อธิบายส่วนประกอบของระบบจัดเก็บพลังงานแบตเตอรี่: เซลล์, BMS, PCS และอื่นๆ

วิศวกรโรงงานที่ประเมินโครงการจัดเก็บพลังงานแบตเตอรี่ขนาด 500 kW / 1 MWh มักจะเปรียบเทียบอายุการใช้งาน ราคาต่อกิโลวัตต์-ชั่วโมง และการรับประกัน ตัวเลขเหล่านี้มีความสำคัญ แต่ไม่ได้บอกเล่าเรื่องราวทั้งหมด ประสิทธิภาพที่แท้จริงของก ระบบกักเก็บพลังงานแบตเตอรี่ (BESS) มาจากวิธีที่ส่วนประกอบต่างๆ ทำงานร่วมกัน ได้แก่ เซลล์ ระบบจัดการแบตเตอรี่ (BMS) ระบบแปลงพลังงาน (PCS) ระบบจัดการพลังงาน (EMS) ระบบจัดการความร้อน และโครงสร้างพื้นฐานป้องกันอัคคีภัย เซลล์คุณภาพสูงจะยังคงมีประสิทธิภาพต่ำกว่าหาก BMS จำกัดการทำงาน หาก PCS ตัดกำลังไฟ หรือหากกลยุทธ์การทำความเย็นปล่อยให้อุณหภูมิลอยไป ข้อสรุปนั้นตรงไปตรงมา: ก่อนที่จะเลือก BESS โปรดทำความเข้าใจส่วนประกอบแต่ละส่วนและผลกระทบที่ส่งผลต่อความปลอดภัย ประสิทธิภาพ และอายุการใช้งานอย่างไร

ระบบแบตเตอรี่: เซลล์ โมดูล และแพ็ค

ระบบแบตเตอรี่เป็นที่จัดเก็บพลังงานไฟฟ้าทางเคมี หน่วยการทำงานที่เล็กที่สุดคือเซลล์ซึ่งประกอบด้วยแคโทด แอโนด อิเล็กโทรไลต์ และตัวแยก ในการใช้งานแบบอยู่กับที่ ลิเธียมเหล็กฟอสเฟต (LFP) เป็นเคมีที่พบได้บ่อยที่สุดเนื่องจากมีความเสถียรทางความร้อนและอายุการใช้งานยาวนาน ในขณะที่นิกเกิล-แมงกานีส-โคบอลต์ (NMC) ให้ความหนาแน่นของพลังงานสูงกว่าโดยมีต้นทุนในการจัดการระบายความร้อนที่เข้มงวดมากขึ้น เคมีของเซลล์ที่เลือกสำหรับโครงการจะกำหนดพื้นฐานสำหรับโปรไฟล์ด้านความปลอดภัยและอัตราการย่อยสลายของทั้งระบบ

เซลล์เชื่อมต่อกันแบบอนุกรมและขนานกับโมดูลฟอร์ม โมดูลถูกประกอบเป็นแพ็ค และแพ็คจะถูกติดตั้งลงในชั้นวางหรือตู้ ลำดับชั้นนี้กำหนดแรงดันไฟฟ้า ความจุ และขนาดฟิสิคัลของระบบจัดเก็บข้อมูล สำหรับผู้สร้างแพ็คการจัดหา เซลล์แบตเตอรี่ จากล็อตการผลิตเดียวช่วยลดความเสี่ยงของความไม่สมดุลของเซลล์และการเบี่ยงเบนของกำลังการผลิตตั้งแต่เนิ่นๆ ได้อย่างมาก

ผู้ผลิตเซลล์แบตเตอรี่ - Ningbo Nxten Energy Technology Co., Ltd Ningbo Nxten Energy Technology Co., Ltd เป็นผู้ผลิตเซลล์แบตเตอรี่ของจีนและโรงงานที่กำหนดเอง แนะนำผลิตภัณฑ์: แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน... ดูผลิตภัณฑ์ →

สำหรับผู้ซื้อที่ไม่ต้องการประกอบแพ็คเองโดยใช้การจับคู่ โมดูลแบตเตอรี่ ลดเวลาในการประกอบและขจัดการทดสอบภายในส่วนใหญ่ ไม่ว่าคุณจะใช้เส้นทางใด ให้ตรวจสอบจุดต่อไปนี้:

แบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟต ผู้ผลิตโมดูลแบตเตอรี่ลิเธียม Ningbo Nxten Energy Technology Co., Ltd คือผู้ผลิตแบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟตของจีนและโรงงานโมดูลแบตเตอรี่ลิเธียม OEM/... ดูผลิตภัณฑ์ →

• อายุการใช้งานของวงจรที่ความลึกการปล่อยที่คาดหวัง ไม่ใช่แค่ค่าในเอกสารข้อมูลที่วัดที่ 25 °C
• การจับคู่ระหว่างเซลล์กับเซลล์ในแรงดันไฟฟ้าและความต้านทานภายในก่อนการติดตั้ง
• การออกแบบบัสบาร์และการเชื่อมต่อเพื่อความต้านทานต่ำและการกระจายกระแสที่สม่ำเสมอ
• ระดับ IP และระดับการสั่นสะเทือนของกล่องหุ้มสำหรับสภาพแวดล้อมไซต์

อัตราส่วนระหว่างกำลังพิกัดและพลังงานที่เก็บไว้ยังช่วยขับเคลื่อนการเลือกส่วนประกอบอีกด้วย ระบบ 1 MW / 2 MWh ให้ระยะเวลาคายประจุประมาณสองชั่วโมง ระบบ 1 MW / 4 MWh ให้เวลาสี่ชั่วโมง ความจุพลังงานที่สูงขึ้นต่อชั้นวางหมายถึงจำนวนเซลล์ต่อโมดูลที่เพิ่มขึ้น และความสนใจในการออกแบบการระบายความร้อนมากขึ้น หากข้อกำหนดเฉพาะของโครงการระบุว่าเป็นกำลังสูงสุดและระยะเวลา ให้ตรวจสอบว่าจำนวนเซลล์ อัตรา PCS และความสามารถในการทำความเย็นทั้งหมดตรงกับเป้าหมายนั้น

ระบบจัดการแบตเตอรี่: สมองแห่งความปลอดภัย

BMS จะตรวจสอบแรงดัน กระแส และอุณหภูมิในระดับเซลล์ โดยจะประมาณสถานะการชาร์จ (SoC) และสถานะสุขภาพ (SoH) ทำการปรับสมดุลของเซลล์ และกระตุ้นการป้องกันทุกครั้งที่พารามิเตอร์เกินขีดจำกัด ในการติดตั้งขนาดใหญ่ BMS หลักจะสื่อสารกับ PCS และ EMS เพื่อขอการลดกำลังไฟหรือตัดการเชื่อมต่อโดยสมบูรณ์ หน้าที่หลักของมันคือ:

1. การป้องกันแรงดันไฟฟ้าเกินและแรงดันตกเพื่อป้องกันความเสียหายของเซลล์ถาวร
2. การป้องกันอุณหภูมิเกินและกระแสเกินเพื่อลดความเสี่ยงจากความร้อน
3. การปรับสมดุลแบบพาสซีฟหรือแบบแอคทีฟที่ทำให้เซลล์ทั้งหมดอยู่ภายในหน้าต่างแรงดันไฟฟ้าที่แคบ
4. การรายงาน SoC และ SoH ที่ฟีดการเพิ่มประสิทธิภาพ EMS และการติดตามการรับประกัน

ระบบแปลงกำลัง: ส่วนต่อประสานกริด

PCS เป็นอินเวอร์เตอร์แบบสองทิศทางที่แปลงไฟ DC จากแบตเตอรี่เป็นไฟ AC สำหรับโครงข่ายไฟฟ้า และเปลี่ยนกระแสไฟระหว่างการชาร์จ โดยจะควบคุมอัตราการชาร์จและคายประจุ รักษาแรงดันไฟฟ้าและความถี่ให้อยู่ภายในขีดจำกัดโค้ดกริด และให้การตอบสนองที่รวดเร็วที่จำเป็นสำหรับบริการกริด ประสิทธิภาพไปกลับของฮาร์ดแวร์ PCS สมัยใหม่เกิน 97 เปอร์เซ็นต์ แต่ค่าที่เห็นจริงบนไซต์งานขึ้นอยู่กับจุดใช้งาน ขนาดของสายเคเบิล และความสูญเสียของหม้อแปลง

ความเร็วในการตอบสนองเป็นอีกหนึ่งความแตกต่าง การควบคุมความถี่ต้องใช้ปฏิกิริยาของ PCS ภายในมิลลิวินาที และการสลับจากการชาร์จไปสู่การคายประจุอย่างราบรื่น จะช่วยหลีกเลี่ยงกระแสไฟกระชากที่จะทำให้แบตเตอรี่เกิดความเครียด โทโพโลยีของ PCS ยังเป็นไปตามสถาปัตยกรรมของโครงการ: อินเวอร์เตอร์ส่วนกลางจัดการกับบล็อกพลังงานขนาดใหญ่และคุ้มค่าสำหรับโรงงานระดับสาธารณูปโภค ในขณะที่อินเวอร์เตอร์แบบสตริงแบ่งระบบออกเป็นหน่วยที่เล็กลงเพื่อการบำรุงรักษาที่ง่ายขึ้นและมีความพร้อมใช้งานที่สูงขึ้นในการติดตั้งเชิงพาณิชย์และอุตสาหกรรม PCS เองสร้างความร้อน ดังนั้น ตัวเครื่องจะต้องมีการระบายความร้อนอย่างเพียงพอ และการเชื่อมต่อ DC ระหว่างแบตเตอรี่และอินเวอร์เตอร์จะต้องได้รับการหลอมรวมและป้องกันตามระดับกระแสไฟขัดข้องของแบตเตอรี่

ระบบการจัดการพลังงาน: ชั้นการตัดสินใจ

EMS จะตัดสินใจว่าระบบจะชาร์จเมื่อใด คายประจุเมื่อใด และระดับพลังงานเท่าใด ทำงานร่วมกับข้อมูลอินพุตเช่น:

• ตารางอัตราค่าไฟฟ้าสำหรับการโกนสูงสุดและการเก็งกำไรด้านพลังงาน
• การคาดการณ์ปริมาณโหลดและการสร้างพลังงานหมุนเวียนเพื่อการจัดส่งที่เหมาะสมที่สุด
• สัญญาณกริดหรือคำสั่งควบคุมโดยตรงสำหรับโปรแกรมตอบสนองความต้องการ
• ขีดจำกัดการใช้งานแบตเตอรี่ที่รายงานโดย BMS

พิจารณาอัตราค่าบริการตามกำหนดเวลาของผู้ใช้เชิงพาณิชย์: การชาร์จจากการผลิตพลังงานแสงอาทิตย์ในช่วงกลางวันและการคายประจุในช่วงพีคตอนเย็นสามารถลดค่าใช้จ่ายความต้องการลงได้เป็นเปอร์เซ็นต์ที่สำคัญในแต่ละเดือน ค่าดังกล่าวจะเกิดขึ้นก็ต่อเมื่อ EMS ได้รับข้อมูลการโหลดที่ถูกต้อง และ BMS อนุญาตให้มีความลึกที่ต้องการ หากไม่มีการประสานงานที่เหมาะสม แบตเตอรี่อาจยังคงชาร์จได้บางส่วนเมื่อถึงจุดสูงสุด ในระบบที่อยู่อาศัย EMS มักจะทำงานเป็นเฟิร์มแวร์ภายในอินเวอร์เตอร์ไฮบริด ในโครงการเชิงพาณิชย์และระดับสาธารณูปโภค มักจะเป็นตัวควบคุมแยกต่างหากหรือแพลตฟอร์มคลาวด์ที่เชื่อมต่อกับ SCADA

การจัดการความร้อนและ HVAC

อุณหภูมิเป็นปัจจัยเดียวที่สำคัญที่สุดในอายุการใช้งานแบตเตอรี่ อุณหภูมิสูงเร่งความจุให้จางลง อุณหภูมิต่ำจะลดความสามารถในการใช้งานและเพิ่มความเสี่ยงในการชุบลิเธียมในระหว่างการชาร์จแบบเร็ว โดยทั่วไประบบการจัดการระบายความร้อนจะเก็บเซลล์ไว้ในหน้าต่างที่แนะนำ 15 °C ถึง 35 °C สำหรับเคมี LFP . ทางเลือกระหว่างการระบายความร้อนด้วยอากาศและของเหลวมีผลกระทบโดยตรงต่อประสิทธิภาพและงบประมาณ

การระบายความร้อนด้วยของเหลวกลายเป็นค่าเริ่มต้นสำหรับการติดตั้งเชิงพาณิชย์และสาธารณูปโภคขนาดใหญ่ เนื่องจากจะทำให้อุณหภูมิของเซลล์กระจายน้อย และช่วยให้มีความหนาแน่นของพลังงานภายในตู้สูงขึ้น การตัดสินใจว่าจะใช้งานหรือไม่ ระบบกักเก็บพลังงานแบบระบายความร้อนด้วยอากาศหรือระบายความร้อนด้วยของเหลว ขึ้นอยู่กับขนาดโครงการ อุณหภูมิโดยรอบ และรูปแบบโหลด ในสภาพอากาศร้อน ตู้คอนเทนเนอร์ระบายความร้อนด้วยอากาศอาจต้องมีการระบายอากาศเพิ่มเติม ซึ่งจะทำให้ฝุ่นและความชื้นเข้าไปในตู้มากขึ้น การระบายความร้อนด้วยของเหลวช่วยปิดช่องใส่แบตเตอรี่และลดภาระใน HVAC ของคอนเทนเนอร์ โดยต้องเสียค่าบำรุงรักษาปั๊มและท่อเพิ่มเติม สำหรับผู้ซื้อที่ต้องการโซลูชันที่ออกแบบไว้ล่วงหน้า ก ชุดเก็บพลังงานแบตเตอรี่ระบายความร้อนด้วยของเหลว รวมเซลล์, BMS และฮาร์ดแวร์ระบายความร้อนไว้ในหน่วยที่ทดสอบแล้ว

ผู้ผลิตชุดเก็บพลังงานแบตเตอรี่ระบายความร้อนด้วยของเหลว - Ningbo Nxten Energy Te Ningbo Nxten Energy Technology Co., Ltd เป็นผู้ผลิตชุดเก็บพลังงานแบตเตอรี่ระบายความร้อนด้วยของเหลวของจีนและโรงงานที่กำหนดเอง รายละเอียดสินค้า ดูผลิตภัณฑ์ →

โครงสร้างพื้นฐานด้านการป้องกันอัคคีภัยและความปลอดภัย

การป้องกันอัคคีภัยไม่ใช่อุปกรณ์เสริมเพิ่มเติม BESS ที่สมบูรณ์ควรประกอบด้วยการตรวจจับก๊าซสำหรับไอไฮโดรเจนและอิเล็กโทรไลต์ การตรวจจับควัน เซ็นเซอร์ความร้อน และระบบปราบปราม แนวทางปราบปรามทั่วไป ได้แก่:

• ระบบสารทำความสะอาดที่ดับไฟโดยไม่ทิ้งสารตกค้างในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์
• ระบบละอองน้ำเพื่อการปกป้องเต็มภาชนะในการติดตั้งขนาดใหญ่
• สเปรย์และสารขับเคลื่อนที่เป็นของแข็งสำหรับการป้องกันระดับตู้ขนาดกะทัดรัด

การออกแบบตัวเครื่องก็มีความสำคัญไม่แพ้กัน ได้แก่ ช่องระบายแรงดัน ช่องใส่แบตเตอรี่แบบปิดผนึก และวัสดุหน่วงไฟ การปฏิบัติตามมาตรฐาน เช่น UL 9540A และ NFPA 855 ถือเป็นความคาดหวังพื้นฐานสำหรับโครงการส่วนใหญ่ แผนผังตู้คอนเทนเนอร์ยังมีบทบาทในด้านความปลอดภัยด้วย โดยควรเว้นระยะห่างชั้นวางแบตเตอรี่สำหรับการเข้าถึงเพื่อบำรุงรักษา และเพื่อจำกัดการสะสมความร้อนระหว่างชั้นวางที่อยู่ติดกัน การตรวจจับก๊าซควรเก็บตัวอย่างในห้องอย่างต่อเนื่อง และระบบระงับควรเปิดใช้งานโดยอัตโนมัติก่อนที่อุณหภูมิจะถึงระดับวิกฤต ผู้ปฏิบัติงานควรกำหนดเวลาการทดสอบห่วงโซ่การตรวจจับเป็นระยะ เนื่องจากระบบปราบปรามที่ไม่เคยได้รับการตรวจสอบไม่สามารถพึ่งพาได้

พลังงานเสริม สวิตช์เกียร์ และการตรวจสอบ

นอกเหนือจากบล็อกการทำงานหลักแล้ว BESS ทุกตัวยังต้องการอุปกรณ์ไฟฟ้าเสริม: สวิตช์เกียร์และฟิวส์ DC, เบรกเกอร์ AC, หม้อแปลงแบบสเต็ปอัพ, การวัดรายได้, ระบบสายดิน และเกตเวย์ตรวจสอบไซต์ที่ฟีดแพลตฟอร์ม SCADA การต่อสายดินที่ถูกต้องจะช่วยป้องกันข้อผิดพลาดไม่ให้ลุกลาม และการสูบจ่ายที่แม่นยำจะวัดพลังงานจริงที่ส่งมอบ การตรวจสอบที่ดียังตรวจจับการแพร่กระจายของอุณหภูมิที่ผิดปกติระหว่างเซลล์ เพื่อให้ผู้ปฏิบัติงานสามารถเข้าไปแทรกแซงได้ก่อนที่ความล้มเหลวจะเกิดขึ้น

สถาปัตยกรรมการสื่อสารมีความสำคัญพอๆ กับการเดินสายไฟ โดยปกติ BMS จะพูดคุยกับ PCS ผ่าน CAN ในขณะที่ตัวควบคุมไซต์สื่อสารกับ EMS และ SCADA ผ่าน Modbus TCP หรือ IEC 61850 ตรวจสอบให้แน่ใจว่าซัพพลายเออร์ให้การสนับสนุนอย่างเต็มที่สำหรับโปรโตคอลที่ใช้โดยแพลตฟอร์มการตรวจสอบของคุณ และการอัปเดตเฟิร์มแวร์นั้นสามารถนำมาใช้ได้โดยไม่ต้องทำให้ระบบออฟไลน์เป็นเวลานาน สำหรับเจ้าของเชิงพาณิชย์และอุตสาหกรรม การตรวจสอบระยะไกลจะช่วยลดต้นทุนการบำรุงรักษา และให้ข้อมูลการปฏิบัติงานที่จำเป็นสำหรับรายงานประสิทธิภาพและการเรียกร้องการรับประกัน

เหตุใดการออกแบบส่วนประกอบแบบรวมจึงชนะ

ส่วนประกอบทุกชิ้นใน BESS มีงานเฉพาะเจาะจง แต่ระบบจะทำงานได้ดีก็ต่อเมื่อส่วนประกอบทั้งหมดทำงานเป็นชิ้นเดียวเท่านั้น BMS กำหนดขีดจำกัด PCS แปลงพลังงาน EMS เป็นผู้ตัดสินใจ และระบบป้องกันความร้อนและอัคคีภัยทำให้ทุกอย่างปลอดภัย ส่วนประกอบที่ไม่ตรงกันทำให้เกิดความไร้ประสิทธิภาพ การย่อยสลายเร็วขึ้น และความเสี่ยงด้านความปลอดภัยที่หลีกเลี่ยงได้

นี่คือเหตุผลว่าทำไมแนวทางการผลิตแบบผสมผสานจึงมีความสำคัญ ซัพพลายเออร์เช่น NXTEN ซึ่งควบคุม การผลิตเซลล์ การประกอบโมดูล การสร้างแพ็ค และการรวมระบบ สามารถจับคู่ส่วนประกอบทั้งหมดในขั้นตอนการออกแบบ ทดสอบระบบทั้งหมดร่วมกัน และเสนอจุดรับประกันจุดเดียว เมื่อคุณออกคำขอใบเสนอราคา ให้รวมโปรไฟล์โหลด เป้าหมายการบริโภคเองหรือความยืดหยุ่น ช่วงอุณหภูมิแวดล้อม รอยเท้าที่มีอยู่ และเวลาตอบสนองที่ต้องการ ขอให้ผู้ผลิตระบุการกระจายอุณหภูมิการออกแบบ ประสิทธิภาพไปกลับที่รับประกัน และเงื่อนไขที่แนบมากับการรับประกันอายุการใช้งาน รายละเอียดเหล่านี้เผยให้เห็นว่าระบบได้รับการออกแบบทางวิศวกรรมทั้งหมดหรือเพียงประกอบจากชิ้นส่วน