Tin tức ngành
Hệ thống lưu trữ năng lượng của pin hoạt động bằng cách chuyển đổi năng lượng điện thành năng lượng hóa học được lưu trữ bên trong tế bào pin lưu trữ năng lượng , sau đó chuyển đổi trở lại thành điện năng sử dụng theo yêu cầu thông qua hệ thống quản lý pin, hệ thống chuyển đổi năng lượng và bộ biến tần. Trong quá trình sạc, nguồn điện xoay chiều đến từ lưới điện hoặc mảng năng lượng mặt trời được chuyển đổi thành DC và được đẩy vào các tế bào, nơi phản ứng hóa học sẽ lưu trữ năng lượng đó. Trong quá trình phóng điện, phản ứng đảo ngược, các tế bào giải phóng năng lượng dự trữ dưới dạng nguồn DC và bộ biến tần chuyển đổi năng lượng này trở lại thành dòng điện xoay chiều để sử dụng cho các thiết bị, hoặc lưới điện.
Phần còn lại của hướng dẫn này chia hệ thống thành các thành phần cốt lõi, giải thích cách tế bào pin lưu trữ năng lượng được nhóm thành các mô-đun và gói, đồng thời bao gồm các yếu tố thực tế quyết định mức độ hoạt động của hệ thống lưu trữ năng lượng pin trong suốt thời gian sử dụng của nó.
Các thành phần cốt lõi tạo nên hệ thống lưu trữ năng lượng pin
Hệ thống lưu trữ năng lượng bằng pin không phải là một thiết bị duy nhất mà là một tập hợp các phần cứng và phần mềm điều khiển phối hợp. Mỗi lớp có một công việc riêng biệt và hệ thống chỉ hoạt động tốt như liên kết yếu nhất của nó.
Pin lưu trữ năng lượng
Tế bào là khối xây dựng cơ bản nơi diễn ra quá trình lưu trữ năng lượng hóa học thực tế. Lithium sắt photphat, thường được viết tắt là LFP, đã trở thành lựa chọn hóa học chủ yếu cho việc lưu trữ cố định vì tính ổn định và tuổi thọ dài so với các hóa chất gốc niken cũ.
Mô-đun và gói pin
Các ô riêng lẻ được kết nối theo chuỗi và sắp xếp song song để tạo thành các mô-đun, sau đó các mô-đun được kết hợp thành các gói để đạt được điện áp và công suất mà dự án yêu cầu. Cấu trúc phân lớp này cho phép các nhà sản xuất mở rộng quy mô thiết kế tế bào cơ sở giống nhau từ một đơn vị dân cư nhỏ đến hệ thống công nghiệp cỡ container.
Hệ thống quản lý pin
Hệ thống quản lý pin, thường được rút ngắn thành BMS, liên tục theo dõi điện áp, dòng điện và nhiệt độ trên mọi ô trong gói. Nó bảo vệ hệ thống bằng cách ngừng sạc hoặc xả nếu một ô di chuyển ra ngoài giới hạn an toàn và nó cân bằng mức sạc giữa các ô để không có ô nào bị làm việc quá mức trong khi các ô khác không được sử dụng.
Hệ thống chuyển đổi điện và biến tần
Hệ thống chuyển đổi năng lượng quản lý dòng năng lượng giữa bộ pin và mạch điện bên ngoài, trong khi bộ biến tần xử lý việc chuyển đổi giữa nguồn DC được lưu trữ trong tế bào và nguồn AC được sử dụng bởi gia đình, nhà máy hoặc lưới điện.
Quản lý nhiệt
Các tế bào pin tạo ra nhiệt trong cả quá trình sạc và xả, và lượng nhiệt đó cần được loại bỏ đồng đều để ngăn ngừa lão hóa sớm. Các thiết kế làm mát bằng không khí lưu thông không khí xung quanh hoặc không khí được điều hòa trong gói, trong khi các thiết kế làm mát bằng chất lỏng lưu thông chất làm mát qua các tấm hoặc ống kín tiếp xúc trực tiếp với các tế bào, thường giữ nhiệt độ lan truyền khắp gói chặt chẽ hơn so với chỉ làm mát bằng không khí.
Đi theo con đường năng lượng thông qua chu kỳ sạc và xả đầy
Hiểu hệ thống lưu trữ năng lượng bằng pin là cách dễ dàng nhất bằng cách theo dõi những gì xảy ra với dòng điện khi nó di chuyển trong hệ thống theo từng hướng.
- Nguồn điện xoay chiều đến từ lưới điện, máy phát điện hoặc bộ biến tần năng lượng mặt trời sẽ đến hệ thống chuyển đổi nguồn điện.
- Hệ thống chuyển đổi nguồn sẽ chỉnh lưu nguồn AC đó thành nguồn DC phù hợp để sạc bộ pin.
- Hệ thống quản lý pin định tuyến dòng sạc đến các mô-đun đồng thời giám sát từng tế bào để giữ điện áp và nhiệt độ trong giới hạn vận hành an toàn.
- Năng lượng được lưu trữ nằm trong các tế bào cho đến khi lệnh phóng điện được kích hoạt, bằng chương trình đã lên lịch, tín hiệu lưới hoặc phát hiện mất điện.
- Trong quá trình phóng điện, các tế bào giải phóng nguồn DC, nguồn này sẽ quay trở lại hệ thống chuyển đổi nguồn và bộ biến tần để chuyển đổi thành nguồn AC có thể sử dụng cho tải được kết nối.
Tại sao hóa học tế bào quyết định hiệu suất trong thế giới thực
Không phải tất cả tế bào pin lưu trữ năng lượng hoạt động theo cách tương tự sau khi được lắp đặt và sự khác biệt về mặt hóa học thể hiện trực tiếp trong vòng đời, giới hạn an toàn và công suất sử dụng.
| Hóa học | Vòng đời đạt tới 80% công suất | Độ sâu xả điển hình |
|---|---|---|
| LiFePO4 (LFP) | 4.000 đến 6.000 chu kỳ | 80 đến 90 phần trăm |
| NMC lithium-ion | 1.500 đến 2.500 chu kỳ | 70 đến 85 phần trăm |
| Axit chì | 300 đến 700 chu kỳ | 50 phần trăm |
Các tế bào LFP thường có tuổi thọ gấp đôi đến gấp ba lần so với các tế bào NMC trước khi đạt tới 80% công suất ban đầu, đó là lý do chính khiến LFP trở thành lựa chọn mặc định cho việc lưu trữ năng lượng cố định thay vì cho các ứng dụng mật độ năng lượng cao như xe điện mà NMC vẫn giữ lợi thế.
Làm mát bằng không khí và làm mát bằng chất lỏng bên trong bộ pin
Thiết kế quản lý nhiệt có ảnh hưởng trực tiếp đến mức độ ổn định của hệ thống lưu trữ năng lượng pin trong suốt tuổi thọ định mức của nó, vì nhiệt độ không đồng đều trên một gói khiến một số tế bào xuống cấp nhanh hơn các tế bào khác.
Làm mát bằng chất lỏng cải thiện tính nhất quán như thế nào
Hệ thống làm mát bằng chất lỏng tuần hoàn chất làm mát thông qua các tấm hoặc ống kín tiếp xúc nhiệt trực tiếp với từng tế bào hoặc mô-đun, tản nhiệt đều thay vì dựa vào luồng không khí có thể khiến các túi tế bào ấm hơn các tế bào khác. Làm mát bằng chất lỏng có thể duy trì nhiệt độ trải đều trên bộ pin trong khoảng 3 độ C, so với mức chênh lệch từ 8 đến 15 độ C thường thấy trong các thiết kế làm mát bằng không khí.
Tại sao sự khác biệt lại quan trọng qua nhiều năm hoạt động
Sự chênh lệch nhiệt độ chặt chẽ hơn có nghĩa là các tế bào bên trong một gói có tuổi thọ gần như nhau, điều này làm giảm khả năng hỏng hóc sớm của từng tế bào và giúp toàn bộ gói duy trì công suất sử dụng được lâu hơn. Tính nhất quán này trở nên đặc biệt quan trọng khi quy mô dự án phát triển theo hướng lắp đặt megawatt giờ và gigawatt giờ, trong đó giá trị của tuổi thọ dịch vụ kéo dài được kết hợp thông qua khoản đầu tư vốn lớn hơn nhiều.
Quy mô hệ thống thay đổi mức độ ưu tiên thiết kế như thế nào
Công nghệ tế bào lõi tương tự hỗ trợ các danh mục sản phẩm rất khác nhau khi tăng hoặc giảm quy mô và mức độ ưu tiên sẽ thay đổi tùy thuộc vào vị trí của hệ thống trong phạm vi đó.
| Quy mô hệ thống | Phạm vi công suất điển hình | Ưu tiên thiết kế chính |
|---|---|---|
| Khu dân cư | 5 đến 20 kWh | Dấu chân nhỏ gọn, vận hành êm ái, lắp đặt đơn giản |
| Tủ thương mại và công nghiệp | 200 đến 400 kWh | Độ cạo tối đa, độ bền ngoài trời, vỏ được xếp hạng IP |
| Quy mô megawatt tiện ích và công nghiệp | MW-giờ sang gigawatt-giờ | Tuổi thọ dài, làm mát bằng chất lỏng, độ tin cậy ở quy mô lưới điện |
Công ty TNHH Công nghệ Năng lượng Ninh Ba Nxten thiết kế trên toàn bộ dòng sản phẩm này, sản xuất pin lưu trữ năng lượng, mô-đun, bộ pin và hệ thống hoàn chỉnh theo cấu trúc sản xuất tích hợp theo chiều dọc, cho phép chất lượng pin ổn định được thực hiện từ các gói dân dụng nhỏ cho đến triển khai ở quy mô công nghiệp và tiện ích.
Các tiêu chuẩn an toàn áp dụng cho pin lưu trữ năng lượng
Bởi vì hệ thống lưu trữ năng lượng bằng pin lưu trữ một lượng lớn năng lượng trong một không gian nhỏ gọn nên việc xác nhận an toàn là một phần cốt lõi của thiết kế hệ thống có trách nhiệm chứ không phải là một tiện ích bổ sung tùy chọn.
- IEC 62619 đặt ra các yêu cầu an toàn quốc tế đối với pin và pin lithium thứ cấp được sử dụng trong các ứng dụng cố định.
- UL 1973 là tiêu chuẩn chính của Hoa Kỳ dành cho hệ thống lưu trữ năng lượng pin cố định và động cơ, bao gồm các thử nghiệm lạm dụng như đoản mạch, sạc quá mức và sốc nhiệt.
- Chứng nhận UN 38.3 là bắt buộc đối với việc vận chuyển pin lithium bằng đường hàng không và các vấn đề đối với bất kỳ hệ thống nào cần vận chuyển quốc tế.
- Xếp hạng IP54 hoặc cao hơn cho biết khả năng bảo vệ chống bụi và nước bắn tung tóe, điều này rất quan trọng đối với bất kỳ gói hàng nào được lắp đặt ngoài trời.
Câu hỏi thường gặp về cách hoạt động của hệ thống lưu trữ năng lượng pin
Sự khác biệt giữa pin, mô-đun và gói
Một tế bào là đơn vị lưu trữ năng lượng riêng lẻ nhỏ nhất, một mô-đun là một nhóm các tế bào được nối nối tiếp và song song với nhau, và một gói là tập hợp hoàn chỉnh các mô-đun cùng với hệ thống quản lý pin, hệ thống dây điện và vỏ cần thiết để hoạt động như một bộ lưu trữ độc lập.
Tại sao hầu hết các hệ thống lưu trữ năng lượng pin hiện đại đều sử dụng tế bào LFP
Tế bào LFP kết hợp độ ổn định nhiệt mạnh mẽ với tuổi thọ chu kỳ dài, thường đạt 4.000 đến 6.000 chu kỳ trước khi giảm xuống 80% công suất ban đầu, điều này khiến chúng rất phù hợp với các hệ thống cố định ưu tiên tuổi thọ và độ an toàn thay vì mật độ năng lượng cao hơn mà các hóa chất khác cung cấp.
Hệ thống lưu trữ năng lượng bằng pin có hoạt động mà không cần ánh sáng mặt trời hoặc máy phát điện không
Có, sau khi được sạc, hệ thống lưu trữ năng lượng bằng pin có thể xả năng lượng được lưu trữ độc lập với bất kỳ nguồn phát điện đang hoạt động nào, đây chính xác là điều cho phép hệ thống cung cấp năng lượng cho ngôi nhà hoặc cơ sở trong thời gian mất điện lưới hoặc thời gian không sản xuất năng lượng mặt trời.
Hệ thống quản lý pin ngăn ngừa hư hỏng tế bào như thế nào
Hệ thống quản lý pin liên tục theo dõi điện áp, dòng điện và nhiệt độ ở cấp độ tế bào, đồng thời tự động ngắt quá trình sạc hoặc xả nếu có bất kỳ số đọc nào vượt ra ngoài phạm vi an toàn, đồng thời cân bằng điện tích giữa các tế bào để không có tế bào nào bị đẩy mạnh hơn phần còn lại của gói.
Làm mát bằng chất lỏng có cần thiết cho mọi hệ thống lưu trữ năng lượng của pin không
Không dành cho mọi hệ thống, vì các gói dân dụng nhỏ hơn thường hoạt động hiệu quả với khả năng làm mát bằng không khí, nhưng làm mát bằng chất lỏng ngày càng trở nên có giá trị khi quy mô hệ thống phát triển theo quy mô thương mại và công nghiệp, nơi việc kiểm soát nhiệt độ chặt chẽ hơn sẽ kéo dài tuổi thọ sử dụng một cách có ý nghĩa thông qua khoản đầu tư vốn lớn hơn nhiều.
