Повна система накопичення енергії акумулятора (БЕС) вимагає уваги до двох основних показників ефективності: один пов’язаний з ємністю зберігання енергії та використанням, тобто пов’язаний з ємністю; а інша пов'язана зі здатністю поповнювати або вивільняти енергію, тобто пов'язана з потужністю. Зв’язок між цими двома аспектами часто використовується, щоб розрізнити, чи є система зберігання енергії енерго-орієнтованою чи потужно-орієнтованою.
Ємність системи накопичення енергії акумулятора
Цей показник представляє теоретичну максимальну потужність енергії, яку може зберігати система зберігання, зазвичай виражену в кіловат-годинах (кВт·год) або мегават-годинах (МВт·год). Це один з найважливіших параметрів системи накопичення енергії; однак на його фактичну корисну ємність впливає глибина розряду акумулятора (DOD) і ефективність системи.
Ємність BESS (Система зберігання енергії батареї) підкреслює кількість енергії, яку можна вивести або використати, що відрізняється від визначення ємності батареї. Ємність батареї зазвичай означає ємність батареї за певних умов (швидкість розряду, температура, напруга з’єднання тощо) і вимірюється в ампер-годинах (Ah), що представляє інтеграл струму за час.
Система накопичення енергії батареї: Максимальна потужність системи
Максимальна потужність системи відображає максимальну зарядну та розрядну потужність системи накопичення енергії та зазвичай виражається в кіловатах (кВт) або мегаватах (МВт). Цей показник продуктивності визначається конструкцією всього основного ланцюга, включаючи батарею, ланцюг передачі постійного струму, PCS і підключення змінного струму, і навіть втратами під час роботи на максимальній потужності (ці втрати в основному будуть перетворені в тепло), що впливає на конструкцію системи контролю температури та іншого допоміжного обладнання. Системи зберігання енергії з однаковою ємністю можуть мати суттєво різні функціональні можливості через різницю в максимальній потужності; навіть одна й та сама система зберігання енергії матиме квадратичну різницю в ефективності через різні робочі рівні потужності.
Якщо параметр потужності є відносно великим порівняно з параметром потужності, наприклад 1 МВт/500 кВт·год, це називається системою накопичення енергії типу power-; і навпаки, якщо вона становить 500 кВт/1 МВт-год, це називається системою накопичення енергії-типу енергії. Тому іноді вводиться поняття часу, наприклад, перше позначається як 1 МВт/0,5 год, а останнє як 500 кВт/2 год.
Система зберігання енергії батареї: втрати енергії та ефективність
Ефективність системи зберігання енергії відображає втрати енергії під час процесу заряджання та розряджання. Його можна розуміти як відношення енергії, вивільненої системою, до енергії, яка в неї заряджається, також відоме як ефективність циклу. Ці втрати пов’язані не лише з технічним типом батареї накопичення енергії, але також залежать від електричних компонентів, таких як система перетворення електроенергії (PCS). У вузькому сенсі ефективність системи в першу чергу відображає втрати в головному ланцюзі під час заряджання та розряджання, від акумулятора, шини постійного струму, PCS і, нарешті, до трансформатора (якщо він є). Однак у практичних інженерних застосуваннях енергоспоживання допоміжного обладнання, такого як система контролю температури, часто включається в загальні втрати, що впливає на загальну ефективність.
Малюнок: співвідношення енергетичного балансу BESS
Система накопичення енергії батареї: кількість циклів
Кількість циклів заряду-розряду батареї визначає її термін служби. У системі накопичення енергії через високу вартість батареї її термін служби також визначає термін служби всієї системи. Погіршення терміну служби циклу призводить до збільшення внутрішнього опору, що, у свою чергу, збільшує втрати та виділення тепла, ще більше прискорюючи процес деградації. Крім того, часте перезаряджання та надмірне-розрядження спричиняють повторне розчинення та відкладення металевих речовин в електроліті, що також значно впливає на термін служби та безпеку батареї.
Для певного типу літій-{0}}іонної батареї кількість циклів під час заряджання 1C і розрядження 1C демонструє значні відмінності на різних глибинах розряду (DOD), як показано на малюнку.
Вартість акумуляторної системи накопичення енергії
Вартість систем зберігання енергії тісно пов’язана з потужністю системи, потужністю та робочим середовищем. Як правило, у системах накопичення енергії-типу вартість батарей становить відносно високу частку; у той час як у системах зберігання -силового типу вартість акумуляторів відносно нижча. Однак, у будь-якому випадку, вартість акумуляторної батареї наразі становить основну частину загальної вартості BESS і також буде основним напрямком зниження витрат у майбутньому.
Одиниця вартості може бути виражена як юань/кВт-год або юань/кВт, але жодна з них не відображає її значення повністю й точно. Тому під час обговорення конкретних проектів важливо уточнювати і потужність, і потужність одночасно.
Акумуляторна система накопичення енергії: вартість Час відгуку
Для BESS (батарейних систем накопичення енергії) як перетворення потужності, так і час відгуку знаходяться в діапазоні мілісекунд, що є достатнім для систем живлення. Саме в цьому BESS виділяється порівняно з іншими фізичними методами накопичення енергії, такими як махове накопичення енергії та насосно-{1}}акумулююча гідроелектростанція. Однак через обмеження щодо напруги, методів встановлення та ємності елемента батареї потужність і ємність одного блоку BESS є відносно обмеженими. Таким чином, у великомасштабних-енергетичних накопичувальних електростанціях, таких як електростанції, що складаються з десятків звичайних-систем накопичення енергії низької напруги 5 МВт/2 год, з’єднаних паралельно, вузьке місце в часі відгуку буде в основному обмежено методом зв’язку та механізмом планування. На це також впливатимуть такі функції, як координація живлення та придушення циркуляції струму між паралельними пристроями. Кінцевий час{10}}відповіді на рівні станції може складати сотні мілісекунд або навіть секунди. Звичайно, один блок BESS потужністю 5 МВт/2 год є лише гіпотетичним прикладом; Надмірне паралельне з'єднання акумуляторів саме по собі створює значні ризики для безпеки. Вирішення цієї проблеми потребує змін у методах групового контролю, а також проривів і застосування нових технологій систем накопичення енергії, таких як пряме з’єднання під високою-напругою.
Система накопичення енергії акумулятора: інші функції
В інших прикладних сценаріях або економічних аналізах також використовуються такі поняття, як питома енергія (співвідношення енергії-до-маси, Вт·год/кг), питома потужність (співвідношення--маси, кВт/кг) і щільність енергії на одиницю площі (співвідношення енергії-до-площі, Вт·год/м²). Ці поняття актуальні для розрахунку транспортних витрат проекту та вимог до землекористування.