Системи акумуляторних батарей (ESS)відіграють дедалі важливішу роль, оскільки зростає глобальний попит на сталу енергетику та стабільність мережі. Незалежно від того, чи використовуються вони для накопичення енергії в масштабах мережі, комерційних та промислових застосувань, чи для побутових сонячних батарей, розуміння ключової технічної термінології акумуляторів для накопичення енергії є основоположним для ефективної комунікації, оцінки ефективності та прийняття обґрунтованих рішень.
Однак, жаргон у сфері накопичення енергії є величезним і часом лякаючим. Мета цієї статті — надати вам вичерпний та зрозумілий посібник, який пояснює основний технічний словник у галузі акумуляторів для накопичення енергії, щоб допомогти вам краще зрозуміти цю важливу технологію.
Основні поняття та електричні одиниці
Розуміння акумуляторних батарей починається з деяких основних електричних концепцій та одиниць вимірювання.
Напруга (В)
Пояснення: Напруга — це фізична величина, яка вимірює здатність сили електричного поля виконувати роботу. Простіше кажучи, це «різниця потенціалів», яка керує потоком електрики. Напруга батареї визначає «тягу», яку вона може забезпечити.
Пов'язано з накопиченням енергії: Загальна напруга акумуляторної системи зазвичай є сумою напруг кількох послідовно з'єднаних елементів. Різні застосування (наприклад,низьковольтні домашні системи or високовольтні системи контролю та розподілу) потребують батарей різної номінальної напруги.
Струм (А)
Пояснення: Сила струму – це швидкість спрямованого руху електричного заряду, «потік» електрики. Одиницею вимірювання є ампер (А).
Актуальність для накопичення енергії: Процес заряджання та розряджання акумулятора – це протікання струму. Величина струму визначає кількість енергії, яку акумулятор може виробляти в певний момент часу.
Потужність (Потужність, Вт або кВт/МВт)
Пояснення: Потужність – це швидкість перетворення або передачі енергії. Вона дорівнює напрузі, помноженій на силу струму (P = V × I). Одиницею вимірювання є ват (Вт), зазвичай використовується в системах накопичення енергії як кіловати (кВт) або мегавати (МВт).
Пов'язано з накопиченням енергії: потужність акумуляторної системи визначає, як швидко вона може постачати або поглинати електричну енергію. Наприклад, для регулювання частоти потрібна висока потужність.
Енергія (Енергія, Вт·год або кВт·год/МВт·год)
Пояснення: Енергія – це здатність системи виконувати роботу. Це добуток потужності та часу (E = P × t). Одиницею вимірювання є ват-година (Вт·год), а кіловат-години (кВт·год) або мегават-години (МВт·год) зазвичай використовуються в системах накопичення енергії.
Пов’язано з накопиченням енергії: Енергетична ємність – це міра загальної кількості електричної енергії, яку може накопичувати акумулятор. Це визначає, як довго система може продовжувати постачати живлення.
Ключові терміни, що стосуються продуктивності та характеристики акумулятора
Ці терміни безпосередньо відображають показники продуктивності акумуляторів.
Ємність (Аг)
Пояснення: Ємність – це загальна кількість заряду, яку акумулятор може вивільнити за певних умов, і вимірюється вампер-години (Аг)Зазвичай це стосується номінальної ємності акумулятора.
Пов'язано зі зберіганням енергії: Ємність тісно пов'язана з енергетичною ємністю акумулятора та є основою для розрахунку енергетичної ємності (Енергетична ємність ≈ Ємність × Середня напруга).
Енергетична ємність (кВт·год)
Пояснення: Загальна кількість енергії, яку може зберігати та вивільняти акумулятор, зазвичай виражається в кіловат-годинах (кВт·год) або мегават-годинах (МВт·год). Це ключовий показник розміру системи накопичення енергії.
Пов’язано зі зберіганням енергії: Визначає час, протягом якого система може живити навантаження, або скільки відновлюваної енергії можна зберігати.
Потужність (кВт або МВт)
Пояснення: Максимальна вихідна потужність, яку може забезпечити система акумуляторів, або максимальна вхідна потужність, яку вона може поглинути в будь-який момент часу, виражена в кіловатах (кВт) або мегаватах (МВт).
Пов'язано з накопиченням енергії: Визначає, яку потужність система може забезпечити протягом короткого періоду часу, наприклад, для впоратися з миттєвими високими навантаженнями або коливаннями мережі.
Щільність енергії (Вт·год/кг або Вт·год/л)
Пояснення: Вимірює кількість енергії, яку акумулятор може зберігати на одиницю маси (Вт·год/кг) або на одиницю об'єму (Вт·год/л).
Актуальність для накопичення енергії: важливо для застосувань, де обмежений простір або вага, таких як електромобілі або компактні системи накопичення енергії. Вища щільність енергії означає, що більше енергії можна зберігати в тому ж об'ємі або вазі.
Щільність потужності (Вт/кг або Вт/л)
Пояснення: Вимірює максимальну потужність, яку може видавати батарея на одиницю маси (Вт/кг) або на одиницю об'єму (Вт/л).
Стосується накопичення енергії: важливо для застосувань, що потребують швидкого заряджання та розряджання, таких як регулювання частоти або пускова потужність.
C-коефіцієнт
Пояснення: C-rate – це швидкість заряджання та розряджання акумулятора, кратна його загальній ємності. 1C означає, що акумулятор буде повністю заряджений або розряджений за 1 годину; 0,5C означає за 2 години; 2C означає за 0,5 години.
Стосується накопичення енергії: показник C-rate є ключовим показником для оцінки здатності акумулятора швидко заряджатися та розряджатися. Різні застосування вимагають різної продуктивності C-rate. Розряди з високим показником C-rate зазвичай призводять до незначного зниження ємності та збільшення тепловиділення.
Стан заряду (SOC)
Пояснення: Вказує відсоток (%) від загальної ємності акумулятора, що залишився на даний момент.
Пов’язано зі зберіганням енергії: подібно до індикатора палива в автомобілі, він показує, як довго прослужить акумулятор або як довго його потрібно заряджати.
Глибина розряду (DOD)
Пояснення: Вказує відсоток (%) від загальної ємності акумулятора, що вивільняється під час розряду. Наприклад, якщо рівень заряду (SOC) змінюється від 100% до 20%, глибина розряду (DOD) становить 80%.
Актуальність для накопичення енергії: глибина розряду (DOD) суттєво впливає на термін служби акумулятора, а поверхневий розряд та заряд (низький DOD) зазвичай корисні для продовження терміну служби акумулятора.
Стан здоров'я (SOH)
Пояснення: Вказує відсоток поточної продуктивності акумулятора (наприклад, ємність, внутрішній опір) відносно нового акумулятора, що відображає ступінь старіння та деградації акумулятора. Зазвичай вважається, що рівень заряду (SOH) менше 80% закінчується.
Актуальність для накопичення енергії: SOH є ключовим показником для оцінки залишкового терміну служби та продуктивності акумуляторної системи.
Термінологія терміну служби та розряду батареї
Розуміння обмежень терміну служби акумуляторів є ключовим для економічної оцінки та проектування системи.
Життєвий цикл
Пояснення: Кількість повних циклів заряджання/розряджання, які акумулятор може витримати за певних умов (наприклад, певна глибина розряду, температура, швидкість розряду C), доки його ємність не знизиться до певного відсотка від початкової ємності (зазвичай 80%).
Стосується накопичення енергії: це важливий показник для оцінки терміну служби акумулятора в умовах частого використання (наприклад, налаштування мережі, щоденне циклічне ввімкнення/вимкнення). Більший термін служби означає більш довговічний акумулятор.
Календарне життя
Пояснення: Загальний термін служби батареї з моменту її виробництва, навіть якщо вона не використовується, з часом вона природним чином старіє. На нього впливають температура, рівень заряду при зберіганні та інші фактори.
Актуальність для накопичення енергії: для резервного живлення або застосувань, що нечасто використовуються, календарний термін служби може бути важливішим показником, ніж циклічний термін служби.
Деградація
Пояснення: Процес, за якого продуктивність акумулятора (наприклад, ємність, потужність) незворотно знижується під час циклічного розряджання/розрядки та з часом.
Актуальність для накопичення енергії: Усі акумулятори зазнають деградації. Контроль температури, оптимізація стратегій заряджання та розряджання, а також використання передових систем управління будівництвом (BMS) можуть уповільнити цей процес.
Згасання ємності / Згасання потужності
Пояснення: Це стосується конкретно зменшення максимально доступної ємності та зменшення максимально доступної потужності акумулятора відповідно.
Актуальність для накопичення енергії: Ці дві основні форми деградації акумулятора безпосередньо впливають на ємність системи для накопичення енергії та час відгуку.
Термінологія для технічних компонентів та системних компонентів
Система накопичення енергії — це не лише сама батарея, а й ключові допоміжні компоненти.
Клітина
Пояснення: Найпростіший будівельний блок акумулятора, який накопичує та вивільняє енергію через електрохімічні реакції. Прикладами є літій-залізо-фосфатні (LFP) елементи та літій-потрійні (NMC) елементи.
Пов'язано з накопиченням енергії: продуктивність та безпека акумуляторної системи значною мірою залежить від технології елементів, що використовуються.
Модуль
Пояснення: Комбінація кількох комірок, з'єднаних послідовно та/або паралельно, зазвичай з попередньою механічною структурою та інтерфейсами з'єднання.
Стосовно накопичення енергії: Модулі є основними вузлами для створення акумуляторних батарей, що полегшує великомасштабне виробництво та складання.
Акумуляторна батарея
Пояснення: Повний акумуляторний елемент, що складається з кількох модулів, системи керування акумулятором (BMS), системи терморегулювання, електричних з'єднань, механічних конструкцій та запобіжних пристроїв.
Актуальність для накопичення енергії: Акумуляторна батарея є основним компонентом системи накопичення енергії та є блоком, який постачається та встановлюється безпосередньо.
Система керування акумуляторами (BMS)
Пояснення: «Мозок» акумуляторної системи. Він відповідає за моніторинг напруги, струму, температури, рівня заряду (SOC), рівня заряду (SOH) акумулятора тощо, захист його від перезаряджання, перерозряджання, перегріву тощо, балансування елементів та зв’язок із зовнішніми системами.
Стосовно накопичення енергії: BMS має вирішальне значення для забезпечення безпеки, оптимізації продуктивності та максимізації терміну служби акумуляторної системи і є основою будь-якої надійної системи накопичення енергії.
(Пропозиція щодо внутрішнього посилання: додайте посилання на сторінку вашого веб-сайту, присвячену технології BMS або перевагам продукту)
Система перетворення енергії (PCS) / Інвертор
Пояснення: Перетворює постійний струм (DC) з акумулятора на змінний струм (AC) для живлення мережі або навантажень, і навпаки (зі змінного струму на постійний для заряджання акумулятора).
Пов'язано з накопиченням енергії: PCS є мостом між акумулятором та мережею/навантаженням, а його ефективність та стратегія керування безпосередньо впливають на загальну продуктивність системи.
Баланс рослин (BOP)
Пояснення: Стосується всього допоміжного обладнання та систем, окрім акумуляторної батареї та системи захисту комп'ютерів та систем безпеки (PCS), включаючи системи терморегуляції (охолодження/обігрів), системи пожежної безпеки, системи керування, контейнери або шафи, блоки розподілу живлення тощо.
Пов'язано зі зберіганням енергії: BOP забезпечує роботу акумуляторної системи в безпечному та стабільному середовищі та є необхідною частиною побудови повноцінної системи зберігання енергії.
Система накопичення енергії (ESS) / Система накопичення енергії в акумуляторах (BESS)
Пояснення: Стосується повної системи, що об'єднує всі необхідні компоненти, такі як акумуляторні блоки, PCS, BMS та BOP тощо. BESS конкретно стосується системи, яка використовує батареї як носій енергії.
Пов’язано зі зберіганням енергії: це остаточна поставка та розгортання рішення для зберігання енергії.
Умови операційного та прикладного сценаріїв
Ці терміни описують функцію системи накопичення енергії на практиці.
Заряджання/розряджання
Пояснення: Заряджання — це накопичення електричної енергії в акумуляторі; розряджання — це вивільнення електричної енергії з акумулятора.
Пов'язано з накопиченням енергії: основна робота системи накопичення енергії.
Ефективність туди й назад (RTE)
Пояснення: Ключовий показник ефективності системи накопичення енергії. Це відношення (зазвичай виражається у відсотках) загальної енергії, що виводиться з акумулятора, до загальної енергії, що надходить у систему для зберігання цієї енергії. Втрати ефективності відбуваються переважно під час процесу заряджання/розряджання та під час перетворення PCS.
Пов'язано з накопиченням енергії: вищий RTE означає менші втрати енергії, що покращує економічність системи.
Зменшення пікових навантажень / Вирівнювання навантаження
Пояснення:
Зменшення пікового навантаження: використання систем накопичення енергії для скидання потужності в години пікового навантаження на мережу, що зменшує кількість електроенергії, що закуповується з мережі, і таким чином зменшує пікові навантаження та витрати на електроенергію.
Вирівнювання навантаження: використання дешевої електроенергії для заряджання систем зберігання даних у періоди низького навантаження (коли ціни на електроенергію низькі) та розряджання їх у години пік.
Пов'язано зі зберіганням енергії: це одне з найпоширеніших застосувань систем зберігання енергії в комерційних, промислових та мережевих системах, призначене для зниження вартості електроенергії або згладжування профілів навантаження.
Регулювання частоти
Пояснення: Мережі повинні підтримувати стабільну робочу частоту (наприклад, 50 Гц у Китаї). Частота знижується, коли постачання менше, ніж споживання електроенергії, і підвищується, коли постачання більше, ніж споживання електроенергії. Системи накопичення енергії можуть допомогти стабілізувати частоту мережі, поглинаючи або вводячи енергію за допомогою швидкої зарядки та розрядки.
Пов'язано з накопиченням енергії: акумуляторні накопичувачі добре підходять для регулювання частоти мережі завдяки швидкому часу відгуку.
Арбітраж
Пояснення: Операція, яка використовує різницю в цінах на електроенергію в різний час доби. Заряджати в ті часи, коли ціна на електроенергію низька, і розряджати в ті часи, коли вона висока, тим самим заробляючи на різниці в ціні.
Пов’язано зі зберіганням енергії: Це модель прибутку для систем зберігання енергії на ринку електроенергії.
Висновок
Розуміння ключової технічної термінології акумуляторних батарей – це шлях у цю галузь. Від базових електричних блоків до складних системних інтеграцій та прикладних моделей – кожен термін представляє важливий аспект технології накопичення енергії.
Сподіваємося, що пояснення в цій статті допоможуть вам краще зрозуміти акумулятори для зберігання енергії, щоб ви могли краще оцінити та вибрати правильне рішення для зберігання енергії відповідно до ваших потреб.
Часті запитання (FAQ)
Яка різниця між густиною енергії та густиною потужності?
Відповідь: Густина енергії вимірює загальну кількість енергії, яку можна накопичити на одиницю об'єму або ваги (з акцентом на тривалість розряду); густина потужності вимірює максимальну кількість енергії, яку можна передати на одиницю об'єму або ваги (з акцентом на швидкість розряду). Простіше кажучи, густина енергії визначає, як довго вона триватиме, а густина потужності визначає, наскільки «вибуховою» вона може бути.
Чому важливі життєвий цикл та календарний життєвий цикл?
Відповідь: Циклічний термін служби вимірює термін служби батареї за частого використання, що підходить для сценаріїв високої інтенсивності роботи, тоді як календарний термін служби вимірює термін служби батареї, яка природним чином старіє з часом, що підходить для сценаріїв очікування або нечастого використання. Разом вони визначають загальний термін служби батареї.
Які основні функції BMS?
Відповідь: Основні функції BMS включають моніторинг стану акумулятора (напруга, струм, температура, рівень заряду (SOC), рівень заряду (SOH)), захист від перезаряду, перерозряду, перегріву, короткого замикання тощо), балансування елементів та зв'язок із зовнішніми системами. Це основа забезпечення безпечної та ефективної роботи акумуляторної системи.
Що таке C-коефіцієнт? Що він робить?
Відповідь:C-коефіцієнтявляє собою кратне значення струму заряду та розряду відносно ємності акумулятора. Він використовується для вимірювання швидкості заряду та розряду акумулятора та впливає на фактичну ємність, ефективність, тепловиділення та термін служби акумулятора.
Чи є зниження пікових значень та тарифний арбітраж одним і тим самим?
Відповідь: Обидва режими роботи використовують системи накопичення енергії для заряджання та розряджання в різний час. Зменшення пікового навантаження більше зосереджено на зниженні навантаження та вартості електроенергії для споживачів протягом певних періодів високого попиту або на згладжуванні кривої навантаження мережі, тоді як тарифний арбітраж є більш прямим і використовує різницю в тарифах між різними періодами часу для купівлі та продажу електроенергії з метою отримання прибутку. Мета та спрямованість дещо відрізняються.
Час публікації: 20 травня 2025 р.