Зі зростанням попиту на енергію, розвиток технологій накопичення енергії став гарячою темою в галузі, на яку припадає 60% витрат на системи накопичення енергії, а акумуляторні батареї привернули широку увагу. Низьковольтні літієві акумуляторні батареї стають дедалі популярнішими як ефективне та надійне рішення для накопичення енергії.
1. Що таке низьковольтна літієва батарея для накопичення енергії?
Низьковольтний літієво-акумуляторний блок, як випливає з назви, поєднує в собі три поняття: «низька напруга», «літієва батарея» та «блок».
По-перше, що таке Пак?
Акумуляторний блок, також відомий як акумуляторний модуль, — це тип процесу упаковки, інкапсуляції та складання для виробництва акумуляторів. Він поєднує кілька окремих елементів паралельно та послідовно, утворюючи певну форму, яка називається блоком, відповідно до вимог замовника.
По-друге, що таке літієва батарея?
У сучасному секторі домогосподарств «фотоелектричні батареї + накопичення енергії» свинцево-кислотні та літій-іонні акумулятори є основою технології електрохімічного накопичення енергії, причому літій-іонні акумулятори є основою технології електрохімічного накопичення енергії. Очікується, що світова встановлена потужність електрохімічного накопичення енергії досягне 21,1 ГВт у 2021 році. З них літій-іонні акумулятори становили 93,9%, свинцево-кислотні акумулятори – 2,2%, натрієво-кислотні акумулятори – 2,0% та рідкострумові акумулятори – 1,2%. Порівняно зі свинцево-кислотними акумуляторами, літій-іонні акумулятори мають чудовий час циклу розрядки, щільність енергії, час відгуку та є екологічно чистими. У минулому високі витрати обмежували їх розвиток. В останні роки, з технологічним прогресом, витрати продовжують знижуватися, і літій-іонні акумулятори стануть основним напрямком розвитку в майбутньому.
Зрештою, що таке низьковольтний акумулятор?
Низьковольтні акумулятори зазвичай мають напругу в діапазоні 48-60 В, і під час використання їх не можна з’єднувати послідовно для збільшення напруги (тобто, незалежно від кількості акумуляторів, напруга завжди однакова). Низьковольтні акумулятори мають низькі вимоги до BMS, менше зазнають впливу дисбалансу акумуляторів, а технологія є більш зрілою, тому ціна також відносно низька.
Одинична напруга високовольтної батареї зазвичай становить 80-100 В, а якщо високовольтну батарею з’єднати послідовно для її посилення, то кінцева загальна напруга може бути збільшена приблизно до 400-600 В (для побутового зберігання). Високовольтна батарея в системі BMS має вищі технічні вимоги та вимоги до безпеки, тому ціна також вища.
Через високу щільність енергії високовольтних акумуляторних елементів їхні характеристики безпеки нижчі, ніж у низьковольтних акумуляторів, які відносно більш схильні до самозаймання або вибуху. Низьковольтні акумулятори можуть значно знизити ризики для безпеки під час транспортування, встановлення та використання. Що стосується ланцюга постачання, то обмежена пропозиція високовольтних акумуляторів на ринку ускладнює для покупців придбання високовольтних акумуляторів, які відповідають їхнім потребам, тоді як низьковольтні акумулятори CHISAGE ESS пропонують ширший вибір.
2. Складова структура низьковольтного літієво-акумуляторного блоку
Низьковольтний акумуляторний блок складається переважно з одного акумуляторного модуля, електричної системи, коробки та кількох основних частин системи BMS.
Порівнюючи акумулятор з людським тілом, акумуляторний модуль можна вважати серцем, яке відповідає за зберігання та вивільнення електричної енергії; електричну систему можна вважати артеріями, кровоносними судинами та нервовою системою, які безперервно постачають електричну енергію від акумулятора до кінцевих пристроїв та передають сигнали виявлення та керування в режимі реального часу; корпус можна вважати скелетом, який відіграє роль в опорі, протистоянні механічним впливам та захисті навколишнього середовища; а систему управління будівлею (BMS) можна вважати мозком, який відповідає за вимірювання таких параметрів, як напруга, струм, температура та інші параметри акумулятора.
3. Принцип та процес низьковольтної літієвої батареї для накопичення енергії
Основний принцип роботи низьковольтного літієво-акумуляторного блоку базується на електрохімічних властивостях окисно-відновних реакцій. Під час заряджання іони літію утворюють LiCoO2 або LiFePO4 у матеріалі позитивного електрода (наприклад, LiCoO2 або LiFePO4), тоді як одночасно в матеріалі негативного електрода (наприклад, графіті) іони літію мігрують з електроліту до металевого графіту та відновлюються до атомів літію. Після розряду іони літію повертаються до акумулятора у зворотному напрямку, утворюючи LiFePO4 або LiCoO2, та одночасно окислюються до іонів літію.
Низьковольтний літієвий акумулятор. Основний процес передового лазерного та ультразвукового зварювання поєднує два методи. Лазерне зварювання використовує лазерний промінь високої щільності енергії як джерело тепла, що призводить до високоефективного та точного методу зварювання. Ультразвукове зварювання використовує високочастотні вібраційні хвилі, що передаються на поверхні двох заготовок під тиском, викликаючи тертя на поверхнях обох заготовок та сплавлення між молекулярними шарами. Низьковольтний акумуляторний блок CHISAGE ESS використовує технологію лазерного зварювання, наразі використовуючи найкращий німецький лазер IPG, щоб уникнути ультразвукового тертя на поверхні зварювання, спричиненого пошкодженням запобіжного клапана, та є більш надійним.
4. Параметри та вибір низьковольтного літієво-акумуляторного блоку
Параметри низьковольтного літієво-акумуляторного блоку та вибір акумулятора тісно пов’язані з необхідністю врахування питань встановлення, електричних, безпекових та екологічних питань. Нижче наведено приклад низьковольтного літієво-акумуляторного блоку CE48100-W (51,2 В/100 Аг) від CHISAGE ESS, що ілюструє параметри, які слід враховувати під час вибору акумулятора:
Параметри встановлення
(1) Вага/розміри
CE48100-W важить 55 кг та має розміри 430×191,5×630 мм. Вибираючи акумуляторний блок, клієнти повинні враховувати несучу здатність підлоги або стіни та доступний простір для встановлення, а також те, чи будуть довжина, ширина та висота акумуляторної системи обмежені цим простором.
(2) Встановлення
Низьковольтні літієві батареї CHISAGE ESS доступні як у варіантах для підлогового, так і для настінного монтажу, що дозволяє вам вибрати правильний варіант, виходячи з ваших особистих уподобань та фактичної складності встановлення. CE48100-W підтримує обидва типи встановлення, а його простий та стильний дизайн підходить для широкого спектру сценаріїв.
(3) Ступінь захисту
Це вказує на здатність корпусу електрообладнання захищати від потрапляння сторонніх предметів (пилу, рідин тощо), причому чим вищий рівень захисту, тим кращий ефект. CE48100-W має клас захисту IP65, що є вищим рівнем захисту.
Електричні параметри
(1) Номінальна енергія
Вибір правильної ємності акумулятора – це складний процес. Окрім навантаження, потрібно також враховувати ємність зарядки та розрядки акумулятора, максимальну потужність інвертора, години роботи навантаження, конкретні сценарії застосування тощо. CE48100-W має номінальну ємність 5,12 кВт⋅год, що в основному задовольняє загальні потреби всієї родини в акумуляторному накопиченні енергії.
(2) Робоча напруга
Цей діапазон напруги має відповідати діапазону вхідної напруги акумулятора інвертора. Напруга, вища або нижча за діапазон напруги акумулятора інвертора, призведе до того, що акумуляторна система не зможе використовуватися з інвертором. Робочий діапазон напруги CE48100-W становить 40~58,4 В, що підходить для будь-якого домашнього інвертора-накопичувача енергії CHISAGE ESS.
(3) Максимальний струм заряду/розряду
Максимальний струм заряду/розряду, що підтримується системою акумулятора, визначає час заряду/розряду акумулятора. CE48100-W має максимальний струм заряду 50 А та максимальний струм розряду 100 А, тобто він підтримує зарядку 0,5 C та розрядку 1 C.
Параметри безпеки
(1) Тип літій-іонного акумулятора
Літій-іонні акумулятори в основному поділяються на літій-кобальтові, літій-марганцеві, літій-нікелеві, літій-залізо-фосфатні, літій-іонні тощо, залежно від різних матеріалів катода. З огляду на безпеку, стабільність та економічну ефективність, CE48100-W використовує більш стабільний та надійний літій-залізо-фосфатний акумулятор.
(2) Гарантія
Зверніть увагу на умови, тривалість та обсяг гарантії на акумулятор. Зазвичай на гарантії на акумулятор впливають два фактори: гарантійний термін та кількість циклів у межах заданої глибини розряду (DOD), причому перший цикл досягає гарантійного терміну. Наприклад, CE48100-W має 5-річну гарантію (розширену гарантію на 10 років) та кількість циклів 6000 при 80% DOD (глибини розряду). Якщо протягом 5-річного періоду перевищено 6000 циклів, гарантія втрачає чинність.
Параметри навколишнього середовища
(1) Діапазон температур
Зверніть увагу на діапазон температур навколишнього середовища, який підтримує акумулятор. Перевищення цього діапазону температур вплине на нормальне використання акумулятора. Акумулятор CE48100-W підтримує діапазон температур заряджання від 0 до 55 ℃ та діапазон температур розряджання від -20 до 55 ℃.
(2) Вологість
Для деяких вологих або високогірних районів зверніть увагу на цей параметр, діапазон вологості акумулятора CE48100-W становить 20~95% відносної вологості.
Крім того, слід враховувати й інші особливості низьковольтних акумуляторів, щоб забезпечити користувачам зручніший та комфортніший досвід користування. Наприклад, акумулятор CHISAGE ESS використовує акумулятори класу А з більшою корисною ємністю; він підтримує до 15 акумуляторів паралельно для задоволення потреб у розширенні ємності акумуляторів; він також підтримує автоматичне налаштування адреси BMS, що сумісно з ширшим спектром інверторів. Користувачі можуть зробити найбільш підходящий вибір на основі фактичних потреб, враховуючи різні функціональні можливості акумуляторів.
Система накопичення енергії на основі низьковольтних літієвих батарей має широкі перспективи застосування в новій енергетичній галузі. Вона особливо добре підходить для домашніх систем накопичення енергії та промислових/комерційних систем накопичення енергії, охоплюючи широкий спектр застосувань у будинках, офісах, торгових центрах, супермаркетах, лікарнях та інших багатосценарних застосуваннях. Її переваги, такі як висока безпека, тривалий термін служби та висока щільність енергії, роблять її важливою тенденцією в розвитку технології накопичення енергії. CHISAGE ESS продовжуватиме присвячувати себе дослідженню, розробці та застосуванню низьковольтних систем накопичення енергії на основі літієвих батарей, сприяючи розвитку нової енергетичної галузі.
