Пълна система за съхранение на енергия от батерията (БЕС) изисква внимание към два основни показателя за ефективност: единият е свързан с капацитета за съхранение и използване на енергия, т.е. свързан с капацитета; а другият е свързан със способността за попълване или освобождаване на енергия, т.е. свързан със силата. Връзката между тези два аспекта често се използва, за да се разграничи дали системата за съхранение на енергия е енергийно-ориентирана или енергийно-ориентирана.
Капацитет на системата за съхранение на енергия на батерията
Този показател представлява теоретичния максимален енергиен капацитет, който една система за съхранение може да побере, обикновено изразен в киловат-часа (kWh) или мегават-часа (MWh). Това е един от най-важните параметри на системата за съхранение на енергия; действителният му използваем капацитет обаче се влияе от дълбочината на разреждане на батерията (DOD) и ефективността на системата.
Капацитетът на BESS (Battery Energy Storage System) подчертава количеството енергия, което може да бъде изведено или използвано, което е различно от определението за капацитет на батерията. Капацитетът на батерията обикновено се отнася до капацитета на батерията при определени условия (скорост на разреждане, температура, крайно напрежение и т.н.) и се измерва в ампер-часа (Ah), представляващи интеграла на тока във времето.
Система за съхранение на енергия на батерията: Максимална мощност на системата
Максималната мощност на системата отразява максималния капацитет за зареждане и разреждане на системата за съхранение на енергия и обикновено се изразява в киловати (kW) или мегавати (MW). Този индикатор за производителност се определя от дизайна на цялата основна верига, включително батерията, веригата за предаване на постоянен ток, PCS и AC връзката, и дори загубите по време на работа при максимална мощност (тези загуби ще се преобразуват главно в топлина), което се отразява на дизайна на системата за контрол на температурата и друго спомагателно оборудване. Системите за съхранение на енергия с еднакъв капацитет могат да имат значително различни функционалности поради разликите в максималната мощност; дори една и съща система за съхранение на енергия ще има квадратна разлика в ефективността поради различни нива на работна мощност.
Когато параметърът на мощността е сравнително голям в сравнение с параметъра на капацитета, като например 1 MW/500 kWh, това се нарича система за съхранение на енергия тип мощност-; обратно, ако е 500 kW/1 MWh, тя се нарича енергийна-система за съхранение на енергия. Поради това понякога се въвежда понятието време, като първото се обозначава като 1 MW/0,5 h, а второто като 500 kW/2 h.
Система за съхранение на енергия на батерията: Загуба на енергия и ефективност
Ефективността на системата за съхранение на енергия отразява загубата на енергия по време на процеса на зареждане и разреждане. Може да се разбира като съотношението на енергията, освободена от системата, към енергията, заредена в нея, известно също като ефективност на цикъла. Тази загуба не е свързана само с техническия тип на батерията за съхранение на енергия, но зависи и от електрически компоненти, като например системата за преобразуване на енергия (PCS). В тесен смисъл ефективността на системата отразява предимно загубите в главната верига по време на зареждане и разреждане, от батерията, DC шина, PCS и накрая до трансформатора (ако има такъв). Въпреки това, в практическите инженерни приложения, консумацията на енергия от спомагателното оборудване като системата за контрол на температурата често се включва в общата загуба, като по този начин се отразява на общата ефективност.
Фигура: Връзка на енергийния баланс на BESS
Система за съхранение на енергия на батерията: Брой цикли
Броят цикли на зареждане-разреждане на една батерия определя нейния живот. В една система за съхранение на енергия, поради високата стойност на батерията, нейният живот също определя продължителността на живота на цялата система. Влошаването на живота на цикъла води до увеличаване на вътрешното съпротивление, което от своя страна увеличава загубите и генерирането на топлина, като допълнително ускорява процеса на разграждане. Освен това честото презареждане и през-разреждане причинява многократно разтваряне и отлагане на метални вещества в електролита, което също значително влияе върху живота и безопасността на батерията.
За определен тип литиево-йонна батерия броят на циклите при условия на зареждане и разреждане 1C показва значителни разлики при различни дълбочини на разреждане (DOD), както е показано на фигурата.
Цената на системата за съхранение на енергия на батерията
Цената на системите за съхранение на енергия е тясно свързана с капацитета, мощността и работната среда на системата. Като цяло, в енергийни-системи за съхранение цената на батериите представлява относително висок дял; докато в захранващите-системи за съхранение цената на батериите е относително по-ниска. Въпреки това, във всеки случай, цената на батерията в момента съставлява основната част от общите разходи на BESS и също така ще бъде основната област за намаляване на разходите в бъдеще.
Разходната единица може да бъде изразена като юани/kWh или юани/kW, но нито едното не представя напълно и точно нейното значение. Ето защо е от съществено значение да се уточнят както капацитетът, така и мощността едновременно по време на обсъждането на конкретни проекти.
Система за съхранение на енергия на батерията: цена Време за реакция
За BESS (Системи за съхранение на енергия от батерии), както преобразуването на мощността, така и времето за реакция са в диапазона от милисекунди, което е достатъчно за приложения в енергийната система. Това е мястото, където BESS превъзхожда в сравнение с други методи за физическо съхранение на енергия, като съхранение на енергия с маховик и помпено{1}}акумулираща хидроенергия. Въпреки това, поради ограниченията в напрежението, методите на инсталиране и капацитета на батерията, мощността и капацитетът на единична единица BESS са относително ограничени. Следователно, в широкомащабни електроцентрали за съхранение на енергия, като такава, съставена от десетки конвенционални системи за съхранение на енергия с ниско- напрежение 5 MW/2h, свързани паралелно, затруднението във времето за реакция ще бъде ограничено предимно от метода на комуникация и механизма за планиране. Той също така ще бъде повлиян от функции като координация на мощността и потискане на циркулиращия ток между паралелните устройства. Крайното време за реакция-на ниво станция може да бъде стотици милисекунди или дори секунди. Разбира се, единичен 5MW/2h BESS модул е само хипотетичен пример; самото прекомерно паралелно свързване на батериите създава значителни рискове за безопасността. Решаването на този проблем изисква промени в методите за групов контрол и открития и приложения на нови технологии за системи за съхранение на енергия, като например директно свързване с високо{15}}напрежение.
Система за съхранение на енергия на батерията: Други функции
В други сценарии на приложение или икономически анализи се използват също понятия като специфична енергия (съотношение енергия-към-маса, Wh/kg), специфична мощност (съотношение-към{-маса, kW/kg) и енергийна плътност на единица площ (съотношение енергия-към{-площ, Wh/m²). Тези концепции са подходящи за изчисляване на транспортните разходи по проекта и изискванията за използване на земята.