akunhallintajärjestelmästä.

 

Energiaa varastoivilla akuilla on yhtenä avainteknologioista uuden energian varastoinnissa keskeinen rooli uusiutuvan energian kulutuksen osuuden lisäämisessä ja sähköjärjestelmän turvallisen ja vakaan toiminnan varmistamisessa. Litium-ioni-akut, jotka ovat energian varastoinnin avainkomponentteja, ovat "keskuskeskus", joka määrää sähkökemiallisen energian varastoinnin edistymisen. Litium-ioni-akut luokitellaan litium-rautafosfaattiakkuihin ja kolmikomponenttisiin litium--ioniakkuihin katodimateriaalinsa mukaan. Energian varastointimarkkinoita hallitsevat pääasiassa litiumrautafosfaattiakut. Päivä{7}}yöhuippujen-laaksojen erojen poistaminen on energian varastointijärjestelmien pääsovellusskenaario, ja tuotteen käyttöaika vaikuttaa suoraan projektin kannattavuuteen. Energian varastointiyksikkö, joka yleensä viittaa akkuun, on energian varastointijärjestelmän peruslaite, jota käytetään sähköenergian varastointiin ja vapauttamiseen.

Akun rakenne:

Positiivisen elektrodin materiaali: Akun osa, jossa hapettumisreaktio tapahtuu. Yleisiä positiivisia elektrodimateriaaleja ovat litiumkobolttioksidi (LiCoO2), litiumrautafosfaatti (LiFePO4) ja litiumnikkeli-mangaanikobolttioksidi (NMC).

Negatiivisen elektrodin materiaali: Akun osa, jossa pelkistysreaktio tapahtuu. Yleisiä negatiivisten elektrodien materiaaleja ovat grafiitti, pii ja tina.

• Elektrolyytti: Väliaine ionien kuljetukseen akussa. Se voi olla nestemäistä tai kiinteää (kiinteä elektrolyytti). Elektrolyytti mahdollistaa ionien liikkumisen positiivisen ja negatiivisen elektrodin välillä, jolloin lataus- ja purkuprosessi on valmis.
• Erotin: Sijaitsee positiivisen ja negatiivisen elektrodin välissä, ja sen tehtävänä on estää suora kosketus positiivisten ja negatiivisten elektrodien välillä, mikä voi johtaa oikosulkuun ja päästää ioneja läpi.
• Virranotto: Yleensä valmistettu metallista (kuten kuparista ja alumiinista), jota käytetään virran siirtämiseen kennosta ulkoisiin piireihin.
• Akun kotelo: Akun ulkoinen rakenne, jota käytetään suojaamaan sisäisiä osia ja antamaan mekaanista tukea.
• Battery Management System (BMS): Vastaa akun lataus- ja purkuprosessin valvonnasta ja hallinnasta, varmistaa akun turvallisen toiminnan ja optimoi sen suorituskyvyn ja käyttöiän.

Energiaa varastoivien akkujen toimintaperiaate

Lämmönhallinnan komponentit

• Anturit: Lämpötila-anturit, paineanturit jne., joita käytetään seuraamaan parametreja, kuten akun lämpötilaa ja painetta sekä ympäristöä reaaliajassa.
• Ohjausyksikkö: Tyypillisesti mikro-ohjain tai tietokonejärjestelmä, joka ohjaa lämmönhallintalaitteiden toimintaa anturitietojen ja esiasetettujen algoritmien perusteella.
• Jäähdytyslaitteet:
• Ilmajäähdytysjärjestelmä: Sisältää tuulettimet, ilmakanavat, lämmönvaihtimet jne., jotka poistavat lämpöä ilmavirran kautta.
• Nestejäähdytysjärjestelmä: Sisältää pumput, jäähdytysnesteen, patterit, jäähdytyslevyt jne., jotka poistavat lämpöä jäähdytysnesteen kierron kautta.
• Lämmityslaitteet: kuten sähkölämmittimet, vaiheenmuutosmateriaalin lämmittimet jne., joita käytetään akun lämmittämiseen{1}}alhaisissa lämpötiloissa.
• Eristysmateriaalit: Käytetään vähentämään ulkoisen ympäristön vaikutusta akun lämpötilaan ja ylläpitämään sisäisen lämpötilan vakautta.
• Toimilaitteet: Kuten venttiilit, pumput jne., joita käytetään ohjaamaan jäähdytysnesteen tai ilman virtausta.
• Liittimet: Sisältää putket, kaapelit jne., jotka yhdistävät eri komponentteja järjestelmän normaalin toiminnan varmistamiseksi.

Lämmönhallinnan toimintaperiaate

1. Lämpötilan valvonta: Anturit tarkkailevat jatkuvasti akun ja ympäristön lämpötilaa ja välittävät tiedot ohjausyksikköön.
2. Tietojen analysointi: Ohjausyksikkö analysoi tiedot määrittääkseen, onko jäähdytys- tai lämmityslaitteisto aktivoitava.
3. Jäähdytysprosessi:-Ilmajäähdytys: Kun lämpötila ylittää asetetun kynnyksen, puhallin käynnistyy ja työntää ilmaa akun pinnan poikki lämmön poistamiseksi.-Nestejäähdytys: Pumppu työntää jäähdytysnesteen jäähdytyslevyn läpi tai suoraan kosketukseen akun kanssa, absorboi lämpöä ennen kuin se virtaa takaisin patteriin lämmönvaihtoa varten.
4. Lämmitysprosessi: Alhaisissa{0}}lämpötiloissa lämmityslaitteet aktivoituvat ja vapauttavat lämpöä sähköenergian tai vaiheenmuutosmateriaalien kautta akun lämpötilan nostamiseksi.
5. Lämpötilan säätö: Ohjausyksikkö säätää jäähdytyksen tai lämmityksen voimakkuutta reaaliaikaisten-tietojen perusteella varmistaakseen, että akun lämpötila pysyy optimaalisella toiminta-alueella.
6. Lämmön jakautumisen tasaisuus: Hyvin{0}}suunniteltu ilmavirtausreitti tai jäähdytysnesteen virtausreitti varmistaa tasaisen lämpötilan jakautumisen akussa.
7. Turvallisuussuojaus: Järjestelmä sisältää myös ylikuumenemissuojan, vuotojen havaitsemisen ja muita turvatoimintoja mahdollisten turvallisuusriskien estämiseksi.
8. Älykäs optimointi: Nykyaikaiset lämmönhallintajärjestelmät voivat integroida tekoälyalgoritmeja ohjausstrategioiden optimoimiseksi, energiatehokkuuden parantamiseksi ja vastenopeuden lisäämiseksi.
9. Etävalvonta: Järjestelmä voi tukea etävalvonta- ja ohjaustoimintoja, jolloin huoltohenkilöstö voi ymmärtää järjestelmän tilan reaaliajassa ja tehdä säätöjä.

Akunhallintajärjestelmä (BMS)

Battery Management System (BMS) on energian varastointijärjestelmän ydinkomponentti, joka vastaa akun toimintatilan hallinnasta ja valvonnasta sen turvallisuuden, luotettavuuden ja tehokkaan toiminnan varmistamiseksi. Seuraavat ovat BMS:n peruskomponentit, toimintaperiaatteet ja keskeiset toiminnot:

Akunhallintajärjestelmä (BMS): peruskomponentit

Laitteiston osat:

• Anturit: Käytetään valvomaan akun fyysisiä parametreja, kuten jännite, virta ja lämpötila.
• Piirilevyt: Sisältää pääohjauspiirilevyn ja tietoliikennepiirilevyt, jotka vastaavat tietojenkäsittelystä ja tiedonsiirrosta.
• Prosessori: Ydinohjausyksikkö, joka analysoi ja laskee akun tilan ja suorittaa vastaavat ohjausstrategiat.
• Releet ja suojapiirit: Käytetään katkaisemaan akun lataus- ja purkauspiirit epänormaaleissa tilanteissa, mikä suojaa akkua vaurioilta.
• Tiedonsiirtoliittymä: Käytetään tiedonsiirtoon ulkoisten järjestelmien kanssa (kuten ajoneuvon ohjausjärjestelmät, palvelimet jne.).

Akunhallintajärjestelmän (BMS) toimintaperiaate:

1. Tiedonkeruu: BMS kerää akkuparametreja, kuten jännitteen, virran ja lämpötilan reaaliajassa antureiden kautta.
2. Tietojen käsittely: Prosessori käsittelee hankitut tiedot ja laskee tärkeimmät tiedot, kuten akun lataus-/purkaustila, jäljellä oleva kapasiteetti ja sisäinen vastus.
3. Ohjausstrategian toteutus: Tietojenkäsittelyn tulosten perusteella BMS suorittaa vastaavat ohjausstrategiat, kuten lataus-/purkausvirran säädön ja akun tasapainotuksen.
4. Viestintä ja palaute: BMS vaihtaa tietoja ulkoisten järjestelmien kanssa tiedonsiirtorajapinnan kautta, vastaanottaa ulkoisia komentoja ja palauttaa akun tilatietoja ulkoisiin järjestelmiin.

 

Energian varastointimuunninta (PCS) voidaan verrata "ylikokoiseen laturiin", joka on energian varastointijärjestelmän avainkomponentti. Sillä on kaksisuuntaiset muunnosominaisuudet ja sillä on keskeinen rooli järjestelmässä. Se mahdollistaa energian muuntamisen ja kaksisuuntaisen virtauksen energiaa varastoivan akun ja verkon välillä. Se voi muuntaa tasavirran (DC) vaihtovirraksi (AC) tai päinvastoin vastaamaan verkon energian varastointijärjestelmän lataus- ja purkaustarpeita. PCS toimii "siltana" energian varastointijärjestelmässä yhdistäen energiaa varastoivan akun ja verkkoon varmistaen järjestelmän tehokkaan ja vakaan toiminnan.

 

Energianhallintajärjestelmä (EMS) on keskeinen osa energian varastointijärjestelmää. Se vastaa koko järjestelmän energiavirran ja toiminnan tehokkuuden valvonnasta, ohjaamisesta ja optimoinnista.

"Hyvä ratkaisu syntyy huipputason-suunnittelusta ja hyvä järjestelmä EMS:stä", korostaa EMS:n merkitystä energian varastointijärjestelmissä.

EMS on tarkoitettu keräämään tietoa kaikista energian varastointijärjestelmän osajärjestelmistä, valvomaan kattavasti järjestelmän yleistä toimintaa ja tekemään asiaankuuluvia päätöksiä järjestelmän turvallisen toiminnan varmistamiseksi. EMS lataa tiedot pilveen ja tarjoaa käyttötyökaluja operaattorin takapään{1}}johtohenkilöstölle. Samalla EMS vastaa suorasta vuorovaikutuksesta käyttäjien kanssa. Käyttäjien huoltohenkilöstö voi käyttää EMS:ää tarkastellakseen-energian varastointijärjestelmän reaaliaikaista toimintaa ja toteuttaakseen valvontaa.