ระบบจัดเก็บพลังงานแบตเตอรี่ที่สมบูรณ์ (เบส) ต้องการความสนใจไปที่ตัวบ่งชี้ประสิทธิภาพหลักสองประการ: ตัวชี้วัดหนึ่งเกี่ยวข้องกับความจุและการใช้ประโยชน์ของการจัดเก็บพลังงาน กล่าวคือ เกี่ยวข้องกับความจุ; และอื่นๆ ที่เกี่ยวข้องกับความสามารถในการเติมหรือปล่อยพลังงาน กล่าวคือ เกี่ยวข้องกับพลังงาน ความสัมพันธ์ระหว่างสองแง่มุมนี้มักใช้เพื่อแยกแยะว่าระบบกักเก็บพลังงานเป็นแบบ-เชิงพลังงานหรือ-เชิงพลังงาน
ความจุของระบบจัดเก็บพลังงานแบตเตอรี่
ตัวชี้วัดนี้แสดงถึงความจุพลังงานสูงสุดตามทฤษฎีที่ระบบจัดเก็บข้อมูลสามารถกักเก็บได้ โดยทั่วไปจะแสดงเป็นกิโลวัตต์-ชั่วโมง (kWh) หรือเมกะวัตต์-ชั่วโมง (MWh) นี่เป็นหนึ่งในพารามิเตอร์ที่สำคัญที่สุดของระบบกักเก็บพลังงาน อย่างไรก็ตาม ความจุในการใช้งานจริงจะได้รับผลกระทบจากความลึกของการคายประจุ (DOD) ของแบตเตอรี่และประสิทธิภาพของระบบ
ความจุของ BESS (ระบบจัดเก็บพลังงานแบตเตอรี่) เน้นปริมาณพลังงานที่สามารถส่งออกหรือนำไปใช้ได้ ซึ่งแตกต่างจากคำจำกัดความของความจุของแบตเตอรี่ ความจุของแบตเตอรี่โดยทั่วไปหมายถึงความจุของแบตเตอรี่ภายใต้เงื่อนไขบางประการ (อัตราการคายประจุ อุณหภูมิ แรงดันไฟฟ้าที่ปลายสาย ฯลฯ) และวัดเป็นแอมแปร์-ชั่วโมง (Ah) ซึ่งแสดงถึงอินทิกรัลของกระแสเมื่อเวลาผ่านไป
ระบบจัดเก็บพลังงานแบตเตอรี่: กำลังไฟสูงสุดของระบบ
กำลังไฟฟ้าสูงสุดของระบบสะท้อนถึงความสามารถในการชาร์จและการคายประจุสูงสุดของระบบกักเก็บพลังงาน และโดยทั่วไปจะแสดงเป็นกิโลวัตต์ (kW) หรือเมกะวัตต์ (MW) ตัวบ่งชี้ประสิทธิภาพนี้ถูกกำหนดโดยการออกแบบวงจรหลักทั้งหมด รวมถึงแบตเตอรี่, วงจรส่ง DC, PCS และการเชื่อมต่อ AC และแม้กระทั่งการสูญเสียระหว่างการทำงานที่กำลังไฟสูงสุด (การสูญเสียเหล่านี้จะถูกแปลงเป็นความร้อนเป็นหลัก) ซึ่งส่งผลต่อการออกแบบระบบควบคุมอุณหภูมิและอุปกรณ์เสริมอื่น ๆ ระบบกักเก็บพลังงานที่มีความจุเท่ากันอาจมีฟังก์ชันการทำงานที่แตกต่างกันอย่างมากเนื่องจากความแตกต่างของกำลังไฟสูงสุด แม้แต่ระบบกักเก็บพลังงานเดียวกันก็ยังประสบกับประสิทธิภาพที่แตกต่างกันเป็นสองเท่าเนื่องจากระดับพลังงานในการทำงานที่แตกต่างกัน
เมื่อพารามิเตอร์กำลังค่อนข้างใหญ่เมื่อเทียบกับพารามิเตอร์ความจุ เช่น 1 MW/500 kWh จะเรียกว่าระบบกักเก็บพลังงานประเภทกำลัง- ในทางกลับกัน หากเป็น 500 kW/1 MWh จะเรียกว่าระบบกักเก็บพลังงานประเภทพลังงาน- ดังนั้น บางครั้งแนวคิดเรื่องเวลาจึงถูกนำมาใช้ เช่น แบบแรกมีป้ายกำกับว่า 1 MW/0.5 ชั่วโมง และแบบหลังเป็น 500 กิโลวัตต์/2 ชั่วโมง
ระบบจัดเก็บพลังงานแบตเตอรี่: การสูญเสียพลังงานและประสิทธิภาพ
ประสิทธิภาพของระบบกักเก็บพลังงานสะท้อนถึงการสูญเสียพลังงานระหว่างกระบวนการชาร์จและคายประจุ สามารถเข้าใจได้ว่าเป็นอัตราส่วนของพลังงานที่ระบบปล่อยออกมาต่อพลังงานที่ประจุเข้าไป หรือที่เรียกว่าประสิทธิภาพของวงจร การสูญเสียนี้ไม่เพียงแต่เกี่ยวข้องกับประเภททางเทคนิคของแบตเตอรี่เก็บพลังงานเท่านั้น แต่ยังขึ้นอยู่กับส่วนประกอบทางไฟฟ้า เช่น ระบบแปลงพลังงาน (PCS) ในแง่แคบ ประสิทธิภาพของระบบส่วนใหญ่สะท้อนถึงความสูญเสียในวงจรหลักระหว่างการชาร์จและการคายประจุ จากแบตเตอรี่ บัส DC พีซีเอส และสุดท้ายไปยังหม้อแปลงไฟฟ้า (ถ้ามี) อย่างไรก็ตาม ในการใช้งานทางวิศวกรรมเชิงปฏิบัติ การใช้พลังงานของอุปกรณ์เสริม เช่น ระบบควบคุมอุณหภูมิ มักจะรวมอยู่ในการสูญเสียทั้งหมด ซึ่งส่งผลต่อประสิทธิภาพโดยรวม
รูป: ความสัมพันธ์สมดุลพลังงาน BESS
ระบบจัดเก็บพลังงานแบตเตอรี่:จำนวนรอบ
จำนวนรอบการชาร์จ-ของแบตเตอรี่จะกำหนดอายุการใช้งาน ในระบบกักเก็บพลังงาน เนื่องจากแบตเตอรี่มีมูลค่าสูง อายุการใช้งานของแบตเตอรี่จึงเป็นตัวกำหนดอายุการใช้งานของทั้งระบบด้วย การเสื่อมสภาพของวงจรชีวิตนำไปสู่การเพิ่มขึ้นของความต้านทานภายใน ซึ่งในทางกลับกันจะเพิ่มความสูญเสียและการสร้างความร้อน ซึ่งจะช่วยเร่งกระบวนการย่อยสลายให้เร็วขึ้น นอกจากนี้ การประจุไฟเกินบ่อยครั้งและการคายประจุเกิน-ทำให้เกิดการละลายและการสะสมของสารที่เป็นโลหะในอิเล็กโทรไลต์ซ้ำๆ ซึ่งส่งผลกระทบอย่างมากต่ออายุการใช้งานและความปลอดภัยของแบตเตอรี่
สำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนบางประเภท- จำนวนรอบภายใต้สภาวะการชาร์จ 1C และการคายประจุ 1C แสดงให้เห็นความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญที่ระดับความลึกการคายประจุ (DOD) ที่แตกต่างกัน ดังแสดงในรูป
ต้นทุนระบบจัดเก็บพลังงานแบตเตอรี่
ต้นทุนของระบบกักเก็บพลังงานมีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับความจุ กำลังไฟ และสภาพแวดล้อมการทำงานของระบบ โดยทั่วไปแล้ว ในระบบกักเก็บพลังงาน- ค่าใช้จ่ายของแบตเตอรี่มีสัดส่วนที่ค่อนข้างสูง ขณะที่อยู่ในระบบจัดเก็บข้อมูลประเภทพลังงาน- ต้นทุนของแบตเตอรี่ค่อนข้างต่ำกว่า อย่างไรก็ตาม ไม่ว่าในกรณีใด ต้นทุนของชุดแบตเตอรี่ถือเป็นส่วนหลักของต้นทุน BESS โดยรวม และจะเป็นต้นทุนหลักในการลดต้นทุนในอนาคตด้วย
หน่วยต้นทุนสามารถแสดงเป็น yuan/kWh หรือ yuan/kW แต่ไม่สามารถแสดงความหมายได้ครบถ้วนและถูกต้อง ดังนั้นจึงจำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องระบุทั้งกำลังการผลิตและกำลังพร้อมกันในระหว่างการอภิปรายเกี่ยวกับโครงการเฉพาะ
ระบบจัดเก็บพลังงานแบตเตอรี่:ต้นทุน เวลาตอบสนอง
สำหรับ BESS (ระบบจัดเก็บพลังงานแบตเตอรี่) ทั้งการแปลงพลังงานและเวลาตอบสนองอยู่ในช่วงมิลลิวินาที ซึ่งเพียงพอสำหรับการใช้งานระบบไฟฟ้า นี่คือจุดที่ BESS เหนือกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับวิธีการกักเก็บพลังงานทางกายภาพอื่นๆ เช่น การจัดเก็บพลังงานแบบมู่เล่และ-กักเก็บพลังงานน้ำแบบสูบ อย่างไรก็ตาม เนื่องจากข้อจำกัดด้านแรงดันไฟฟ้า วิธีการติดตั้ง และความจุของเซลล์แบตเตอรี่ กำลังและความจุของหน่วย BESS เดียวจึงค่อนข้างจำกัด ดังนั้น ในโรงไฟฟ้า-เก็บพลังงานขนาดใหญ่ เช่น โรงไฟฟ้าที่ประกอบด้วยระบบจัดเก็บพลังงานแรงดันต่ำ- 5MW/2h แบบธรรมดาหลายสิบเครื่องที่เชื่อมต่อแบบขนาน ปัญหาคอขวดในเวลาตอบสนองจะถูกจำกัดด้วยวิธีการสื่อสารและกลไกการกำหนดเวลาเป็นหลัก นอกจากนี้ยังจะได้รับผลกระทบจากฟังก์ชันต่างๆ เช่น การประสานงานด้านกำลังและการปราบปรามกระแสหมุนเวียนระหว่างอุปกรณ์คู่ขนาน ระดับเวลาตอบสนองของสถานีสุดท้าย-อาจอยู่ในหน่วยหลายร้อยมิลลิวินาทีหรือแม้แต่วินาที แน่นอนว่า BESS ขนาด 5MW/2h เพียงเครื่องเดียวเป็นเพียงตัวอย่างสมมุติเท่านั้น การเชื่อมต่อแบตเตอรี่แบบขนานมากเกินไปทำให้เกิดความเสี่ยงด้านความปลอดภัยอย่างมาก การแก้ปัญหานี้จำเป็นต้องเปลี่ยนแปลงวิธีการควบคุมแบบกลุ่ม ความก้าวหน้า และการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีระบบกักเก็บพลังงานใหม่ๆ เช่น การเชื่อมต่อโดยตรงด้วยแรงดันไฟฟ้าสูง-
ระบบจัดเก็บพลังงานแบตเตอรี่:คุณสมบัติอื่นๆ
ในสถานการณ์การใช้งานอื่นๆ หรือการวิเคราะห์ทางเศรษฐศาสตร์ แนวคิดต่างๆ เช่น พลังงานจำเพาะ (อัตราส่วนพลังงาน-ต่อ-มวล, Wh/kg), กำลังไฟฟ้าเฉพาะ (อัตราส่วนพลังงาน-ต่อ-มวล, kW/kg) และความหนาแน่นของพลังงานต่อหน่วยพื้นที่ (อัตราส่วนพลังงาน-ต่อ-พื้นที่, Wh/m²) ก็ถูกนำมาใช้เช่นกัน แนวคิดเหล่านี้เกี่ยวข้องกับการคำนวณต้นทุนการขนส่งของโครงการและข้อกำหนดการใช้ที่ดิน