פתיחת טרמינולוגיה של סוללות אגירת אנרגיה: מדריך טכני מקיף

מערכות סוללות אגירת אנרגיה (ESS)ממלאים תפקיד חשוב יותר ויותר ככל שהביקוש העולמי לאנרגיה בת קיימא וליציבות הרשת גדל. בין אם הם משמשים לאחסון אנרגיה בקנה מידה גדול של הרשת, יישומים מסחריים ותעשייתיים, או חבילות סולאריות למגורים, הבנת המינוח הטכני המרכזי של סוללות אחסון אנרגיה היא בסיסית לתקשורת יעילה, הערכת ביצועים וקבלת החלטות מושכלות.

עם זאת, הז'רגון בתחום אגירת האנרגיה הוא עצום ולעיתים מרתיע. מטרת מאמר זה היא לספק לכם מדריך מקיף וקל להבנה המסביר את אוצר המילים הטכני המרכזי בתחום סוללות אגירת אנרגיה כדי לעזור לכם להבין טוב יותר את הטכנולוגיה הקריטית הזו.

מושגים בסיסיים ויחידות חשמליות

הבנת סוללות אגירת אנרגיה מתחילה בכמה מושגים ויחידות חשמליות בסיסיות.

מתח (V)

הסבר: מתח הוא גודל פיזיקלי המודד את יכולתו של כוח בשדה חשמלי לבצע עבודה. במילים פשוטות, זהו "הפרש הפוטנציאלים" שמניע את זרימת החשמל. מתח הסוללה קובע את ה"דחף" שהיא יכולה לספק.

קשור לאגירת אנרגיה: המתח הכולל של מערכת סוללות הוא בדרך כלל סכום המתחים של מספר תאים בטור. יישומים שונים (למשל,מערכות ביתיות במתח נמוך or מערכות C&I במתח גבוה) דורשים סוללות בעלות דירוגי מתח שונים.

זרם (A)

הסבר: זרם הוא קצב התנועה הכיוונית של מטען חשמלי, ה"זרימה" של חשמל. היחידה היא אמפר (A).

רלוונטיות לאגירת אנרגיה: תהליך הטעינה והפריקה של סוללה הוא זרימת הזרם. כמות הזרם קובעת את כמות החשמל שהסוללה יכולה לייצר בזמן נתון.

הספק (הספק, וואט או קילוואט/מגה-וואט)

הסבר: הספק הוא הקצב שבו אנרגיה מומרת או מועברת. הוא שווה למתח כפול הזרם (P = V × I). היחידה היא וואט (W), המשמש בדרך כלל במערכות אחסון אנרגיה כקילוואט (kW) או מגה-וואט (MW).

קשור לאגירת אנרגיה: יכולת ההספק של מערכת סוללות קובעת את המהירות שבה היא יכולה לספק או לספוג אנרגיה חשמלית. לדוגמה, יישומים לוויסות תדר דורשים יכולת הספק גבוהה.

אנרגיה (אנרגיה, וואט-שעה או קוט"ש/מג"ט-שעה)

הסבר: אנרגיה היא היכולת של מערכת לבצע עבודה. זוהי מכפלה של הספק וזמן (E = P × t). יחידת המדידה היא וואט-שעה (Wh), וקילוואט-שעה (kWh) או מגה-וואט-שעה (MWh) משמשים בדרך כלל במערכות אחסון אנרגיה.

קשור לאגירת אנרגיה: קיבולת אנרגיה היא מדד לכמות האנרגיה החשמלית הכוללת שסוללה יכולה לאגור. זה קובע כמה זמן המערכת יכולה להמשיך לספק חשמל.

מונחים מרכזיים בנוגע לביצועי ואפיון הסוללה

מונחים אלה משקפים ישירות את מדדי הביצועים של סוללות אגירת אנרגיה.

קיבולת (אה)

הסבר: קיבולת היא כמות המטען הכוללת שסוללה יכולה לשחרר בתנאים מסוימים, והיא נמדדת באמפר-שעה (Ah)זה בדרך כלל מתייחס לקיבולת המדורגת של סוללה.

קשור לאגירת אנרגיה: הקיבולת קשורה קשר הדוק לקיבולת האנרגיה של הסוללה והיא הבסיס לחישוב קיבולת האנרגיה (קיבולת אנרגיה ≈ קיבולת × מתח ממוצע).

קיבולת אנרגיה (קוט"ש)

הסבר: כמות האנרגיה הכוללת שסוללה יכולה לאגור ולשחרר, בדרך כלל מבוטאת בקילוואט-שעה (kWh) או מגה-וואט-שעה (MWh). זהו מדד מרכזי לגודל של מערכת אחסון אנרגיה.

קשור לאגירת אנרגיה: קובע את משך הזמן שמערכת יכולה להפעיל עומס, או כמה אנרגיה מתחדשת ניתן לאחסן.

קיבולת הספק (קילוואט או מגה-וואט)

הסבר: תפוקת ההספק המקסימלית שמערכת סוללה יכולה לספק או קלט ההספק המקסימלי שהיא יכולה לספוג בכל רגע נתון, מבוטא בקילוואט (kW) או מגה-וואט (MW).

קשור לאגירת אנרגיה: קובע כמה תמיכה באנרגיה מערכת יכולה לספק לפרק זמן קצר, למשל כדי להתמודד עם עומסים גבוהים מיידיים או תנודות ברשת.

צפיפות אנרגיה (Wh/kg או Wh/L)

הסבר: מודד את כמות האנרגיה שסוללה יכולה לאגור ליחידת מסה (Wh/kg) או ליחידת נפח (Wh/L).

רלוונטיות לאגירת אנרגיה: חשוב ליישומים בהם המקום או המשקל מוגבלים, כגון כלי רכב חשמליים או מערכות אחסון אנרגיה קומפקטיות. צפיפות אנרגיה גבוהה יותר פירושה שניתן לאחסן יותר אנרגיה באותו נפח או משקל.

צפיפות הספק (W/kg או W/L)

הסבר: מודד את ההספק המרבי שסוללה יכולה לספק ליחידת מסה (W/kg) או ליחידת נפח (W/L).

רלוונטי לאחסון אנרגיה: חשוב ליישומים הדורשים טעינה ופריקה מהירות, כגון ויסות תדר או הספק התנעה.

אַרְגָז

הסבר: קצב טעינה ופריקה של סוללה מייצג את קצב הטעינה והפריקה שלה ככפולה מהקיבולת הכוללת שלה. 1C פירושו שהסוללה תטעון או תפרק במלואה תוך שעה אחת; 0.5C פירושו תוך שעתיים; 2C פירושו תוך 0.5 שעות.

רלוונטי לאחסון אנרגיה: קצב C הוא מדד מפתח להערכת יכולתה של סוללה להיטען ולפרוק במהירות. יישומים שונים דורשים ביצועי קצב C שונים. פריקות קצב C גבוהות בדרך כלל גורמות לירידה קלה בקיבולת ולעלייה בייצור החום.

מצב טעינה (SOC)

הסבר: מציין את האחוז (%) מהקיבולת הכוללת של סוללה שנותרה כעת.

קשור לאגירת אנרגיה: בדומה למד הדלק של מכונית, הוא מציין כמה זמן הסוללה תחזיק מעמד או כמה זמן יש לטעון אותה.

עומק פריקה (DOD)

הסבר: מציין את האחוז (%) מהקיבולת הכוללת של סוללה שמשתחררת במהלך פריקה. לדוגמה, אם עוברים מ-100% SOC ל-20% SOC, ה-DOD הוא 80%.

רלוונטיות לאגירת אנרגיה: ל-DOD יש השפעה משמעותית על מחזור חיי הסוללה, ופריקה וטעינה שטחיות (DOD נמוך) בדרך כלל מועילות להארכת חיי הסוללה.

מצב הבריאות (SOH)

הסבר: מציין את אחוז ביצועי הסוללה הנוכחית (למשל קיבולת, התנגדות פנימית) ביחס לאלו של סוללה חדשה לגמרי, המשקף את מידת ההזדקנות והבלתי פוספט של הסוללה. בדרך כלל, התנגדות פנימית נמוכה מ-80% נחשבת לסוף חיי הסוללה.

רלוונטיות לאגירת אנרגיה: SOH הוא מדד מפתח להערכת אורך החיים והביצועים הנותרים של מערכת סוללה.

טרמינולוגיה של חיי סוללה ודלדול

הבנת מגבלות החיים של סוללות היא המפתח להערכה כלכלית ולתכנון מערכות.

מחזור החיים

הסבר: מספר מחזורי הטעינה/פריקה המלאים שסוללה יכולה לעמוד בהם בתנאים ספציפיים (למשל, יציאת אנרגיה ממקור יבשתי ספציפית, טמפרטורה, קצב חימום וקירור) עד שהקיבולת שלה יורדת לאחוז מסוים מהקיבולת ההתחלתית שלה (בדרך כלל 80%).

רלוונטי לאחסון אנרגיה: זהו מדד חשוב להערכת חיי סוללה בתרחישי שימוש תכופים (למשל, כוונון רשת, מחזורי שימוש יומיומיים). חיי מחזור ארוכים יותר פירושם סוללה עמידה יותר.

חיי לוח שנה

הסבר: אורך החיים הכולל של סוללה מרגע ייצורה, גם אם לא נעשה בה שימוש, הוא יתיישן באופן טבעי עם הזמן. הוא מושפע מטמפרטורה, רמת האחסון (SOC) וגורמים נוספים.

רלוונטיות לאחסון אנרגיה: עבור יישומי גיבוי חשמל או שימוש נדיר, אורך חיים של לוח שנה עשוי להיות מדד חשוב יותר מאשר אורך חיים של מחזור.

הַשׁפָּלָה

הסבר: התהליך שבו ביצועי הסוללה (למשל, קיבולת, הספק) יורדים באופן בלתי הפיך במהלך מחזורי פעולה ולאורך זמן.

רלוונטיות לאחסון אנרגיה: כל הסוללות עוברות התדרדרות. שליטה בטמפרטורה, אופטימיזציה של אסטרטגיות טעינה ופריקה ושימוש במערכת ניהול אנרגיה מתקדמת (BMS) יכולים להאט את ההתדרדרות.

דהיית קיבולת / דהיית כוח

הסבר: הכוונה ספציפית להפחתת הקיבולת המקסימלית הזמינה ולהפחתת ההספק המקסימלי הזמין של סוללה, בהתאמה.

רלוונטיות לאגירת אנרגיה: שתיים אלו הן הצורות העיקריות של התדרדרות סוללה, המשפיעות ישירות על קיבולת אחסון האנרגיה של המערכת וזמן התגובה שלה.

טרמינולוגיה לרכיבים טכניים ורכיבי מערכת

מערכת אחסון אנרגיה אינה עוסקת רק בסוללה עצמה, אלא גם ברכיבים התומכים המרכזיים.

תָא

הסבר: אבן הבניין הבסיסית ביותר של סוללה, אשר אוגרת ומשחררת אנרגיה באמצעות תגובות אלקטרוכימיות. דוגמאות לכך כוללות תאי ליתיום ברזל פוספט (LFP) ותאי ליתיום טרנריים (NMC).
קשור לאגירת אנרגיה: הביצועים והבטיחות של מערכת סוללות תלויים במידה רבה בטכנולוגיית התאים שבה נעשה שימוש.

מודול

הסבר: שילוב של מספר תאים המחוברים בטור ו/או במקביל, בדרך כלל עם מבנה מכני ראשוני וממשקי חיבור.
רלוונטי לאחסון אנרגיה: מודולים הם היחידות הבסיסיות לבניית חבילות סוללות, המאפשרות ייצור והרכבה בקנה מידה גדול.

חבילת סוללות

הסבר: תא סוללה שלם המורכב ממודולים מרובים, מערכת ניהול סוללה (BMS), מערכת ניהול תרמי, חיבורים חשמליים, מבנים מכניים והתקני בטיחות.
רלוונטיות לאגירת אנרגיה: חבילת הסוללות היא המרכיב המרכזי של מערכת אחסון האנרגיה והיא היחידה שמסופקת ומותקנת ישירות.

מערכת ניהול סוללות (BMS)

הסבר: ה"מוח" של מערכת הסוללה. הוא אחראי על ניטור המתח, הזרם, הטמפרטורה, מתח ה-SOC, מתח ה-SOH וכו' של הסוללה, הגנה מפני טעינת יתר, פריקת יתר, טמפרטורה מוגזמת וכו', ביצוע איזון תאים ותקשורת עם מערכות חיצוניות.
רלוונטי לאחסון אנרגיה: מערכת BMS חיונית להבטחת הבטיחות, אופטימיזציית הביצועים ומיקסום חיי מערכת הסוללה, והיא בלב כל מערכת אחסון אנרגיה אמינה.
(הצעה לקישור פנימי: קישור לדף האתר שלך על טכנולוגיית BMS או יתרונות המוצר)

מערכת המרת חשמל (PCS) / ממיר

הסבר: ממיר זרם ישר (DC) מסוללה לזרם חילופין (AC) כדי לספק חשמל לרשת החשמל או לעומסים, ולהיפך (מ-AC לזרם ישר כדי לטעון סוללה).
קשור לאגירת אנרגיה: מערכת החשמל (PCS) היא הגשר בין הסוללה לרשת/עומס, והיעילות ואסטרטגיית הבקרה שלה משפיעות ישירות על הביצועים הכוללים של המערכת.

מאזן הצמח (BOP)

הסבר: מתייחס לכל הציוד והמערכות התומכות מלבד ערכת הסוללות וה-PCS, כולל מערכות ניהול תרמי (קירור/חימום), מערכות כיבוי אש, מערכות אבטחה, מערכות בקרה, מכולות או ארונות, יחידות חלוקת חשמל וכו'.
קשור לאגירת אנרגיה: BOP מבטיח שמערכת הסוללות פועלת בסביבה בטוחה ויציבה והיא חלק הכרחי בבניית מערכת אחסון אנרגיה שלמה.

מערכת אחסון אנרגיה (ESS) / מערכת אחסון אנרגיה בסוללות (BESS)

הסבר: מתייחס למערכת שלמה המשלבת את כל הרכיבים הדרושים כגון חבילות סוללות, PCS, BMS ו-BOP וכו'. BESS מתייחס ספציפית למערכת המשתמשת בסוללות כמדיום אחסון אנרגיה.
קשור לאגירת אנרגיה: זוהי האספקה ​​והפריסה הסופיות של פתרון אחסון אנרגיה.

מונחי תרחיש תפעוליים ויישומיים

מונחים אלה מתארים את תפקודה של מערכת אגירת אנרגיה ביישום מעשי.

טעינה/פריקה

הסבר: טעינה היא אגירת אנרגיה חשמלית בסוללה; פריקה היא שחרור אנרגיה חשמלית מהסוללה.

קשור לאגירת אנרגיה: הפעולה הבסיסית של מערכת אחסון אנרגיה.

יעילות הלוך ושוב (RTE)

הסבר: מדד מפתח ליעילות של מערכת אחסון אנרגיה. זהו היחס (בדרך כלל מבוטא באחוזים) בין סך האנרגיה הנלקחת מהסוללה לבין סך האנרגיה המוכנסת למערכת לאגירת אנרגיה זו. הפסדי יעילות מתרחשים בעיקר במהלך תהליך הטעינה/פריקה ובמהלך המרת PCS.

קשור לאגירת אנרגיה: RTE גבוה יותר פירושו פחות אובדן אנרגיה, מה שמשפר את כלכלת המערכת.

גילוח שיא / יישור עומס

הֶסבֵּר:

שיוף שיא: שימוש במערכות אגירת אנרגיה לפריקת חשמל בשעות עומס שיא ברשת, תוך הפחתת כמות החשמל הנרכשת מהרשת ובכך הפחתת עומסי שיא ועלויות חשמל.

יישור עומס: שימוש בחשמל זול לטעינת מערכות אחסון בזמני עומס נמוכים (כאשר מחירי החשמל נמוכים) ופריקה שלהן בזמני שיא.

קשור לאגירת אנרגיה: זהו אחד היישומים הנפוצים ביותר של מערכות אגירת אנרגיה בצד המסחרי, התעשייתי והרשתי, שנועדו להפחית את עלות החשמל או להחליק את פרופילי העומס.

ויסות תדרים

הסבר: רשתות חשמל צריכות לשמור על תדר פעולה יציב (לדוגמה, 50 הרץ בסין). התדר יורד כאשר ההיצע קטן מצריכת החשמל ועולה כאשר ההיצע גדול מצריכת החשמל. מערכות אגירת אנרגיה יכולות לסייע בייצוב תדר הרשת על ידי ספיגה או הזרקת חשמל באמצעות טעינה ופריקה מהירות.

קשור לאגירת אנרגיה: אחסון סוללות מתאים היטב לוויסות תדר רשת החשמל בגלל זמן התגובה המהיר שלו.

ארביטראז'

הסבר: פעולה המנצלת את ההבדלים במחירי החשמל בשעות שונות של היום. טעינה בזמנים שבהם מחיר החשמל נמוך ופריקה בזמנים שבהם מחיר החשמל גבוה, ובכך מרוויחה את הפרש המחיר.

קשור לאגירת אנרגיה: זהו מודל רווח עבור מערכות אגירת אנרגיה בשוק החשמל.

מַסְקָנָה

הבנת המינוח הטכני המרכזי של סוללות אגירת אנרגיה היא פתח לתחום. החל מיחידות חשמליות בסיסיות ועד לשילוב מערכות מורכב ומודלים של יישומים, כל מונח מייצג היבט חשוב של טכנולוגיית אגירת אנרגיה.

אני מקווה שבעזרת ההסברים במאמר זה, תשיגו הבנה ברורה יותר של סוללות אגירת אנרגיה, כך שתוכלו להעריך טוב יותר ולבחור את פתרון אגירת האנרגיה המתאים לצרכים שלכם.

שאלות נפוצות (FAQ)

מה ההבדל בין צפיפות אנרגיה לצפיפות הספק?

תשובה: צפיפות אנרגיה מודדת את כמות האנרגיה הכוללת שניתן לאגור ליחידת נפח או משקל (תוך התמקדות במשך זמן הפריקה); צפיפות הספק מודדת את כמות ההספק המקסימלית שניתן לספק ליחידת נפח או משקל (תוך התמקדות בקצב הפריקה). במילים פשוטות, צפיפות אנרגיה קובעת כמה זמן היא תחזיק מעמד, וצפיפות הספק קובעת עד כמה היא יכולה להיות "נפיצה".

מדוע מחזור החיים ולוח החיים הסופי חשובים?

תשובה: אורך חיי מחזור מודד את חיי הסוללה תחת שימוש תכוף, המתאים לתרחישי פעולה בעצימות גבוהה, בעוד שאורך חיי לוח שנה מודד את חיי הסוללה שמתיישנת באופן טבעי עם הזמן, המתאים לתרחישי המתנה או שימוש נדיר. יחד, הם קובעים את חיי הסוללה הכוללים.

מהם הפונקציות העיקריות של BMS?

תשובה: הפונקציות העיקריות של מערכת BMS כוללות ניטור מצב הסוללה (מתח, זרם, טמפרטורה, SOC, SOH), הגנה מפני בטיחות (טעינת יתר, פריקת יתר, טמפרטורה יתר, קצר חשמלי וכו'), איזון תאים ותקשורת עם מערכות חיצוניות. זהו הליבה להבטחת פעולה בטוחה ויעילה של מערכת הסוללה.

מה זה C-rate? מה הוא עושה?

תְשׁוּבָה:אַרְגָזמייצג את הכפולה של זרם הטעינה והפריקה ביחס לקיבולת הסוללה. הוא משמש למדידת קצב טעינה ופריקה של סוללה ומשפיע על הקיבולת בפועל, היעילות, ייצור החום ואורך החיים של הסוללה.

האם גילוח שיא וארביטראז' מכסים הם אותו דבר?

תשובה: שתיהן אופני פעולה המשתמשים במערכות אגירת אנרגיה לטעינה ופריקה בזמנים שונים. שילוח שיא מתמקד יותר בהורדת העומס והעלות של חשמל עבור לקוחות בתקופות ספציפיות של ביקוש גבוה, או בהחלקת עקומת העומס של הרשת, בעוד שארביטראז' תעריפים הוא ישיר יותר ועושה שימוש בהפרש התעריפים בין תקופות זמן שונות כדי לקנות ולמכור חשמל למטרות רווח. המטרה והמוקד שונים במקצת.