एक संपूर्ण बैटरी ऊर्जा भंडारण प्रणाली (BESS) दो मुख्य प्रदर्शन संकेतकों पर ध्यान देने की आवश्यकता है: एक ऊर्जा भंडारण क्षमता और उपयोग से संबंधित है, यानी क्षमता से संबंधित है; और दूसरा ऊर्जा को फिर से भरने या जारी करने की क्षमता से संबंधित है, अर्थात, शक्ति से संबंधित है। इन दोनों पहलुओं के बीच संबंध का उपयोग अक्सर यह अंतर करने के लिए किया जाता है कि ऊर्जा भंडारण प्रणाली ऊर्जा उन्मुख है या शक्ति उन्मुख है।
बैटरी ऊर्जा भंडारण प्रणाली की क्षमता
यह मीट्रिक सैद्धांतिक अधिकतम ऊर्जा क्षमता का प्रतिनिधित्व करता है जिसे एक भंडारण प्रणाली धारण कर सकती है, जिसे आम तौर पर किलोवाट - घंटे (kWh) या मेगावाट - घंटे (MWh) में व्यक्त किया जाता है। यह ऊर्जा भंडारण प्रणाली के सबसे महत्वपूर्ण मापदंडों में से एक है; हालाँकि, इसकी वास्तविक उपयोग करने योग्य क्षमता बैटरी की डिस्चार्ज की गहराई (डीओडी) और सिस्टम दक्षता से प्रभावित होती है।
बीईएसएस (बैटरी एनर्जी स्टोरेज सिस्टम) की क्षमता उस ऊर्जा की मात्रा पर जोर देती है जिसे आउटपुट या उपयोग किया जा सकता है, जो बैटरी क्षमता की परिभाषा से अलग है। बैटरी की क्षमता आम तौर पर कुछ शर्तों (डिस्चार्ज दर, तापमान, समाप्ति वोल्टेज इत्यादि) के तहत बैटरी की क्षमता को संदर्भित करती है, और इसे एम्पीयर - घंटे (आह) में मापा जाता है, जो समय के साथ वर्तमान के अभिन्न अंग का प्रतिनिधित्व करता है।
बैटरी ऊर्जा भंडारण प्रणाली: अधिकतम सिस्टम शक्ति
सिस्टम की अधिकतम शक्ति ऊर्जा भंडारण प्रणाली की अधिकतम चार्जिंग और डिस्चार्जिंग क्षमता को दर्शाती है, और आम तौर पर किलोवाट (किलोवाट) या मेगावाट (मेगावाट) में व्यक्त की जाती है। यह प्रदर्शन संकेतक बैटरी, डीसी ट्रांसमिशन सर्किट, पीसीएस और एसी कनेक्शन सहित पूरे मुख्य सर्किट के डिजाइन और यहां तक कि अधिकतम शक्ति पर ऑपरेशन के दौरान होने वाले नुकसान (ये नुकसान मुख्य रूप से गर्मी में परिवर्तित हो जाएंगे) द्वारा निर्धारित किया जाता है, जो तापमान नियंत्रण प्रणाली और अन्य सहायक उपकरणों के डिजाइन को प्रभावित करता है। अधिकतम शक्ति में अंतर के कारण समान क्षमता वाली ऊर्जा भंडारण प्रणालियों में काफी भिन्न कार्यक्षमताएं हो सकती हैं; यहां तक कि एक ही ऊर्जा भंडारण प्रणाली भी अलग-अलग ऑपरेटिंग पावर स्तरों के कारण दक्षता में एक वर्ग अंतर का अनुभव करेगी।
जब क्षमता पैरामीटर की तुलना में पावर पैरामीटर अपेक्षाकृत बड़ा होता है, जैसे कि 1 मेगावाट/500 किलोवाट, तो इसे पावर प्रकार की ऊर्जा भंडारण प्रणाली कहा जाता है; इसके विपरीत, यदि यह 500 किलोवाट/1 मेगावाट है, तो इसे ऊर्जा प्रकार की ऊर्जा भंडारण प्रणाली कहा जाता है। इसलिए, समय की अवधारणा को कभी-कभी पेश किया जाता है, जैसे पहले को 1 मेगावाट/0.5 घंटे के रूप में लेबल किया जाता है, और बाद वाले को 500 किलोवाट/2 घंटे के रूप में लेबल किया जाता है।
बैटरी ऊर्जा भंडारण प्रणाली: ऊर्जा हानि और दक्षता
ऊर्जा भंडारण प्रणाली की दक्षता चार्जिंग और डिस्चार्जिंग प्रक्रिया के दौरान ऊर्जा हानि को दर्शाती है। इसे सिस्टम द्वारा जारी ऊर्जा और उसमें चार्ज की गई ऊर्जा के अनुपात के रूप में समझा जा सकता है, जिसे चक्र दक्षता के रूप में भी जाना जाता है। यह हानि न केवल ऊर्जा भंडारण बैटरी के तकनीकी प्रकार से संबंधित है, बल्कि बिजली रूपांतरण प्रणाली (पीसीएस) जैसे विद्युत घटकों पर भी निर्भर करती है। एक संकीर्ण अर्थ में, सिस्टम दक्षता मुख्य रूप से बैटरी, डीसी बस, पीसीएस और अंत में ट्रांसफार्मर (यदि मौजूद है) से चार्जिंग और डिस्चार्जिंग के दौरान मुख्य सर्किट में होने वाले नुकसान को दर्शाती है। हालाँकि, व्यावहारिक इंजीनियरिंग अनुप्रयोगों में, तापमान नियंत्रण प्रणाली जैसे सहायक उपकरणों की बिजली खपत को अक्सर कुल नुकसान में शामिल किया जाता है, जिससे समग्र दक्षता प्रभावित होती है।
चित्र: BESS ऊर्जा संतुलन संबंध
बैटरी ऊर्जा भंडारण प्रणाली: चक्रों की संख्या
किसी बैटरी के चार्ज {{0}डिस्चार्ज चक्र की संख्या उसके जीवनकाल को निर्धारित करती है। एक ऊर्जा भंडारण प्रणाली में, बैटरी के उच्च मूल्य के कारण, इसका जीवनकाल पूरे सिस्टम के जीवनकाल को भी निर्धारित करता है। चक्र जीवन के क्षरण से आंतरिक प्रतिरोध में वृद्धि होती है, जिसके परिणामस्वरूप नुकसान और गर्मी उत्पादन में वृद्धि होती है, जिससे क्षरण प्रक्रिया में और तेजी आती है। इसके अलावा, बार-बार ओवरचार्जिंग और अधिक डिस्चार्जिंग से इलेक्ट्रोलाइट में धातु पदार्थ बार-बार घुलते और जमा होते हैं, जिससे बैटरी के चक्र जीवन और सुरक्षा पर भी काफी असर पड़ता है।
एक निश्चित प्रकार की लिथियम आयन बैटरी के लिए, 1C चार्जिंग और 1C डिस्चार्जिंग स्थितियों के तहत चक्रों की संख्या डिस्चार्ज की विभिन्न गहराई (डीओडी) पर महत्वपूर्ण अंतर दिखाती है, जैसा कि चित्र में दिखाया गया है।
बैटरी ऊर्जा भंडारण प्रणाली की लागत
ऊर्जा भंडारण प्रणालियों की लागत प्रणाली की क्षमता, शक्ति और परिचालन वातावरण से निकटता से संबंधित है। आम तौर पर, ऊर्जा प्रकार की भंडारण प्रणालियों में, बैटरियों की लागत अपेक्षाकृत अधिक होती है; जबकि ऊर्जा प्रकार की भंडारण प्रणालियों में, बैटरियों की लागत अपेक्षाकृत कम होती है। हालाँकि, किसी भी स्थिति में, बैटरी पैक की लागत वर्तमान में समग्र BESS लागत का मुख्य हिस्सा है, और भविष्य में लागत में कमी के लिए प्राथमिक क्षेत्र भी होगा।
लागत की इकाई को युआन/केडब्ल्यूएच या युआन/किलोवाट के रूप में व्यक्त किया जा सकता है, लेकिन कोई भी इसके अर्थ को पूरी तरह और सटीक रूप से प्रस्तुत नहीं करता है। इसलिए, विशिष्ट परियोजनाओं की चर्चा के दौरान क्षमता और शक्ति दोनों को एक साथ निर्दिष्ट करना आवश्यक है।
बैटरी ऊर्जा भंडारण प्रणाली: लागत प्रतिक्रिया समय
बीईएसएस (बैटरी एनर्जी स्टोरेज सिस्टम) के लिए, बिजली रूपांतरण और प्रतिक्रिया समय दोनों मिलीसेकंड रेंज में हैं, जो पावर सिस्टम अनुप्रयोगों के लिए पर्याप्त है। यह वह जगह है जहां बीईएसएस अन्य भौतिक ऊर्जा भंडारण विधियों जैसे कि फ्लाईव्हील ऊर्जा भंडारण और पंप किए गए भंडारण जलविद्युत की तुलना में उत्कृष्टता प्राप्त करता है। हालाँकि, वोल्टेज, स्थापना विधियों और बैटरी सेल क्षमता की सीमाओं के कारण, एकल BESS इकाई की शक्ति और क्षमता अपेक्षाकृत सीमित है। इसलिए, बड़े पैमाने पर ऊर्जा भंडारण बिजली संयंत्रों में, जैसे कि समानांतर में जुड़े दर्जनों पारंपरिक निम्न वोल्टेज 5MW/2h ऊर्जा भंडारण प्रणालियों से बना, प्रतिक्रिया समय में बाधा मुख्य रूप से संचार विधि और शेड्यूलिंग तंत्र द्वारा सीमित होगी। यह समानांतर उपकरणों के बीच शक्ति समन्वय और परिसंचारी वर्तमान दमन जैसे कार्यों से भी प्रभावित होगा। अंतिम स्टेशन स्तर पर प्रतिक्रिया समय सैकड़ों मिलीसेकंड या यहां तक कि सेकंड में भी हो सकता है। बेशक, एक 5MW/2h BESS इकाई सिर्फ एक काल्पनिक उदाहरण है; बैटरियों का अत्यधिक समानांतर कनेक्शन ही महत्वपूर्ण सुरक्षा जोखिम पैदा करता है। इस समस्या को हल करने के लिए समूह नियंत्रण विधियों में बदलाव और नई ऊर्जा भंडारण प्रणाली प्रौद्योगिकियों जैसे उच्च वोल्टेज प्रत्यक्ष कनेक्शन की सफलताओं और अनुप्रयोगों की आवश्यकता है।
बैटरी ऊर्जा भंडारण प्रणाली: अन्य विशेषताएं
अन्य अनुप्रयोग परिदृश्यों या आर्थिक विश्लेषणों में, विशिष्ट ऊर्जा (ऊर्जा -से-द्रव्यमान अनुपात, Wh/किग्रा), विशिष्ट शक्ति (शक्ति-से-द्रव्यमान अनुपात, किलोवाट/किग्रा), और प्रति इकाई क्षेत्र ऊर्जा घनत्व (ऊर्जा-से-क्षेत्र अनुपात, Wh/m²) जैसी अवधारणाओं का भी उपयोग किया जाता है। ये अवधारणाएँ परियोजना परिवहन लागत और भूमि उपयोग आवश्यकताओं की गणना के लिए प्रासंगिक हैं।