O que é um sistema de armazenamento de energia?

O sistema de armazenamento de energia de bateria é um sistema de armazenamento de energia composto por baterias e conversores de tensão paralela, que tem a capacidade de ajustar e trocar rapidamente (saída ou entrada) de energia (com ou sem) com o sistema CA.

O armazenamento de energia por bateria de lítio pode efetivamente alcançar o gerenciamento do lado da demanda, suavizar a carga, reduzir picos e preencher vales e equilibrar efetivamente o uso de energia elétrica, melhorando assim a eficiência do uso de energia elétrica. É uma tecnologia importante para aliviar a crise energética atual e a poluição ambiental. Entre elas, o armazenamento de energia por bateria de lítio, especialmente o armazenamento de energia por bateria de fosfato de ferro-lítio, tem atraído cada vez mais atenção devido às suas características únicas. A importância para o futuro da humanidade, em dezembro de 2011, a Comissão Eletrotécnica Internacional (IEC) – < Livro Branco de Armazenamento de Energia Elétrica >, propôs três principais funções de aplicação do armazenamento de energia na rede elétrica: melhorar a qualidade da energia do usuário, fornecer energia de emergência em caso de falha de energia e lucrar com a diferença de preço da eletricidade entre o vale e o pico.

Armazenamento de bateria

A bateria de chumbo-ácido é a mais antiga tecnologia de armazenamento de energia de bateria de lítio utilizada pelos seres humanos. O tempo de desenvolvimento da bateria de chumbo-ácido é longo, portanto, a tecnologia é relativamente madura. O princípio da bateria de chumbo-ácido (VRLA) é simples: o eletrodo é composto principalmente de chumbo e seu óxido, e o eletrólito é uma solução de ácido sulfúrico, que realiza a rediscar energia por meio de reação química. As baterias de chumbo-ácido têm as seguintes vantagens: baixo preço, alta taxa de reciclagem, pequena autodescarga e bom desempenho de alta corrente. No entanto, o chumbo usado em baterias de chumbo-ácido é um metal pesado, que tem impacto no meio ambiente e no corpo humano. Além disso, as baterias de chumbo-ácido têm vida útil curta, manutenção frequente e baixas densidades de energia e potência, o que não atende à potência e capacidade. Cenários de armazenamento de energia em larga escala devem ser considerados ao mesmo tempo. Isso faz com que o desenvolvimento do armazenamento de energia de bateria de lítio na direção da tecnologia de armazenamento de energia não atinja um novo patamar.

Armazenamento de energia de bateria de lítio

O armazenamento de energia da bateria de chumbo-ácido apresenta muitos problemas, como alto investimento, vida útil curta, poluição do meio ambiente e danos ao corpo humano, enquanto o armazenamento de energia da bateria de fosfato de ferro-lítio (Armazenamento de energia LiFePO4) é um novo tipo de bateria secundária de alta energia que surgiu nos últimos anos.

O princípio da reação de intercalação/desintercalação eletroquímica é aplicado para realizar o movimento dos íons de lítio entre os eletrodos positivo e negativo. Este processo é essencialmente o processo de carga e descarga de corrente.

Baterias de lítio Caracterizam-se por alta densidade de armazenamento de energia, tamanho compacto, ausência de poluição, baixa taxa de autodescarga e alta velocidade de carga e descarga. Apresentam inúmeras vantagens, como boas características de potência, sendo amplamente valorizadas e bem recebidas pela população. Embora a bateria de lítio em si tenha algumas desvantagens, como o preço mais alto do que a bateria de chumbo-ácido, de um ponto de vista contábil abrangente, as baterias de lítio continuarão sendo uma direção importante para o desenvolvimento da tecnologia de armazenamento de energia no futuro. À medida que a tecnologia amadurece, o custo das baterias de lítio diminuirá.

Estrutura de composição da tecnologia de armazenamento de energia de bateria:

O sistema de armazenamento de energia consiste em bateria, componentes elétricos, suporte mecânico, sistema de aquecimento e resfriamento (sistema de gerenciamento térmico), conversor bidirecional de armazenamento de energia (PCS), sistema de gerenciamento de energia (EMS) e sistema de gerenciamento de baterias (BMS). As baterias são dispostas, conectadas e montadas em um módulo de bateria e, em seguida, fixadas e montadas no gabinete, juntamente com outros componentes, para formar um gabinete de bateria. A seguir, apresentamos as partes importantes.

O tipo de bateria de energia usado no sistema de armazenamento de energia é diferente da bateria de potência. Tomando como exemplo atletas profissionais, as baterias de potência são como velocistas. Elas têm bom poder explosivo e podem liberar alta potência em um curto período de tempo. Por outro lado, as baterias de energia são mais parecidas com as de corredores de maratona, com alta densidade de energia e podem fornecer maior tempo de uso com uma única carga.

Outra característica das baterias de energia é sua longa vida útil, o que é muito importante para sistemas de armazenamento de energia. A eliminação da diferença entre os picos diurnos e noturnos é o principal cenário de aplicação do sistema de armazenamento de energia, e o tempo de uso do produto afeta diretamente o rendimento do projeto.

Gerenciamento térmico: Se a bateria for comparada ao corpo do sistema de armazenamento de energia, o sistema de gerenciamento térmico é o "traje" do sistema de armazenamento de energia. Assim como as pessoas, as baterias precisam estar em uma faixa de temperatura confortável (23 a 25 °C) para funcionar com mais eficiência. Se a temperatura de operação da bateria exceder 50 °C, sua vida útil diminuirá rapidamente. Quando a temperatura estiver abaixo de -10 °C, a bateria entrará em modo de "hibernação" e não funcionará normalmente.

Pode-se observar, a partir dos diferentes desempenhos da bateria em altas e baixas temperaturas, que a vida útil e a segurança do sistema de armazenamento de energia em condições de alta temperatura serão bastante afetadas, enquanto o sistema de armazenamento de energia em condições de baixa temperatura será completamente afetado. A função do gerenciamento térmico é fornecer ao sistema de armazenamento de energia uma temperatura confortável, de acordo com a temperatura ambiente. Como resultado, a vida útil de todo o sistema pode ser estendida.

Sistema de gerenciamento de bateria

O sistema de gerenciamento de bateria pode ser considerado o comandante do sistema de bateria. É o elo entre a bateria e o usuário, principalmente para melhorar a taxa de utilização da bateria e evitar que ela seja sobrecarregada e descarregada. Quando duas pessoas estão na nossa frente, podemos facilmente dizer quem é mais alto e quem é mais gordo. Mas quando milhares de pessoas estão alinhadas na frente delas, o trabalho se torna impossível. É o trabalho do BMS lidar com essa coisa sem dificuldade. Parâmetros como "altura, baixo, gordo e fino" correspondem ao sistema de armazenamento de energia, que são três dados de tensão, corrente e temperatura. De acordo com o algoritmo complexo, o SOC (estado de carga) do sistema, o início e a parada do sistema de gerenciamento térmico, a detecção de isolamento do sistema e o equilíbrio entre as baterias podem ser inferidos.

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