En termes simples, le stockage d’énergie est le processus qui consiste à stocker l’énergie inutilisée et à la réutiliser en cas de besoin. Dans le domaine de l'énergie, la technologie de stockage d'énergie joue un rôle crucial car elle permet une production stable de sources d'énergie renouvelables instables telles que l'énergie solaire et éolienne, fournissant ainsi un approvisionnement continu en électricité pour notre vie quotidienne et notre travail. Parmi eux, le stockage électrochimique d’énergie au lithium-ion est devenu l’une des technologies de stockage d’énergie qui se développent le plus rapidement en raison de sa densité énergétique élevée, de sa longue durée de vie et de sa vitesse de réponse rapide.
1 Introduction de base
Le système de stockage d'énergie se compose d'une batterie, de composants électriques, d'un support mécanique, d'un système de chauffage et de refroidissement (système de gestion thermique), d'un système de conversion d'énergie bidirectionnelle, d'un système de gestion de l'énergie et d'un système de gestion de batterie. La batterie est disposée, connectée et assemblée dans un module de batterie, puis fixée et assemblée avec d'autres composants à l'intérieur de l'armoire pour former l'armoire de batterie.
Définition généralisée : Le stockage d’énergie fait référence au stockage de l’énergie. Il fait référence au processus cyclique consistant à stocker de l'énergie via un support ou un appareil et à la libérer sous une forme spécifique en fonction des besoins futurs des applications.
Au sens strict : pour le stockage de l'énergie électrique. Une série de technologies et de mesures qui utilisent des méthodes chimiques ou physiques pour stocker l'énergie générée et la libérer sous forme d'énergie électrique en cas de besoin. (Toutes les introductions ultérieures se limitent à la définition étroite du stockage d’énergie électrique)
1. Terminologie et définitions
Batterie : En tant que l'une des voies technologiques clés pour le nouveau stockage d'énergie, les nouvelles batteries de stockage d'énergie jouent un rôle important dans l'augmentation de la proportion de consommation d'énergie renouvelable et dans la garantie du fonctionnement sûr et stable du système électrique. Les batteries au lithium, en tant que dispositifs clés de stockage d'énergie, constituent le « centre » qui détermine les progrès du stockage électrochimique de l'énergie. Les batteries au lithium sont divisées en batteries au lithium fer phosphate et en batteries au lithium ternaire selon différents matériaux d'électrode positive. Le marché du stockage d'énergie est principalement dominé par les batteries au lithium fer phosphate, et l'élimination de la différence de pointe entre le jour et la nuit est le principal scénario d'application des systèmes de stockage d'énergie. La durée d'utilisation du produit affecte directement les revenus du projet. Les unités de stockage d'énergie, faisant généralement référence aux batteries, sont les dispositifs de base utilisés dans les systèmes de stockage d'énergie pour stocker et libérer de l'énergie électrique.
Cellule : Une seule batterie, la plus petite unité d’une batterie.
Module/Pack de batterie : Un package standard pour une série de batteries individuelles.
Rack/Cluster de batterie : unité de stockage d'énergie composée d'une série de modules de batterie.
Panneau de collecte de batterie (BCP) : situé entre le rack de batterie et l'onduleur de stockage d'énergie, semblable à un boîtier de combinaison photovoltaïque CC.
Système de conversion de puissance (PCS) : Un onduleur bidirectionnel DC/AC.
Système de gestion de batterie (BMS) : gestion et maintenance intelligentes de diverses unités de batterie pour éviter les surcharges et les décharges excessives, prolonger la durée de vie de la batterie et surveiller l'état de la batterie.
Matériau de l'électrode positive : partie de la batterie qui subit des réactions d'oxydation. Les matériaux d'électrode positive courants comprennent l'oxyde de lithium-cobalt (LiCoO2), le phosphate de fer et de lithium (LiFePO4), l'oxyde de lithium-nickel-manganèse-cobalt (NMC), etc.
Matériau de l'électrode négative : partie de la batterie qui subit une réaction de réduction. Les matériaux courants pour les électrodes négatives comprennent le graphite, le silicium, l'étain, etc. Électrolyte : milieu de transport des ions dans les batteries, qui peut être liquide ou solide (électrolyte solide). Les électrolytes permettent aux ions de se déplacer entre les électrodes positives et négatives, complétant ainsi le processus de charge et de décharge.
Diaphragme : situé entre les électrodes positives et négatives, sa fonction est d'empêcher le contact direct entre les électrodes positives et négatives de provoquer un court-circuit, tout en laissant passer les ions.
Collecteur de courant : généralement constitué de métaux tels que le cuivre et l'aluminium, utilisé pour transmettre le courant d'une cellule de batterie à un circuit externe.
Boîtier de batterie : structure externe d'une batterie utilisée pour protéger les composants internes et fournir un support mécanique.
Système de gestion de batterie (BMS) : chargé de surveiller et de gérer le processus de charge et de décharge des batteries, d'assurer leur fonctionnement sûr et d'optimiser leurs performances et leur durée de vie.
Système de gestion de l'énergie (EMS) : Il s'agit d'un système intelligent qui intègre des logiciels et du matériel, utilisé pour surveiller, contrôler et optimiser le flux et la consommation d'énergie dans les systèmes énergétiques. Il est basé sur une technologie de collecte de données, d'analyse et d'aide à la décision, qui peut surveiller l'état de fonctionnement, la consommation d'énergie et les conditions environnementales des équipements énergétiques en temps réel, permettant ainsi une gestion et une optimisation efficaces de l'énergie.
Système de chauffage, de ventilation et de climatisation (CVC) : généralement utilisé dans les conteneurs de batteries pour assurer la ventilation, la dissipation thermique et l'isolation des batteries.
Capacité de la batterie : quantité de charge Q qui peut être contenue ou libérée, c'est-à-dire capacité de la batterie (Ah)=courant (A) x temps de décharge (h), généralement mesuré en Ah (ampères-heures). Par exemple, si la batterie de stockage d’énergie est étiquetée 96 Ah, elle peut théoriquement être utilisée pendant 1 heure à un courant de fonctionnement de 96 A.
Énergie de la batterie : énergie stockée dans une batterie, mesurée en Wh (wattheures), où Wh est égal à la tension (V) multipliée par la capacité de la batterie (Ah). Par exemple, une batterie de 3,2 V/96 Ah a une énergie de 307,2 Wh, et si nous connectons quatre de ces batteries en série, nous formons une batterie avec une tension de 12,8 V et une capacité de 96 Ah. Bien que la capacité de la batterie n’augmente pas, l’énergie totale est multipliée par quatre.
Taux de décharge de charge (C-Rate) : Le taux de décharge fait référence à la valeur actuelle requise pour décharger sa capacité nominale dans un délai spécifié, qui est numériquement égal à un multiple de la capacité nominale de la batterie. À savoir, le courant de charge et de décharge (A) divisé par la capacité nominale (Ah), l'unité étant généralement C (abréviation de C-rate), telle que 0.5C, 1C, etc.
Capacité de puissance garantie (GPC) : capacité minimale libérée par un système de stockage d'énergie au cours d'une période d'utilisation spécifiée.
Efficacité aller-retour (RTE) : rapport entre la quantité totale d'électricité libérée par la borne CA lorsque la batterie est complètement chargée et la quantité d'électricité nécessaire pour charger complètement la borne CA, en tenant compte des pertes d'équipement et de l'autoconsommation pendant la charge et déchargement.
Durée de vie : La durée de vie d’une batterie est divisée en deux paramètres : la durée de vie et la durée de vie calendaire. La durée de vie fait référence au nombre de fois qu'une batterie peut effectuer des cycles de charge et de décharge. Dans des conditions idéales de température et d'humidité, chargez et déchargez au courant nominal et calculez le nombre de cycles que subit la batterie lorsque sa capacité chute à 80 %. La durée de vie du calendrier fait référence à la période pendant laquelle une batterie atteint la fin de sa durée de vie (dégradation de la capacité jusqu'à 80 %) dans des conditions d'utilisation spécifiques. Généralement, la valeur la plus faible des deux peut être évaluée.