储能技术的基础知识

储能技术的基础知识
一、基本介绍
广义定义：储能即能量的存储。

是指通过介质或者设备，把能量存储起来，基于未来应用需要以特定能量形式释放出来的循环过程。

狭义定义：针对电能的存储。

指利用化学或者物理的方法将产生的能量存储起来，并在需要时以电能形式释放的一系列技术和措施。

(后续介绍中均为狭义定义下的电力储能)
01.术语和定义
电池储能系统(BatteryEnergyStorageSystem，BESS)：是一个利用采锂电池或铅电池作为能量储存载体，一定时间内存储电能和供应
电能的系统，而且提供的电能具有平滑过渡、削峰填谷、调频调压等功能。

电芯(BatteryCelI)：单个电池，电池的最小单元。

电池模组(BatteryModule/Pack)：一系列单个电池的标准封装。

电池架/簇(BatteryRack/Cluster)：一系列电池模组组成的储能单元。

电池汇流柜(BatteryCollectionPanel，BCP)：介于电池机架和储能逆变器之间，类似于光伏直流汇流箱。

储能变流器(PoWerCOnVerSionSyStern，PCS)：双向直流交流逆变器。

电池管理系统(BatteryManagementSystem，BMS)：智能化管理及维护各个电池单元，防止电池出现过充电和过放电，延长电池的使用寿命，监控电池的状态。

能量管理系统(EnergyManagementSystem，EMS)：是一种集软硬件于一体的智能化系统，用于监控、控制和优化能源系统中的能量流动和能源消耗。

它基于数据采集、分析和决策支持技术，能够实时监测能源设备的运行状态、能源消耗情况以及环境条件，从而实现对能源的高效管理和优化。

暖通空调系统：通常用在电池集装箱内，保证电池通风散热和保暖。

电池容量(BatteryCapacity)：能够容纳或释放的电荷Q，即电池容量(Ah)=电流(A)X放电时间(h)，单位一般为Ah(安时)。

比如储能电池标注96Ah，那么在工作电流为96A的时候，理论上可以使用1小时。

电池能量(BatteryEnergy)：电池储存的能量，单位为Wh(瓦时)，能量(Wh)=电压(V)X电池容量(Ah)。

例如3.2V∕96Ah的电池，其能量为307.2Wh，而如果我们把4节这样的电池串联，就组成了一个电压是12.8V，容量为96Ah的电池组，虽然没有提高电池容量，但总能量确提高了4倍。

充放电速率(C-Rate)：放电倍率是指在规定时间内放出其额定容量时所需要的电流值，它在数值上等于电池额定容量的倍数。

即：充放电电流(A)/额定容量(Ah)，其单位一般为C(C-rate的简写)，如0.5C，IC 等。

保证发电容量(GUaranteedpowercapacity，GPC)：储能系统在规定的使用时间内放出的最低容量。

循环效率(ROUnd-tripEfficiencyyRTE)：考虑充放电时的设备损耗及自耗电后，电池充满状态下AC端放出的全部电量与AC端充满所需的电量之比。

循环寿命(Cydelife)：电池的寿命分为循环寿命和日历寿命两个参数。

循环寿命指的是电池可以循环充放电的次数。

即在理想的温湿度下，以额定的充放电电流进行充放电，计算电池容量衰减到80%时所经历的循环次数。

日历寿命是指电池在使用环境条件下，经过特定的使用工况，达到寿命终止条件（容量衰减到80%）的时间跨度。

一般业主可能会考核两者的较小值。

02.储能分类
按技术路机械类：抽水蓄能、压缩空气储能、飞轮储能线分
电气类：超级电容器储能、超导储能
电化学类：铅酸电池、锂离子电池、钠硫电池、全钮液流电池
化学类：合成天然气、电解水
热储能：储热、储冷、相变
03.储能技术分类对比图
按功功率型储能：这类电源适合小电流长时间放电，功率密能分度不高。

如果做功率型应用放电要不是自身损耗太大，要不就干脆严重影响寿命。

典型代表：铅酸电池
能量型储能：这类电源天生能够大电流放电，不过能量密度不高。

如果要做功率类使用，那就是天价而且重量体积巨大。

典型代表：超级电容
二、电化学储能系统组成
1、电芯
电芯是主要的储能设备，可通过不同的串并联方式灵活配制为各种容量，适用于各种场景，目前大多为磷酸铁锂电池、三元锂电池、钠离子电池、全钮液流电池。

2、电池管理系统(BMS)
BMS主要控制设备，负责采集电芯实时状态进行传输，同时接受其他控制系统的控制，目前主要有从控、主控、总控三级控制方式。

3、储能变流器(PCS)
PCS是主要的能量转换装置，负责直流电与交流电的转换，带有一定的控制功能，根据实际需求拥有多种功率段可灵活选择配置，涵盖户用、工商业及电站级PCS。

4、能量管理系统(EMS)
EMS具有监视，控制和优化发电或输电系统的性能，而且它可以用于小规模的系统，如微电网。

能源管理系统可以帮助工业生产企业在扩大生产的同时，合理计划和利用能源，降低单位产品能源消耗，提高经济效益。

5、其他
其他辅助设备包含温湿度控制系统，监控系统，门禁系统，照明系统，防护系统、变压器等，部分系统可根据不同项目进行取舍。

三、储能系统作用
用户侧：
①家庭场景：提高电能质量
②商业场景：削峰填谷、备用电源
③工业场景：削峰填谷、备用电源、动态增容
发电侧：
①传统发电：辅助调峰、调频
②新能源发电：平滑输出、提高发电预测能力、移峰提高使用率
微电网侧：
负荷管理维持平衡、平滑波动改善电能质量、微电网平衡控制电网侧：预测负荷降低调度难度、减少输电损耗、重要负荷单独备电。