Teollisuuden uutisia
Akun energian varastointijärjestelmä toimii muuntamalla sähköenergiaa sisällä varastoituneeksi kemialliseksi energiaksi energiaa varastoivia akkukennoja , muuntaa sen sitten takaisin käyttökelpoiseksi sähköksi tarpeen mukaan akunhallintajärjestelmän, tehonmuuntojärjestelmän ja invertterin avulla. Latauksen aikana verkosta tai aurinkopaneelista tuleva vaihtovirta muunnetaan DC:ksi ja työnnetään kennoihin, joissa kemiallinen reaktio varastoi tämän energian. Purkauksen aikana reaktio kääntyy päinvastaiseksi, kennot vapauttavat varastoitua energiaa tasavirtalähteenä ja invertteri muuntaa sen takaisin vaihtovirtaan laitteiden, laitteiden tai verkon käyttöön.
Loput tästä oppaasta jakavat järjestelmän ydinkomponentteihinsa ja selittää kuinka energiaa varastoivia akkukennoja on ryhmitelty moduuleiksi ja pakkauksiksi, ja se kattaa käytännön tekijät, jotka määrittävät kuinka hyvin akkuenergian varastointijärjestelmä toimii sen käyttöiän aikana.
Akkuenergian varastointijärjestelmän ydinkomponentit
Akkuenergian varastointijärjestelmä ei ole yksittäinen laite, vaan koordinoitu pino laitteistoja ja ohjausohjelmistoja. Jokaisella kerroksella on oma tehtävänsä, ja järjestelmä toimii vain yhtä hyvin kuin sen heikoin lenkki.
Energiaa varastoivat akkukennot
Kenno on perusrakennuspalikka, jossa varsinainen kemiallisen energian varastointi tapahtuu. Litiumrautafosfaatista, yleisesti lyhennettynä LFP, on tullut hallitseva kemiallinen valinta kiinteässä varastoinnissa sen stabiiliuden ja pitkän käyttöiän vuoksi vanhoihin nikkelipohjaisiin kemikaaleihin verrattuna.
Akkumoduulit ja -paketit
Yksittäiset kennot kytketään sarjaan ja rinnan moduulien muodostamiseksi, ja moduulit yhdistetään sitten paketeiksi, jotta saavutetaan projektin vaatima jännite ja kapasiteetti. Tämän kerrosrakenteen ansiosta valmistajat voivat skaalata saman peruskennomallin pienestä asuinyksiköstä konttikokoiseen teollisuusjärjestelmään.
Akun hallintajärjestelmä
Akunhallintajärjestelmä, joka yleensä lyhennetään BMS:ksi, seuraa jatkuvasti jännitettä, virtaa ja lämpötilaa pakkauksen jokaisessa kennossa. Se suojaa järjestelmää pysäyttämällä latauksen tai purkamisen, jos kenno siirtyy turvallisten rajojen ulkopuolelle, ja se tasapainottaa lataustasot kennojen välillä, jotta yksikään kenno ei joudu ylikuormitukseen, kun taas toiset jäävät vajaakäytöksi.
Tehonmuuntojärjestelmä ja invertteri
Tehonmuunnosjärjestelmä hallitsee energian virtausta akun ja ulkopuolisen sähköpiirin välillä, kun taas invertteri hoitaa muunnoksen kennoihin varastoidun tasavirtasähkön ja kodeissa, tehtaissa tai verkossa käyttämän vaihtovirran välillä.
Lämmönhallinta
Akkukennot tuottavat lämpöä sekä latauksen että purkauksen aikana, ja tämä lämpö on poistettava tasaisesti ennenaikaisen ikääntymisen estämiseksi. Ilmajäähdytteiset mallit kierrättävät ympäröivää tai ilmastoitua ilmaa pakkauksen poikki, kun taas nestejäähdytteiset mallit kierrättävät jäähdytysnestettä suljettujen levyjen tai putkien kautta, jotka ovat suorassa kosketuksessa kennojen kanssa, mikä yleensä pitää tiukemman lämpötilan jakautuneena pakkauksessa kuin pelkkä ilmajäähdytys.
Energiapolun seuraaminen täyden lataus- ja purkaussyklin läpi
Akun energian varastointijärjestelmän ymmärtäminen on helpointa seuraamalla, mitä sähkölle tapahtuu sen liikkuessa järjestelmän läpi joka suuntaan.
- Verkosta, generaattorista tai aurinkoinvertteristä tuleva vaihtovirta saavuttaa virranmuuntojärjestelmän.
- Tehonmuuntojärjestelmä tasaa tämän vaihtovirran tasavirraksi, joka sopii akun lataamiseen.
- Akunhallintajärjestelmä ohjaa latausvirran moduuleille ja valvoo jokaista kennoa jännitteen ja lämpötilan pitämiseksi turvallisissa käyttörajoissa.
- Varastoitu energia istuu kennoissa, kunnes purkauskomento laukeaa joko ajoitetun ohjelman, verkkosignaalin tai sähkökatkon havaitsemisen kautta.
- Purkauksen aikana kennot vapauttavat tasavirtaa, joka kulkee takaisin tehonmuuntojärjestelmän ja invertterin kautta muuntaakseen käyttökelpoiseksi vaihtovirtalähteeksi kytketylle kuormalle.
Miksi solukemia määrittää todellisen suorituskyvyn?
Ei kaikki energiaa varastoivia akkukennoja käyttäytyvät samalla tavalla asennuksen jälkeen, ja kemialliset erot näkyvät suoraan käyttöiässä, turvamarginaalissa ja käyttökapasiteetissa.
| Kemia | Kiinnitä käyttöikä 80 prosenttiin | Tyypillinen purkaussyvyys |
|---|---|---|
| LiFePO4 (LFP) | 4000-6000 sykliä | 80-90 prosenttia |
| NMC litium-ioni | 1500-2500 sykliä | 70-85 prosenttia |
| Lyijy-happo | 300-700 sykliä | 50 prosenttia |
LFP-solut tarjoavat yleensä suunnilleen kaksinkertaisen tai kolminkertaisen NMC-solujen eliniän ennen kuin ne saavuttavat 80 prosenttia alkuperäisestä kapasiteetistaan, mikä on tärkein syy, miksi LFP:stä on tullut oletusvalinta kiinteässä energian varastoinnissa sen sijaan, että sitä käytetään korkean energiatiheyden sovelluksissa, kuten sähköajoneuvoissa, joissa NMC:llä on edelleen etumatka.
Ilmajäähdytys vs. nestejäähdytys akun sisällä
Lämmönhallintasuunnittelulla on suora vaikutus siihen, kuinka tasaisesti akkuenergian varastointijärjestelmä toimii koko nimelliskäyttöikänsä ajan, koska akun epätasainen lämpö aiheuttaa joidenkin kennojen hajoamisen nopeammin kuin toiset.
Kuinka nestejäähdytys parantaa johdonmukaisuutta
Nestejäähdytteinen järjestelmä kierrättää jäähdytysnestettä suljettujen levyjen tai putkien läpi, jotka pysyvät suorassa lämpökosketuksessa jokaisen kennon tai moduulin kanssa, jolloin lämpö poistuu tasaisesti sen sijaan, että se luottaisi ilmavirtaukseen, joka voi jättää kennojen taskut lämpimämmiksi kuin muut. Nestejäähdytys voi pitää lämpötilan jakautuneena akun välillä noin 3 celsiusasteessa verrattuna ilmajäähdytteisissä malleissa yleisesti havaittuun 8-15 celsiusasteeseen.
Miksi erolla on merkitystä vuosien toiminnan aikana
Tiukempi lämpötilaero tarkoittaa, että pakkauksen sisällä olevat solut vanhenevat lähempänä samaa nopeutta, mikä vähentää yksittäisten solujen varhaisen epäonnistumisen todennäköisyyttä ja auttaa kokonaispakkausta säilyttämään käyttökapasiteetin pidempään. Tämä johdonmukaisuus tulee erityisen tärkeäksi, kun projektien mittakaava kasvaa kohti megawattitunti- ja gigawattituntiasennuksia, joissa pidennetyn käyttöiän arvo yhdistyy paljon suuremmalla pääomasijoituksella.
Miten Järjestelmän mittakaava muuttaa suunnittelun prioriteetteja
Sama ydinkennoteknologia tukee hyvin erilaisia tuoteluokkia, kun niitä on skaalattu ylös- tai alaspäin, ja prioriteetit vaihtelevat sen mukaan, missä järjestelmässä kyseisellä alueella on.
| System Scale | Tyypillinen kapasiteettialue | Ensisijainen suunnittelun prioriteetti |
|---|---|---|
| Asuin | 5-20 kWh | Pieni koko, hiljainen toiminta, yksinkertainen asennus |
| Kaupallinen ja teollinen kaappi | 200-400 kWh | Huippuparranajo, kestävyys ulkona, IP-luokiteltu kotelo |
| Sähkö- ja teollisuuskäyttöön tarkoitettu megawattimittakaava | Megawattitunnista gigawattituntiin | Pitkä käyttöikä, nestejäähdytys, verkkotason luotettavuus |
Ningbo Nxten Energy Technology Co., Ltd suunnittelee tämän täyden valikoiman ja tuottaa energiaa varastoivia akkukennoja, moduuleja, akkupaketteja ja kokonaisia järjestelmiä vertikaalisesti integroidussa valmistusrakenteessa, joka mahdollistaa tasaisen solujen laadun siirtämisen pienistä asuinrakennuksista teollisuus- ja laitosmittakaavaisiin käyttöönotuksiin.
Energiaa varastoivia akkukennoja koskevat turvallisuusstandardit
Koska akkuenergian varastointijärjestelmä varastoi suuren määrän energiaa kompaktiin tilaan, turvallisuuden validointi on vastuullisen järjestelmän suunnittelun ydinosa eikä valinnainen lisäosa.
- IEC 62619 asettaa kansainväliset turvallisuusvaatimukset toissijaisille litiumkennoille ja akuille, joita käytetään kiinteissä sovelluksissa.
- UL 1973 on Yhdysvaltojen ensisijainen standardi kiinteille ja moottoreille akkujen energian varastointijärjestelmille, ja se kattaa väärinkäyttötestaukset, kuten oikosulku-, ylilataus- ja lämpöshokit.
- UN 38.3 -sertifikaatti vaaditaan litiumakkujen lentokuljetuksiin ja kaikkiin järjestelmiin, jotka on lähetettävä kansainvälisesti.
- IP54-luokitus tai korkeampi osoittaa suojan pölyltä ja roiskevedeltä, mikä on tärkeää kaikille ulkona asennetuille pakkauksille.
Usein kysyttyjä kysymyksiä akkuenergian varastointijärjestelmien toiminnasta
Mitä eroa on akkukennon, moduulin ja paketin välillä
Kenno on pienin yksittäinen energian varastointiyksikkö, moduuli on joukko kennoja, jotka on kytketty yhteen sarjaan ja rinnan, ja paketti on täydellinen moduulikokonaisuus sekä akunhallintajärjestelmä, johdotus ja kotelo, joita tarvitaan toimimaan erillisenä varastoyksikkönä.
Miksi useimmat nykyaikaiset akkuenergian varastointijärjestelmät käyttävät LFP-kennoja?
LFP-kennoissa yhdistyy vahva lämpöstabiilius ja pitkä käyttöikä, jotka saavuttavat tyypillisesti 4 000–6 000 sykliä ennen kuin ne putoavat 80 prosenttiin alkuperäisestä kapasiteetista, mikä tekee niistä hyvin kiinteitä järjestelmiä, joissa etusijalle asetetaan pitkäikäisyys ja turvallisuus muiden kemikaalien tarjoaman korkeamman energiatiheyden sijaan.
Toimiiko akkuenergian varastointijärjestelmä ilman auringonvaloa tai generaattoria
Kyllä, kun akkuenergian varastointijärjestelmä on ladattu, se voi purkaa varastoitua energiaa riippumatta aktiivisesta tuotantolähteestä, mikä mahdollistaa juuri sen, että se voi antaa virtaa kodille tai laitokselle verkkokatkon aikana tai ajanjaksona, jolloin aurinkoenergiaa ei tuota.
Kuinka akunhallintajärjestelmä estää kennojen vaurioitumisen?
Akunhallintajärjestelmä tarkkailee jatkuvasti jännitettä, virtaa ja lämpötilaa kennotasolla ja keskeyttää latauksen tai purkamisen automaattisesti, jos jokin lukema siirtyy turvallisen alueen ulkopuolelle, samalla kun se tasapainottaa latausta kennojen välillä, jotta yksittäinen kenno ei työntyisi kovemmin kuin muu pakkaus.
Onko nestejäähdytys välttämätön jokaisessa akkuenergian varastointijärjestelmässä
Ei kaikille järjestelmille, koska pienemmät asuinrakenteet toimivat usein riittävästi ilmajäähdytyksen kanssa, mutta nestejäähdytyksestä tulee yhä arvokkaampaa, kun järjestelmän koko kasvaa kohti kaupallista ja teollista mittakaavaa, jossa tiukempi lämpötilan säätö pidentää merkittävästi käyttöikää paljon suuremmalla pääomasijoituksella.
