Kompletan sustav za pohranu energije baterije (BESS) zahtijeva pozornost na dva glavna pokazatelja učinka: jedan koji se odnosi na kapacitet skladištenja energije i iskorištenje, tj. koji se odnosi na kapacitet; a drugi se odnosi na sposobnost nadoknade ili oslobađanja energije, tj. na snagu. Odnos između ta dva aspekta često se koristi za razlikovanje je li sustav za pohranu energije energetski-orijentiran ili-napajački.
Kapacitet sustava za pohranu energije baterije
Ova metrika predstavlja teoretski maksimalni energetski kapacitet koji sustav za pohranu može zadržati, obično izražen u kilovat-satima (kWh) ili megavat-satima (MWh). Ovo je jedan od najvažnijih parametara sustava za pohranu energije; međutim, na njegov stvarni iskoristivi kapacitet utječu dubina pražnjenja baterije (DOD) i učinkovitost sustava.
Kapacitet BESS (Battery Energy Storage System) naglašava količinu energije koja se može proizvesti ili iskoristiti, što se razlikuje od definicije kapaciteta baterije. Kapacitet baterije općenito se odnosi na kapacitet baterije pod određenim uvjetima (brzina pražnjenja, temperatura, napon završetka itd.) i mjeri se u amper-satima (Ah), predstavljajući integral struje tijekom vremena.
Sustav za pohranu energije baterije: Maksimalna snaga sustava
Maksimalna snaga sustava odražava maksimalni kapacitet punjenja i pražnjenja sustava za pohranu energije i općenito se izražava u kilovatima (kW) ili megavatima (MW). Ovaj pokazatelj učinka određen je dizajnom cijelog glavnog strujnog kruga, uključujući bateriju, strujni krug istosmjernog prijenosa, PCS i AC vezu, pa čak i gubitke tijekom rada pri maksimalnoj snazi (ti će se gubici uglavnom pretvoriti u toplinu), što utječe na dizajn sustava kontrole temperature i druge pomoćne opreme. Sustavi za pohranu energije s istim kapacitetom mogu imati značajno različite funkcionalnosti zbog razlika u maksimalnoj snazi; čak će isti sustav za pohranu energije doživjeti kvadratnu razliku u učinkovitosti zbog različitih razina radne snage.
Kada je parametar snage relativno velik u usporedbi s parametrom kapaciteta, kao što je 1 MW/500 kWh, to se naziva sustav za pohranu energije-tipa snage; obrnuto, ako je 500 kW/1 MWh, naziva se energetski-sustav za pohranu energije. Stoga se ponekad uvodi koncept vremena, kao što je prvo označeno kao 1 MW/0,5 h, a drugo kao 500 kW/2 h.
Sustav za pohranu energije baterije: gubitak energije i učinkovitost
Učinkovitost sustava za pohranu energije odražava gubitak energije tijekom procesa punjenja i pražnjenja. Može se shvatiti kao omjer energije koju je sustav oslobodio i energije koja je u njega unesena, također poznat kao učinkovitost ciklusa. Ovaj gubitak nije povezan samo s tehničkim tipom baterije za pohranu energije, već ovisi i o električnim komponentama kao što je sustav za pretvorbu energije (PCS). U užem smislu, učinkovitost sustava primarno odražava gubitke u glavnom krugu tijekom punjenja i pražnjenja, od baterije, DC sabirnice, PCS-a i na kraju do transformatora (ako postoji). Međutim, u praktičnim inženjerskim primjenama, potrošnja energije pomoćne opreme kao što je sustav kontrole temperature često je uključena u ukupni gubitak, što utječe na ukupnu učinkovitost.
Slika: BESS odnos energetske bilance
Sustav za pohranu energije baterije: Broj ciklusa
Broj ciklusa punjenja-pražnjenja baterije određuje njezin životni vijek. U sustavu za pohranu energije, zbog visoke vrijednosti baterije, njezin životni vijek također određuje životni vijek cijelog sustava. Smanjenje trajanja ciklusa dovodi do povećanja unutarnjeg otpora, što zauzvrat povećava gubitke i stvaranje topline, dodatno ubrzavajući proces razgradnje. Nadalje, često prekomjerno punjenje i prekomjerno-pražnjenje uzrokuju opetovano otapanje i taloženje metalnih tvari u elektrolitu, što također značajno utječe na vijek trajanja i sigurnost baterije.
Za određenu vrstu litij{0}}ionske baterije, broj ciklusa u uvjetima punjenja i pražnjenja 1C pokazuje značajne razlike pri različitim dubinama pražnjenja (DOD), kao što je prikazano na slici.
Cijena sustava za pohranu energije baterije
Trošak sustava za pohranu energije usko je povezan s kapacitetom sustava, snagom i radnim okruženjem. Općenito, u sustavima-pohranjivanja energije trošak baterija čini relativno visok udio; dok je u sustavima za pohranu-napajanja cijena baterija relativno niža. Međutim, u svakom slučaju, cijena paketa baterija trenutno čini glavni dio ukupnih troškova BESS-a, a bit će i primarno područje za smanjenje troškova u budućnosti.
Jedinica troška može se izraziti kao juan/kWh ili juan/kW, ali nijedno ne predstavlja potpuno i točno njezino značenje. Zbog toga je važno navesti i kapacitet i snagu istovremeno tijekom rasprava o određenim projektima.
Sustav za pohranu energije baterije: cijena Vrijeme odziva
Za BESS (Battery Energy Storage Systems), i pretvorba energije i vrijeme odziva su u rasponu milisekundi, što je dovoljno za aplikacije elektroenergetskog sustava. Ovo je ono gdje BESS briljira u usporedbi s drugim metodama fizičkog skladištenja energije kao što je skladištenje energije na zamašnjaku i pumpana-skladištenje hidroenergije. Međutim, zbog ograničenja u naponu, metodama instalacije i kapacitetu baterijskih ćelija, snaga i kapacitet jedne BESS jedinice relativno su ograničeni. Stoga, u velikim-elektranama za pohranu energije, kao što je ona sastavljena od desetaka konvencionalnih paralelno povezanih sustava-napona od 5MW/2h energije, usko grlo u vremenu odgovora prvenstveno će biti ograničeno metodom komunikacije i mehanizmom za raspored. Na njega će također utjecati funkcije kao što su koordinacija snage i potiskivanje cirkulirajuće struje među paralelnim uređajima. Vrijeme odgovora-na razini konačne stanice može iznositi stotine milisekundi ili čak sekundi. Naravno, jedna BESS jedinica od 5MW/2h samo je hipotetski primjer; sama pretjerana paralelna veza baterija predstavlja značajne sigurnosne rizike. Rješavanje ovog problema zahtijeva promjene u metodama grupne kontrole te otkrića i primjene novih tehnologija sustava za pohranu energije kao što je visoko{15}}naponsko izravno povezivanje.
Sustav za pohranu energije baterije: Ostale značajke
U drugim scenarijima primjene ili ekonomskim analizama također se koriste pojmovi kao što su specifična energija (omjer energije-na-mase, Wh/kg), specifična snaga (omjer-na{-mase, kW/kg) i gustoća energije po jedinici površine (omjer energije-na{-površini, Wh/m²). Ovi koncepti su relevantni za izračun troškova transporta projekta i zahtjeva za korištenjem zemljišta.