Вопросы и ответы о системах накопления электроэнергии

Аккумуляторная система накопления электроэнергии (BESS) хранит электрическую энергию в перезаряжаемых аккумуляторах и отдаёт её, когда требуется электроснабжение.

Типовая система накопления электроэнергии включает несколько основных компонентов:

• Аккумуляторные модули, накапливающие электрическую энергию
• Система управления аккумуляторной батареей (BMS), контролирующая работу батареи
• Система преобразования электроэнергии (PCS или инвертор), преобразующая постоянный ток в переменный
• Система управления энергией (EMS), управляющая зарядом и разрядом
• Оборудование электрической защиты и распределения электроэнергии

Система накапливает электроэнергию от солнечных панелей или электросети и использует её позже, когда потребление возрастает или возобновляемая генерация недоступна.

Системы накопления электроэнергии широко применяются в различных условиях.

Применение в жилых объектах

• Увеличение собственного потребления солнечной электроэнергии
• Резервное электроснабжение при отключениях
• Снижение счетов за электроэнергию

Применение на коммерческих и промышленных объектах

• снижение пиков потребления мощности
• Снижение платы за пиковую мощность
• Резервное электроснабжение критически важного оборудования
• Применение на уровне энергосистемы

Стабилизация энергосистемы

• интеграция возобновляемых источников энергии
• регулирование частоты

• Накопление энергии играет важную роль в повышении энергоэффективности и надёжности электросети. 
  

Система накопления солнечной электроэнергии работает в три основных этапа.

Генерация электроэнергии

Солнечные панели вырабатывают электроэнергию днём.

Накопление энергии

Избыточная электроэнергия, которая не используется сразу, накапливается в батарее.

Использование энергии

Когда солнечная генерация снижается, например ночью или в облачную погоду, накопленная энергия используется для питания дома или объекта.

Инвертор и EMS координируют весь процесс для стабильной работы системы.

Да. Системы накопления электроэнергии могут работать с разными источниками энергии.

Аккумуляторы можно заряжать от:

• Электроэнергия из внешней электросети
• Дизельные или газовые генераторы
• Ветровые энергосистемы
• Другие возобновляемые источники энергии

Такая гибкость позволяет использовать аккумуляторные системы как в сетевых, так и в автономных энергетических решениях.

Да, но это зависит от конфигурации системы.

Если в системе используется гибридный или автономный инвертор, аккумулятор может автоматически обеспечивать электроснабжение при отключении электросети.

В большинстве установок система питает основные нагрузки, например:

Освещение, холодильники, интернет-оборудование, охранные системы

Это обеспечивает работу критически важных приборов при отключениях электросети.

Продолжительность резервного питания зависит от трёх основных факторов:

• Энергоёмкость батареи (kWh)
• Потребление электроэнергии домохозяйством
• Количество одновременно работающих приборов

Например:

Аккумуляторная батарея 10 kWh обычно может питать основные домашние нагрузки в течение 8–12 часов.

Если используется меньше приборов, резервное питание может длиться дольше. Для резервного электроснабжения всего дома обычно требуется большая энергоёмкость батарей.

LiFePO4 (литий-железо-фосфатная технология) — тип электрохимической системы литий-ионных аккумуляторов, известный высокой безопасностью, длительным циклическим ресурсом и термической стабильностью.

По сравнению с другими электрохимическими системами литиевых аккумуляторов аккумуляторы GeePower LiFePO4 обеспечивают:

• Высокий уровень безопасности
• Длительный срок службы (до 6000+ циклов)
• Высокий уровень безопасности
• Стабильная работа при постоянном циклировании

Благодаря этим характеристикам аккумуляторы LiFePO4 широко применяются для накопления солнечной электроэнергии, домашних энергосистем и коммерческих аккумуляторных установок. 

 Аккумуляторы LiFePO4 имеют ряд преимуществ по сравнению с другими аккумуляторными технологиями.

Основные преимущества:

• Длительный срок службы, обычно более 4000 циклов заряда
• Высокая безопасность благодаря стабильной химической структуре
• Высокая эффективность заряда и разряда
• Низкие требования к обслуживанию

Эти преимущества делают аккумуляторы LiFePO4 одним из наиболее надёжных вариантов для долгосрочного накопления энергии.

Степень заряженности (SOC) показывает оставшуюся энергию в аккумуляторе.

Показатель выражается в процентах.

Например:

SOC 100% означает, что аккумулятор полностью заряжен

SOC 50% означает, что в аккумуляторе осталась половина энергии

BMS непрерывно рассчитывает SOC по данным о напряжении, токе и температуре для оценки доступной энергии.

Степень работоспособности аккумулятора (SOH) характеризует его общее состояние относительно исходных рабочих характеристик.

По мере старения аккумуляторов их ёмкость постепенно уменьшается, а внутреннее сопротивление увеличивается.

SOH помогает определить:

• Оставшийся срок службы аккумулятора
• Снижение рабочих характеристик со временем

• Мониторинг SOH важен для долгосрочного управления аккумулятором.
  

Литиевые аккумуляторы всё чаще заменяют традиционные свинцово-кислотные благодаря существенным преимуществам по рабочим характеристикам.

По сравнению со свинцово-кислотными литиевые аккумуляторы обеспечивают:

• Значительно более длительный срок службы
• Более высокая энергоэффективность
• Большая полезная ёмкость
• Меньшие требования к обслуживанию

Хотя первоначальная стоимость литиевых аккумуляторов выше, благодаря более длительному сроку службы они часто оказываются экономичнее в долгосрочной перспективе. 

Да. Аккумуляторы LiFePO4 не имеют эффекта памяти, поэтому их можно заряжать в любое время без повреждения аккумулятора.

Это позволяет выполнять подзарядку в технологические перерывы, поддерживая благоприятный уровень заряда аккумулятора.

Да.

Аккумуляторные системы GeePower рассчитаны на параллельное подключение для наращивания ёмкости.

Энергоёмкость системы можно легко увеличить, добавив аккумуляторные модули.

Система управления аккумуляторной батареей (BMS) — это электронная система контроля и управления работой аккумуляторной батареи.

Основные функции:

• Контроль напряжения ячеек
• Мониторинг температуры
• защита от перезаряда
• защита от переразряда
• Защита от короткого замыкания
• балансировка ячеек
• Расчёт степени заряженности (SOC)
• Обмен данными с внешними системами

Типовая BMS обеспечивает несколько функций защиты, включая:

• Защита от перезаряда
• защита от переразряда
• защита от сверхтока
• Защита от короткого замыкания
• защита от перегрева

Эти меры защиты помогают обеспечить безопасность и надёжность аккумулятора.

Да. Большинство современных систем накопления энергии имеют модульную конструкцию с возможностью масштабирования.

Энергоёмкость системы можно увеличивать, добавляя аккумуляторные модули или стойки без замены всей системы.

Такой подход позволяет расширять систему по мере роста энергопотребления.

Призматические ячейки и ячейки в мягком корпусе — два разных конструктивных типа литий-ионных аккумуляторов:

Призматические ячейки:

• Форма: призматические ячейки имеют прямоугольную или квадратную форму, напоминающую традиционную аккумуляторную ячейку.
• Конструкция: обычно они имеют жёсткий внешний корпус из металла или пластика, обеспечивающий механическую устойчивость.
• Конструкция: в призматических ячейках электроды, сепараторы и электролиты образуют многослойную структуру.
• Применение: они широко используются в потребительской электронике — ноутбуках, планшетах и смартфонах, а также в электромобилях и сетевых системах накопления электроэнергии.

Ячейки в мягком корпусе:

• Форма: ячейки в мягком корпусе имеют гибкую плоскую конструкцию, напоминающую тонкий лёгкий пакет.
• Конструкция: слои электродов, сепараторов и электролитов помещены в гибкий ламинированный пакет или оболочку из алюминиевой фольги.
• Конструкция: ячейки в мягком корпусе иногда называют «плоскими ячейками со слоистым пакетом», поскольку их электроды уложены слоями.
• Применение: ячейки в мягком корпусе широко используются в портативной электронике — смартфонах, планшетах и носимых устройствах — благодаря компактности и малой массе.

Они также используются в электромобилях и системах накопления энергии. Основные различия между призматическими ячейками и ячейками в мягком корпусе связаны с формой, конструкцией и гибкостью. При этом оба типа работают на основе одних и тех же принципов литий-ионной электрохимической системы. Выбор зависит от требований к пространству, ограничений по массе, условий применения и производственных факторов.​

Да. Системы накопления электроэнергии часто интегрируются с дизель-генераторами в гибридных микросетях.

В этой конфигурации:

• Аккумулятор компенсирует кратковременные колебания нагрузки
• Генератор обеспечивает длительное электроснабжение

• Такой гибридный подход снижает расход топлива и повышает эффективность генератора.

Аккумуляторные системы следует устанавливать в местах, отвечающих ряду требований к окружающей среде.

Рекомендуемые условия установки:

• Стабильная температура окружающей среды
• Достаточная вентиляция
• Низкая влажность
• Защита от прямого солнечного света и воздействия воды

Профессиональный монтаж помогает обеспечить безопасную и надёжную работу системы.

Домашние аккумуляторные системы обычно компактны.

Их можно устанавливать:

• На стене
• На полу
• Внутри шкафа оборудования

Требуемое пространство зависит от энергоёмкости батареи и конфигурации системы, однако большинству домашних систем нужна лишь небольшая площадь для установки.

Система управления аккумуляторной батареей (BMS) — основная система управления литиевым аккумулятором.

Его основные функции:

• Мониторинг напряжения, тока и температуры аккумулятора
• Защита аккумулятора от нештатных условий
• Оценка степени заряженности аккумулятора
• Балансировка напряжений ячеек

BMS обеспечивает безопасную работу аккумулятора в предусмотренных конструкцией пределах.

Современные литиевые аккумуляторные системы включают несколько защитных функций, например:

• Защита от перезаряда
• защита от переразряда
• защита от сверхтока
• Защита от короткого замыкания
• защита от перегрева

Эти меры защиты помогают предотвратить нештатную работу и повысить надёжность системы.

 Да. Аккумуляторы LiFePO4 широко признаны одним из наиболее безопасных типов литиевых аккумуляторов по электрохимической системе.

Их химическая структура обеспечивает высокую устойчивость к тепловому разгону и высокую термическую стабильность.

Кроме того, современные аккумуляторные системы имеют несколько уровней защиты благодаря:

• Мониторинг ячеек
• Управление BMS
• Устройства электрической защиты

Такая многоуровневая конструкция существенно повышает безопасность системы.

 Если температура батареи превышает безопасные пределы, BMS автоматически принимает защитные меры.

Они могут включать:

• Ограничение тока заряда
• Снижение мощности разряда
• Временное отключение системы

Эти меры помогают защитить аккумулятор и предотвратить возможные риски для безопасности.

 Системы накопления электроэнергии GeePower разрабатываются и производятся в соответствии с международными стандартами безопасности и перевозки.

Имеющаяся сертификация включает:

• CE — европейское подтверждение соответствия требованиям безопасности и EMC
• MSDS и UN38.3 — безопасность перевозки литиевых аккумуляторов воздушным, морским и наземным транспортом
• IEC 62619 — безопасность промышленных литиевых аккумуляторов

Для домашних систем дополнительно предусмотрена следующая сертификация:

UKCA — британское подтверждение соответствия для энергетической продукции

PSTI и G99 — соответствие британским требованиям к присоединению к электросети и электротехническим стандартам

Эти стандарты подтверждают электрическую безопасность, механическую целостность, термическую стабильность и экологические характеристики, обеспечивая возможность безопасной работы системы в домах и на коммерческих объектах.

Хотя любая электрическая система связана с определённым риском, литиевые системы накопления энергии GeePower разработаны для минимизации пожарных рисков.

Безопасность обеспечивается несколькими уровнями защиты:

• Стабильная электрохимическая система LiFePO4 — присущая ей устойчивость к тепловому разгону
• Современный мониторинг BMS — контроль перезаряда, переразряда, сверхтока и перегрева
• Встроенные модули противопожарной защиты — обнаружение нештатных условий и реагирование на них
• Соответствие проекта системы и монтажа требованиям — соблюдение международных и местных стандартов (CE, UKCA, IEC)

При наличии этих мер риск пожара крайне низок как в домашних, так и в коммерческих системах.

Высококачественные аккумуляторы LiFePO4 обычно обеспечивают:

• Срок службы 10–15 лет
• Более 4000 циклов заряда–разряда

Фактический срок службы зависит от условий эксплуатации, глубины разряда (DoD), скорости заряда/разряда и конструкции системы. Надлежащий мониторинг через BMS помогает максимально продлить срок службы.

КПД полного цикла заряда-разряда литиевых аккумуляторных систем обычно составляет 90–95%, то есть большая часть накопленной энергии может быть получена при разряде.

Высокая эффективность снижает потери энергии и улучшает общие рабочие характеристики системы

Температура окружающей среды и скорость разряда могут незначительно влиять на эффективность

Да. Литиевые аккумуляторы могут работать в широком диапазоне температур.

Холодный климат: крайне низкие температуры могут снизить скорость зарядки; некоторые системы оснащаются модулями обогрева или теплоизоляцией

Жаркий климат: чрезмерный нагрев может сократить срок службы аккумулятора; необходимы надлежащая вентиляция и система терморегулирования

Системы GeePower разработаны для сохранения стабильных рабочих характеристик в различных условиях окружающей среды.

На рабочие характеристики аккумулятора влияют несколько факторов:

• Температура окружающей среды
• Скорость заряда и разряда
• Глубина разряда (DoD)
• Условия охлаждения или вентиляции системы
• Старение аккумулятора и число циклов

Правильное проектирование системы и регулярный мониторинг обеспечивают длительную стабильную работу.

Поддержание SOC в пределах 20–80% при ежедневной эксплуатации помогает продлить срок службы аккумуляторов

Эксплуатация в крайних диапазонах SOC (0–100%) со временем ускоряет снижение ёмкости

BMS GeePower непрерывно контролирует SOC и выдаёт предупреждения при нештатных условиях, обеспечивая безопасную и эффективную работу

Максимальные длительный и пиковый токи разряда рассчитаны на потребности жилых или коммерческих нагрузок

Аккумуляторные батареи совместимы с инверторами, гибридными системами и конфигурациями с подключением к электросети

Правильный подбор параметров и интеграция необходимы для оптимальных рабочих характеристик и долговечности

Да. Системы GeePower поддерживают параллельное или последовательное соединение для более крупных задач накопления энергии

Для поддержания сбалансированного заряда и безопасности необходимы надлежащие BMS и проектирование системы

Да. Системы GeePower поддерживают параллельное или последовательное соединение для более крупных задач накопления энергии

Для поддержания сбалансированного заряда и безопасности необходимы надлежащие BMS и проектирование системы