การจัดเก็บพลังงานแบตเตอรี่คืออะไร?

A ระบบจัดเก็บพลังงานแบตเตอรี่(BESS) คือระบบที่ใช้แบตเตอรี่เป็นตัวพากักเก็บพลังงานเพื่อจัดเก็บและปล่อยพลังงานไฟฟ้า สามารถกักเก็บพลังงานไฟฟ้าในช่วงระยะเวลาหนึ่งและจ่ายพลังงานไฟฟ้าในช่วงเวลาที่เหมาะสมตามความต้องการ มีฟังก์ชันต่างๆ เช่น การเปลี่ยนผ่านที่ราบรื่น การโกนสูงสุดและการเติมหุบเขา การควบคุมความถี่ และการควบคุมแรงดันไฟฟ้า

 

A ระบบจัดเก็บพลังงานแบตเตอรี่ประกอบด้วย: แบตเตอรี่ ชิ้นส่วนไฟฟ้า อุปกรณ์รองรับทางกล ระบบทำความร้อนและความเย็น (ระบบจัดการความร้อน) ระบบแปลงพลังงานแบบสองทิศทาง ระบบจัดการพลังงาน และระบบจัดการแบตเตอรี่

 

ในฐานะหนึ่งในเทคโนโลยีหลักสำหรับการจัดเก็บพลังงานใหม่ แบตเตอรี่เก็บพลังงานมีบทบาทสำคัญในการเพิ่มสัดส่วนการใช้พลังงานหมุนเวียน และรับประกันการทำงานที่ปลอดภัยและมีเสถียรภาพของระบบไฟฟ้า แบตเตอรี่ลิเธียม-ซึ่งเป็นส่วนประกอบสำคัญของการจัดเก็บพลังงานคือ "ศูนย์กลาง" ที่กำหนดความก้าวหน้าของการจัดเก็บพลังงานไฟฟ้าเคมี แบตเตอรี่ลิเธียม-ไอออนแบ่งออกเป็นแบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟตและแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนแบบไตรภาค-ตามวัสดุแคโทด ตลาดการจัดเก็บพลังงานส่วนใหญ่ถูกครอบงำโดยแบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟต การกำจัดความแตกต่างของช่วงกลางวัน-ช่วงกลางคืน-เป็นสถานการณ์การใช้งานหลักสำหรับระบบกักเก็บพลังงาน และเวลาการใช้งานของผลิตภัณฑ์ส่งผลโดยตรงต่อความสามารถในการทำกำไรของโครงการ หน่วยกักเก็บพลังงาน ซึ่งโดยทั่วไปหมายถึงแบตเตอรี่ เป็นอุปกรณ์พื้นฐานในระบบกักเก็บพลังงานที่ใช้ในการจัดเก็บและปล่อยพลังงานไฟฟ้า

โครงสร้างแบตเตอรี่:

วัสดุขั้วบวก: ส่วนของแบตเตอรี่ที่เกิดปฏิกิริยาออกซิเดชั่น วัสดุอิเล็กโทรดเชิงบวกทั่วไป ได้แก่ ลิเธียมโคบอลต์ออกไซด์ (LiCoO2), ลิเธียมเหล็กฟอสเฟต (LiFePO4) และโคบอลต์ออกไซด์ลิเธียมนิกเกิลแมงกานีส (NMC)

วัสดุอิเล็กโทรดเชิงลบ: ส่วนของแบตเตอรี่ที่เกิดปฏิกิริยาการรีดักชัน วัสดุอิเล็กโทรดเชิงลบทั่วไป ได้แก่ กราไฟท์ ซิลิคอน และดีบุก

• อิเล็กโทรไลต์: ตัวกลางสำหรับการขนส่งไอออนในแบตเตอรี่ อาจเป็นของเหลวหรือของแข็ง (อิเล็กโทรไลต์แข็ง) อิเล็กโทรไลต์ช่วยให้ไอออนเคลื่อนที่ระหว่างอิเล็กโทรดบวกและลบ เสร็จสิ้นกระบวนการชาร์จและการคายประจุ
• ตัวแยก: ตั้งอยู่ระหว่างอิเล็กโทรดบวกและลบ หน้าที่ของมันคือป้องกันการสัมผัสโดยตรงระหว่างอิเล็กโทรดบวกและลบ ซึ่งอาจทำให้เกิดการลัดวงจร ในขณะเดียวกันก็ปล่อยให้ไอออนผ่านได้
• ตัวสะสมกระแสไฟฟ้า: มักทำจากโลหะ (เช่นทองแดงและอลูมิเนียม) ใช้เพื่อถ่ายโอนกระแสไฟฟ้าจากเซลล์ไปยังวงจรภายนอก
• เคสแบตเตอรี่: โครงสร้างภายนอกของแบตเตอรี่ ใช้เพื่อปกป้องส่วนประกอบภายในและให้การสนับสนุนทางกล
• ระบบการจัดการแบตเตอรี่ (BMS): รับผิดชอบในการตรวจสอบและจัดการกระบวนการชาร์จและการคายประจุของแบตเตอรี่ เพื่อให้มั่นใจว่าแบตเตอรี่ทำงานอย่างปลอดภัย และเพิ่มประสิทธิภาพและอายุการใช้งานให้เหมาะสม

หลักการทำงานของแบตเตอรี่เก็บพลังงาน

ส่วนประกอบการจัดการความร้อน

• เซ็นเซอร์: เซ็นเซอร์อุณหภูมิ เซ็นเซอร์ความดัน ฯลฯ ใช้ในการตรวจสอบพารามิเตอร์ เช่น อุณหภูมิและความดันของแบตเตอรี่และสภาพแวดล้อมแบบเรียลไทม์
• หน่วยควบคุม: โดยทั่วไปแล้วจะเป็นไมโครคอนโทรลเลอร์หรือระบบคอมพิวเตอร์ ซึ่งควบคุมการทำงานของอุปกรณ์การจัดการความร้อนตามข้อมูลเซ็นเซอร์และอัลกอริธึมที่ตั้งไว้ล่วงหน้า
• อุปกรณ์ทำความเย็น:
• ระบบระบายความร้อนด้วยอากาศ: ประกอบด้วยพัดลม ช่องอากาศ เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน ฯลฯ กระจายความร้อนผ่านกระแสลม
• ระบบระบายความร้อนด้วยของเหลว: รวมถึงปั๊ม สารหล่อเย็น หม้อน้ำ แผ่นทำความเย็น ฯลฯ ระบายความร้อนผ่านการหมุนเวียนของสารหล่อเย็น
• อุปกรณ์ทำความร้อน: เช่น เครื่องทำความร้อนไฟฟ้า เครื่องทำความร้อนวัสดุแบบเปลี่ยนเฟส ฯลฯ ใช้ในการทำความร้อนแบตเตอรี่ในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิต่ำ-
• วัสดุฉนวน: ใช้เพื่อลดผลกระทบของสภาพแวดล้อมภายนอกต่ออุณหภูมิของแบตเตอรี่และรักษาเสถียรภาพของอุณหภูมิภายใน
• แอคชูเอเตอร์: เช่น วาล์ว ปั๊ม ฯลฯ ใช้ในการควบคุมการไหลของน้ำหล่อเย็นหรืออากาศ
• ตัวเชื่อมต่อ: รวมถึงท่อ สายเคเบิล ฯลฯ สำหรับเชื่อมต่อส่วนประกอบต่างๆ เพื่อให้มั่นใจว่าระบบทำงานได้ตามปกติ

หลักการทำงานการจัดการความร้อน

1. การตรวจสอบอุณหภูมิ: เซ็นเซอร์จะตรวจสอบอุณหภูมิของแบตเตอรี่และสภาพแวดล้อมอย่างต่อเนื่อง โดยส่งข้อมูลไปยังชุดควบคุม
2. การวิเคราะห์ข้อมูล: หน่วยควบคุมจะวิเคราะห์ข้อมูลเพื่อพิจารณาว่าจำเป็นต้องเปิดใช้งานอุปกรณ์ทำความเย็นหรือทำความร้อนหรือไม่
3. กระบวนการทำความเย็น:-Air Cooling: เมื่ออุณหภูมิสูงเกินเกณฑ์ที่ตั้งไว้ พัดลมจะเริ่มทำงานโดยดันอากาศผ่านพื้นผิวแบตเตอรี่เพื่อขจัดความร้อน - ระบบระบายความร้อนด้วยของเหลว: ปั๊มจะดันสารหล่อเย็นผ่านแผ่นทำความเย็นหรือสัมผัสกับแบตเตอรี่โดยตรง เพื่อดูดซับความร้อนก่อนจะไหลกลับไปยังหม้อน้ำเพื่อแลกเปลี่ยนความร้อน
4. กระบวนการทำความร้อน: ในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิต่ำ- อุปกรณ์ทำความร้อนจะทำงาน โดยปล่อยความร้อนผ่านพลังงานไฟฟ้าหรือวัสดุเปลี่ยนเฟสเพื่อเพิ่มอุณหภูมิของแบตเตอรี่
5. การควบคุมอุณหภูมิ: หน่วยควบคุมจะปรับความเข้มของการทำความเย็นหรือความร้อนตามข้อมูลเรียล- เพื่อให้แน่ใจว่าอุณหภูมิของแบตเตอรี่จะยังอยู่ในช่วงการทำงานที่เหมาะสมที่สุด
6. ความสม่ำเสมอในการกระจายความร้อน: ทางเดินลมหรือเส้นทางการไหลของน้ำหล่อเย็นที่ออกแบบมาอย่างดีช่วยให้มั่นใจได้ถึงการกระจายอุณหภูมิที่สม่ำเสมอภายในชุดแบตเตอรี่
7. การป้องกันความปลอดภัย: ระบบยังรวมถึงการป้องกันความร้อนเกิน การตรวจจับการรั่วไหล และฟังก์ชันความปลอดภัยอื่นๆ เพื่อป้องกันอันตรายด้านความปลอดภัยที่อาจเกิดขึ้น
8. การเพิ่มประสิทธิภาพอัจฉริยะ: ระบบการจัดการระบายความร้อนสมัยใหม่อาจรวมอัลกอริธึมปัญญาประดิษฐ์เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพกลยุทธ์การควบคุม ปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้พลังงาน และเพิ่มความเร็วในการตอบสนอง
9. การตรวจสอบระยะไกล: ระบบอาจรองรับฟังก์ชันการตรวจสอบและควบคุมระยะไกล ช่วยให้เจ้าหน้าที่บำรุงรักษาเข้าใจสถานะของระบบแบบเรียลไทม์และทำการปรับเปลี่ยนได้

ระบบการจัดการแบตเตอรี่ (BMS)

ระบบจัดการแบตเตอรี่ (BMS) เป็นองค์ประกอบหลักของระบบกักเก็บพลังงาน ซึ่งรับผิดชอบในการจัดการและตรวจสอบสถานะการทำงานของชุดแบตเตอรี่เพื่อให้มั่นใจในความปลอดภัย ความน่าเชื่อถือ และการทำงานที่มีประสิทธิภาพ ต่อไปนี้เป็นส่วนประกอบพื้นฐาน หลักการทำงาน และหน้าที่สำคัญของ BMS:

ระบบการจัดการแบตเตอรี่ (BMS): ส่วนประกอบพื้นฐาน

ส่วนประกอบฮาร์ดแวร์:

• เซ็นเซอร์: ใช้เพื่อตรวจสอบพารามิเตอร์ทางกายภาพของแบตเตอรี่ เช่น แรงดัน กระแส และอุณหภูมิ
• แผงวงจร: ประกอบด้วยแผงวงจรควบคุมหลักและแผงวงจรสื่อสารที่รับผิดชอบในการประมวลผลข้อมูลและการสื่อสาร
• หน่วยประมวลผล: หน่วยควบคุมหลักซึ่งวิเคราะห์และคำนวณสถานะของแบตเตอรี่และดำเนินกลยุทธ์การควบคุมที่เกี่ยวข้อง
• รีเลย์และวงจรป้องกัน: ใช้เพื่อตัดการเชื่อมต่อวงจรการชาร์จและการคายประจุของแบตเตอรี่ในสถานการณ์ที่ผิดปกติ เพื่อป้องกันแบตเตอรี่จากความเสียหาย
• อินเทอร์เฟซการสื่อสาร: ใช้สำหรับการสื่อสารข้อมูลกับระบบภายนอก (เช่น ระบบควบคุมยานพาหนะ เซิร์ฟเวอร์ ฯลฯ)

หลักการทำงานของระบบการจัดการแบตเตอรี่ (BMS):

1. การได้มาของข้อมูล: BMS รวบรวมพารามิเตอร์ของแบตเตอรี่ เช่น แรงดัน กระแส และอุณหภูมิแบบเรียลไทม์ผ่านเซ็นเซอร์
2. การประมวลผลข้อมูล: โปรเซสเซอร์จะประมวลผลข้อมูลที่ได้มา โดยคำนวณข้อมูลสำคัญ เช่น สถานะการชาร์จ/คายประจุของแบตเตอรี่ ความจุที่เหลืออยู่ และความต้านทานภายใน
3. การดำเนินการตามกลยุทธ์การควบคุม: ขึ้นอยู่กับผลการประมวลผลข้อมูล BMS ดำเนินกลยุทธ์การควบคุมที่เกี่ยวข้อง เช่น การปรับกระแสประจุ/คายประจุ และดำเนินการปรับสมดุลแบตเตอรี่
4. การสื่อสารและการตอบสนอง: BMS แลกเปลี่ยนข้อมูลกับระบบภายนอกผ่านอินเทอร์เฟซการสื่อสาร รับคำสั่งภายนอก และส่งข้อมูลสถานะแบตเตอรี่กลับไปยังระบบภายนอก

 

ตัวแปลงกักเก็บพลังงาน (PCS) สามารถเปรียบได้กับ "เครื่องชาร์จขนาดใหญ่" ซึ่งเป็นส่วนประกอบสำคัญในระบบกักเก็บพลังงาน มีความสามารถในการแปลงแบบสองทิศทางและมีบทบาทสำคัญในระบบ ช่วยให้เกิดการแปลงพลังงานและการไหลแบบสองทิศทางระหว่างแบตเตอรี่เก็บพลังงานและกริด สามารถแปลงไฟฟ้ากระแสตรง (DC) เป็นไฟฟ้ากระแสสลับ (AC) หรือในทางกลับกัน เพื่อตอบสนองความต้องการการชาร์จและการคายประจุของโครงข่ายของระบบกักเก็บพลังงาน PCS ทำหน้าที่เป็น "สะพาน" ในระบบกักเก็บพลังงาน โดยเชื่อมต่อแบตเตอรี่เก็บพลังงานและกริด เพื่อให้มั่นใจว่าการทำงานของระบบมีประสิทธิภาพและมีเสถียรภาพ

 

ระบบการจัดการพลังงาน (EMS) เป็นองค์ประกอบสำคัญของระบบกักเก็บพลังงาน มีหน้าที่รับผิดชอบในการติดตาม ควบคุม และเพิ่มประสิทธิภาพการไหลของพลังงานและประสิทธิภาพการดำเนินงานของทั้งระบบ

"ทางออกที่ดีมาจากการออกแบบระดับบนสุด- และระบบที่ดีก็มาจาก EMS" ซึ่งเน้นย้ำถึงความสำคัญของ EMS ในระบบกักเก็บพลังงาน

EMS มีอยู่เพื่อรวบรวมข้อมูลจากระบบย่อยทั้งหมดภายในระบบกักเก็บพลังงาน ตรวจสอบการทำงานของระบบโดยรวมอย่างครอบคลุม และทำการตัดสินใจที่เกี่ยวข้องเพื่อให้แน่ใจว่าการทำงานของระบบปลอดภัย EMS จะอัปโหลดข้อมูลไปยังระบบคลาวด์ ซึ่งเป็นเครื่องมือในการปฏิบัติงานสำหรับเจ้าหน้าที่ฝ่ายจัดการส่วนหลัง-ของผู้ปฏิบัติงาน ในขณะเดียวกัน EMS มีหน้าที่รับผิดชอบในการโต้ตอบโดยตรงกับผู้ใช้ เจ้าหน้าที่บำรุงรักษาผู้ใช้สามารถใช้ EMS เพื่อดูการทำงานแบบเรียลไทม์-ของระบบกักเก็บพลังงานและดำเนินการตรวจสอบ