مصطلحات وتعريفات نظام تخزين الطاقة الشائعة

1. نظام إدارة البطارية (BMS)

التعريف: إنه "عقل" نظام البطارية، وهو مسؤول عن مراقبة حالة البطارية في الوقت الحقيقي، وإدارة الطاقة، والاتصالات والتشخيص، وحماية السلامة، والتحكم في الموازنة، مما يضمن التشغيل الآمن والفعال وطويل العمر لنظام البطارية.

ملاحظة:

• يتكون نظام إدارة المباني من كل من الأجهزة والبرمجيات.

• يحدد أداء نظام إدارة المباني بشكل مباشر سلامة النظام بأكمله وموثوقيته وكفاءته الاقتصادية.

2. SOC (حالة الشحن) - ببساطة: السعة المتبقية

التعريف: النسبة المئوية للسعة المتبقية الحالية للبطارية إلى سعتها المقدرة، أي SOC = (السعة المتبقية / السعة المقدرة) × 100%.

ملاحظة:

• يُعدّ مركز العمليات الأساسية أساسًا رئيسيًا لآليات الحماية في نظام إدارة المحركات، واستراتيجيات الشحن والتفريغ، والتحكم في التوازن، والتغذية الراجعة للحالة.

• يتم تقدير قيمة SOC بواسطة نظام إدارة المحرك من خلال خوارزمية، ولا يتم قياسها مباشرة. ولذلك، فإن وجود استراتيجية دقيقة لتقدير قيمة SOC أمر بالغ الأهمية لنظام إدارة المحرك.

• معادلة حساب SOC هي: SOC = السعة المتبقية / السعة الإجمالية. مع تدهور البطارية، تنخفض سعتها القصوى. ولتعكس بشكل أكثر دقة الشحنة المتبقية الحالية للبطارية، يجب أن تكون السعة الإجمالية هي السعة الإجمالية الفعلية على مدى عمرها الافتراضي الحالي، والمعروفة أيضًا باسم السعة في الوقت الفعلي. تعكس هذه السعة المحسوبة SOC المحسوبة بشكل أكثر دقة الشحنة المتبقية للبطارية، مما يساعد على تقييم عمر البطارية والجوانب الأخرى بشكل أكثر دقة، مما يوفر للمستخدمين معلومات أكثر موثوقية عن الطاقة.

3. الحالة الصحية (SOH)

التعريف: نسبة السعة الفعلية الحالية للبطارية إلى سعتها المقدرة الأولية، أي، SOH = (السعة الفعلية الحالية / السعة المقدرة الأولية) × 100%.

الملاحظات:

• هذا مؤشر رئيسي يقيس مدى تدهور أداء البطارية بالنسبة لحالتها الأولية. وهو يعكس في المقام الأول تدهور مؤشرات الأداء الأساسية مثل سعة البطارية والمقاومة الداخلية. يمكن للمستخدمين تقييم حالة تقادم البطارية بشكل حدسي، مما يوفر أساسًا لقرارات الصيانة والاستبدال.

• مثل SOC، يتم تقدير SOH أيضًا من خلال خوارزمية.

• في الوقت الحالي، تفترض الصناعة عمومًا أن درجة حرارة التشغيل البالغة 70% تمثل نهاية العمر الافتراضي لنظام تخزين الطاقة.

4. DOD (عمق التفريغ)

التعريف: النسبة المئوية لسعة البطارية المفرغة كنسبة مئوية من سعتها المقدرة، أي DOD = (السعة المفرغة/السعة المقدرة) × 100%.

ملاحظة:

• يعد هذا مؤشرًا رئيسيًا لقياس درجة التفريغ في نظام البطارية، مما يوفر مؤشرًا مرئيًا لسعة تفريغ نظام تخزين الطاقة.

• يمكن أن تؤثر DODs المختلفة أيضًا على أداء بطاريات الليثيوم (بالمقارنة مع بطاريات الرصاص الحمضية، فإن تأثير DOD على بطاريات الليثيوم أصغر بكثير، ولكن لا يمكن تجاهله تمامًا).

5. معدل الشحن/التفريغ (C-Rate)

التعريف: نسبة تيار الشحن/التفريغ إلى السعة المقدرة. على سبيل المثال، 0.5C تعني الشحن/التفريغ بتيار يساوي نصف سعة البطارية.

• يمثل الحد الأقصى لمعدل الشحن/التفريغ الحد الأعلى لسعة الشحن/التفريغ المسموح بها لنظام تخزين الطاقة. ومع ذلك، في الممارسة العملية، لا يتم الحفاظ على هذه القيمة دائمًا؛ فالطلب الفعلي يحدد الحد الأقصى لمعدل الشحن/التفريغ.

• يمثل معدل الشحن/التفريغ بصرياً السعة القصوى للشحن/التفريغ لنظام تخزين الطاقة. تعمل السعة التشغيلية لنظام تخزين الطاقة بالكامل كأساس مهم لمطابقة طاقة الجهاز.

• تكون أنظمة تخزين الطاقة في الغالب 0.5C، في حين أن 1C تُستخدم بشكل أكثر شيوعًا لخدمات تعديل التردد وتعديل السعة.

• يشير الحد الأقصى لمعدل الشحن والتفريغ لخلية البطارية إلى سعتها. يمكن لنظام إدارة المباني إعادة تحديد هذه القيمة بناءً على الاحتياجات الفعلية لتحديد سعة نظام تخزين الطاقة.

6. عدد الدورات

يُعد عدد الدورات مقياسًا أساسيًا لقياس العمر التشغيلي لنظام تخزين الطاقة. ومع ذلك، فإن معظم المنتجات الموجودة في السوق حاليًا بها أوجه غموض في تعريف وتقدير وبيانات تجريبية لعدد الدورات. فقط من خلال فهم أساسيات عدد الدورات يمكننا الحكم على جودة نظام تخزين الطاقة، أو بشكل أكثر دقة، تحديد ما إذا كان تسويق المنتج احتياليًا أم لا.

تحلل هذه المقالة الأحكام ذات الصلة من "GB/T 36276-2023 بطاريات الليثيوم أيون لتخزين الطاقة":

يتم تعريف "دورات شحن وتفريغ الطاقة المقدرة" على أنها العدد المضمون من الدورات التي تتحلل فيها طاقة البطارية إلى القيمة المقدرة في ظل ظروف محددة عند شحنها وتفريغها دوريًا بالقدرة المقدرة.

تحدد هذه المواصفة القياسية الوطنية معايير اختبار أداء الدورة، ولكنها لا تحدد بوضوح عدد الدورات المطلوبة لعمر الخدمة. وهذا يترك مجالًا واسعًا للعديد من مصنعي أنظمة تخزين الطاقة لتحريف عدد الدورات.

يحتوي تعريف تعداد الدورات على ثلاثة عناصر رئيسية:

في ظل ظروف محددة:

• درجة الحرارة المحيطة: يفترض هذا عمومًا درجة حرارة الخلية 25 ± 2 درجة مئوية. ومن الناحية العملية، من الصعب تحقيق تحكم متسق في درجة الحرارة، وقد يختلف ذلك عن ظروف الاختبار.

• جهد قطع الشحن والتفريغ: وفقًا للبيانات ذات الصلة، يبلغ جهد القطع للشحن والتفريغ لخلايا تخزين الطاقة 2.5-3.65 فولت. يختلف هذا بين وحدات البطارية: 2.7 - 3.65 فولت هو الأكثر شيوعًا، ولكن 2.8 - 3.55 فولت و2.8 فولت - 3.6 فولت شائعة أيضًا.

• تعريف الدورة: يشكل الشحن والتفريغ الكامل (سعة التفريغ = السعة المقدرة) دورة واحدة. وتشمل بعض الأوصاف الغامضة الشائعة ما يلي:
  • DOD 90%، عدد الدورات 10,000: هل سعة التفريغ عند 90% DOD محددة على أنها السعة التشغيلية لنظام تخزين الطاقة؟ إذا كانت تستند إلى السعة التشغيلية عند 90% DOD، فهل عدد الدورات محدد؟
  • 10000 دورة: هذا شرط اختبار غامض تمامًا، ولا يحدد عمق التفريغ أو ما إذا كانت السعة المقدرة تستخدم كدورة تراكمية.
  • هل تم اختبار عدد الدورات للخلية أو الوحدة أو مجموعة البطاريات أو نظام تخزين الطاقة؟

الشحن والتفريغ الدوري للطاقة المقدرة:

يمكن أن تؤثر قوى الشحن والتفريغ المختلفة أيضًا على عدد دورات البطارية. على سبيل المثال، بالنسبة لنفس نظام تخزين الطاقة، فإن عدد الدورات التي يتم الحصول عليها عند الشحن والتفريغ بمقدار 0.5C مقابل 0.2C للشحن والتفريغ سيختلف بالتأكيد.

قيمة التوهين المضمونة:

يمكن أن تؤثر القيم الشائعة مثل 70% SOH و80% SOH، التي تحدد الحالة الصحية في نهاية عمر البطارية، بشكل كبير على عدد الدورات.

وتعتقد شركة ماتي سولار أن عدد دورات أنظمة تخزين الطاقة نادراً ما يستند إلى بيانات تجريبية؛ وغالباً ما يتم استخلاص الاستنتاجات من التجارب النظرية. بعض المصنعين يبالغون أو يخلطون بين الادعاءات. يجب أن يكون المستخدمون النهائيون متيقظين، وأن يفهموا الوضع بشكل كامل مقدمًا، وأن يحددوا بوضوح اتفاقيات الضمان لحماية مصالحهم الخاصة.

بنية نظام إدارة المباني ثلاثية المستويات

7. وحدة إدارة البطارية (BMU): اسم شائع، يفتقر إلى اسم صارم وموحد.

يتم تركيب وحدة BMU عادةً داخل حزمة البطارية. وتتمثل وظيفتها الأساسية في جمع بيانات جهد الخلية وبيانات درجة الحرارة داخل العبوة وتنفيذ استراتيجيات موازنة البطارية.

8. BCMU (وحدة إدارة مجموعة البطاريات): اسم شائع، يفتقر إلى اسم صارم وموحد. يُعرف أيضاً باسم BCU/ESBCM.

غالبًا ما يتم تركيب وحدة BCMU داخل صندوق حماية عالي الجهد. وتتمثل وظيفتها الأساسية في جمع المعلومات من وحدة BMU من المستوى الأول، وجمع بيانات جهد مجموعة البطارية والتيار وبيانات العزل، والتحكم في ملامسات حماية حزمة البطارية.

9. وحدة إدارة مكدس البطاريات (BSMU): تفتقر وحدة إدارة نظام البطارية (BSU)، والمعروفة باسم وحدة إدارة نظام البطارية (BSU)، إلى معيار صارم وموحد. ويمكن الإشارة إليها باسم BSU أو وحدة إدارة نظام البطارية (BSU) أو وحدة إدارة نظام البطارية (ESMU) أو وحدة إدارة نظام البطارية (BAMS) أو وحدة إدارة نظام البطارية (BAU).

وغالباً ما يتم تركيبها في خزانة مجمّع مجموعة البطاريات. وتتمثل وظيفته الأساسية في جمع وتخزين وعرض المعلومات المرسلة من وحدة التحكم في وحدة التحكم في البطاريات BCMU من المستوى الثاني. كما أنه يوفر أيضًا إنذارات في الوقت الحقيقي، والتحكم في قاطع الدارة الرئيسي، وملاحظات الاتصال، والاتصال في الوقت الحقيقي مع نظام التحكم عن بُعد، ونظام إدارة الطاقة، والمراقبة في الموقع.