बैटरी एनर्जी स्टोरेज क्या है?

A बैटरी ऊर्जा भंडारण प्रणाली(बीईएसएस) एक ऐसी प्रणाली है जो विद्युत ऊर्जा को संग्रहीत करने और जारी करने के लिए ऊर्जा भंडारण वाहक के रूप में बैटरी का उपयोग करती है। यह एक निश्चित अवधि के लिए विद्युत ऊर्जा का भंडारण कर सकता है और मांग के अनुसार उचित समय पर विद्युत ऊर्जा की आपूर्ति कर सकता है। इसमें सुचारू संक्रमण, पीक शेविंग और वैली फिलिंग, आवृत्ति विनियमन और वोल्टेज विनियमन जैसे कार्य हैं।

 

A बैटरी ऊर्जा भंडारण प्रणालीइसमें शामिल हैं: बैटरी, विद्युत घटक, यांत्रिक समर्थन, ताप और शीतलन प्रणाली (थर्मल प्रबंधन प्रणाली), एक द्विदिश बिजली रूपांतरण प्रणाली, एक ऊर्जा प्रबंधन प्रणाली और एक बैटरी प्रबंधन प्रणाली।

 

नई ऊर्जा भंडारण के लिए प्रमुख प्रौद्योगिकियों में से एक के रूप में, ऊर्जा भंडारण बैटरियां नवीकरणीय ऊर्जा खपत के अनुपात को बढ़ाने और बिजली प्रणाली के सुरक्षित और स्थिर संचालन को सुनिश्चित करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती हैं। ऊर्जा भंडारण के प्रमुख घटकों के रूप में लिथियम -आयन बैटरियां, विद्युत रासायनिक ऊर्जा भंडारण की प्रगति का निर्धारण करने वाला "केंद्रीय केंद्र" हैं। लिथियम-आयन बैटरियों को उनकी कैथोड सामग्री के अनुसार लिथियम आयरन फॉस्फेट बैटरी और टर्नरी लिथियम{{4}आयन बैटरियों में वर्गीकृत किया जाता है। ऊर्जा भंडारण बाजार में मुख्य रूप से लिथियम आयरन फॉस्फेट बैटरियों का वर्चस्व है। दिन{7}रात के चरम{8}घाटी अंतर को खत्म करना ऊर्जा भंडारण प्रणालियों के लिए मुख्य अनुप्रयोग परिदृश्य है, और उत्पाद का उपयोग समय सीधे परियोजना लाभप्रदता को प्रभावित करता है। एक ऊर्जा भंडारण इकाई, जिसे आमतौर पर बैटरी के रूप में संदर्भित किया जाता है, एक ऊर्जा भंडारण प्रणाली में बुनियादी उपकरण है जिसका उपयोग विद्युत ऊर्जा को संग्रहीत करने और जारी करने के लिए किया जाता है।

बैटरी संरचना:

सकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री: बैटरी का वह भाग जहां ऑक्सीकरण प्रतिक्रिया होती है। सामान्य सकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्रियों में लिथियम कोबाल्ट ऑक्साइड (LiCoO2), लिथियम आयरन फॉस्फेट (LiFePO4), और लिथियम निकल मैंगनीज कोबाल्ट ऑक्साइड (NMC) शामिल हैं।

नकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री: बैटरी का वह भाग जहां कमी प्रतिक्रिया होती है। सामान्य नकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्रियों में ग्रेफाइट, सिलिकॉन और टिन शामिल हैं।

• इलेक्ट्रोलाइट: बैटरी में आयन परिवहन का माध्यम। यह तरल या ठोस (ठोस इलेक्ट्रोलाइट) हो सकता है। इलेक्ट्रोलाइट आयनों को सकारात्मक और नकारात्मक इलेक्ट्रोड के बीच स्थानांतरित करने की अनुमति देता है, जिससे चार्जिंग और डिस्चार्जिंग प्रक्रिया पूरी होती है।
• विभाजक: सकारात्मक और नकारात्मक इलेक्ट्रोड के बीच स्थित, इसका कार्य सकारात्मक और नकारात्मक इलेक्ट्रोड के बीच सीधे संपर्क को रोकना है, जिससे आयनों को गुजरने की अनुमति मिलती है, जिससे शॉर्ट सर्किट हो सकता है।
• करंट कलेक्टर: आमतौर पर धातु (जैसे तांबा और एल्यूमीनियम) से बना होता है, जिसका उपयोग सेल से बाहरी सर्किट्री में करंट को स्थानांतरित करने के लिए किया जाता है।
• बैटरी आवरण: बैटरी की बाहरी संरचना, आंतरिक घटकों की सुरक्षा और यांत्रिक सहायता प्रदान करने के लिए उपयोग की जाती है।
• बैटरी प्रबंधन प्रणाली (बीएमएस): बैटरी की चार्जिंग और डिस्चार्जिंग प्रक्रिया की निगरानी और प्रबंधन, सुरक्षित बैटरी संचालन सुनिश्चित करने और इसके प्रदर्शन और जीवनकाल को अनुकूलित करने के लिए जिम्मेदार है।

ऊर्जा भंडारण बैटरियों का कार्य सिद्धांत

थर्मल प्रबंधन घटक

• सेंसर: तापमान सेंसर, दबाव सेंसर आदि, वास्तविक समय में बैटरी और पर्यावरण के तापमान और दबाव जैसे मापदंडों की निगरानी के लिए उपयोग किए जाते हैं।
• नियंत्रण इकाई: आमतौर पर एक माइक्रोकंट्रोलर या कंप्यूटर सिस्टम, जो सेंसर डेटा और प्रीसेट एल्गोरिदम के आधार पर थर्मल प्रबंधन उपकरण के संचालन को नियंत्रित करता है।
• शीतलक उपकरण:
• एयर कूलिंग सिस्टम: इसमें पंखे, वायु चैनल, हीट एक्सचेंजर्स आदि शामिल हैं, जो वायु प्रवाह के माध्यम से गर्मी को नष्ट करते हैं।
• तरल शीतलन प्रणाली: इसमें पंप, शीतलक, रेडिएटर, शीतलन प्लेटें आदि शामिल हैं, जो शीतलक परिसंचरण के माध्यम से गर्मी को दूर करते हैं।
• हीटिंग उपकरण: जैसे इलेक्ट्रिक हीटर, चरण परिवर्तन सामग्री हीटर इत्यादि, जिनका उपयोग कम तापमान वाले वातावरण में बैटरी को गर्म करने के लिए किया जाता है।
• इन्सुलेशन सामग्री: बैटरी तापमान पर बाहरी वातावरण के प्रभाव को कम करने और आंतरिक तापमान स्थिरता बनाए रखने के लिए उपयोग किया जाता है।
• एक्चुएटर्स: जैसे वाल्व, पंप इत्यादि, जिनका उपयोग शीतलक या वायु के प्रवाह को नियंत्रित करने के लिए किया जाता है।
• कनेक्टर्स: सामान्य सिस्टम संचालन सुनिश्चित करने के लिए विभिन्न घटकों को जोड़ने वाले पाइप, केबल आदि शामिल हैं।

थर्मल प्रबंधन कार्य सिद्धांत

1. तापमान की निगरानी: सेंसर लगातार बैटरी और पर्यावरण के तापमान की निगरानी करते हैं, डेटा को नियंत्रण इकाई तक पहुंचाते हैं।
2. डेटा विश्लेषण: नियंत्रण इकाई यह निर्धारित करने के लिए डेटा का विश्लेषण करती है कि कूलिंग या हीटिंग उपकरण को सक्रिय करने की आवश्यकता है या नहीं।
3. शीतलन प्रक्रिया:-एयर कूलिंग: जब तापमान एक निर्धारित सीमा से अधिक हो जाता है, तो पंखा चालू हो जाता है, जिससे गर्मी को दूर करने के लिए बैटरी की सतह पर हवा को धकेल दिया जाता है।-तरल शीतलन: एक पंप शीतलक को कूलिंग प्लेट के माध्यम से या सीधे बैटरी के संपर्क में धकेलता है, गर्मी विनिमय के लिए रेडिएटर में वापस प्रवाहित होने से पहले गर्मी को अवशोषित करता है।
4. हीटिंग प्रक्रिया: कम तापमान वाले वातावरण में, हीटिंग उपकरण सक्रिय हो जाता है, बैटरी तापमान बढ़ाने के लिए विद्युत ऊर्जा या चरण परिवर्तन सामग्री के माध्यम से गर्मी जारी करता है।
5. तापमान विनियमन: नियंत्रण इकाई वास्तविक समय डेटा के आधार पर शीतलन या हीटिंग की तीव्रता को समायोजित करती है ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि बैटरी का तापमान अपनी इष्टतम ऑपरेटिंग सीमा के भीतर बना रहे।
6. ऊष्मा वितरण एकरूपता: एक अच्छी तरह से डिज़ाइन किया गया वायु प्रवाह पथ या शीतलक प्रवाह पथ बैटरी पैक के भीतर समान तापमान वितरण सुनिश्चित करता है।
7. सुरक्षा सुरक्षा: सिस्टम में संभावित सुरक्षा खतरों को रोकने के लिए अत्यधिक गर्मी से सुरक्षा, रिसाव का पता लगाना और अन्य सुरक्षा कार्य भी शामिल हैं।
8. बुद्धिमान अनुकूलन: आधुनिक थर्मल प्रबंधन प्रणालियाँ नियंत्रण रणनीतियों को अनुकूलित करने, ऊर्जा दक्षता में सुधार करने और प्रतिक्रिया गति बढ़ाने के लिए कृत्रिम बुद्धिमत्ता एल्गोरिदम को एकीकृत कर सकती हैं।
9. रिमोट मॉनिटरिंग: सिस्टम रिमोट मॉनिटरिंग और नियंत्रण कार्यों का समर्थन कर सकता है, जिससे रखरखाव कर्मियों को वास्तविक समय में सिस्टम की स्थिति को समझने और समायोजन करने की अनुमति मिलती है।

बैटरी प्रबंधन प्रणाली (बीएमएस)

बैटरी प्रबंधन प्रणाली (बीएमएस) ऊर्जा भंडारण प्रणाली का एक मुख्य घटक है, जो बैटरी पैक की सुरक्षा, विश्वसनीयता और कुशल संचालन सुनिश्चित करने के लिए उसकी परिचालन स्थिति के प्रबंधन और निगरानी के लिए जिम्मेदार है। बीएमएस के मूल घटक, कार्य सिद्धांत और प्रमुख कार्य निम्नलिखित हैं:

बैटरी प्रबंधन प्रणाली (बीएमएस): बुनियादी घटक

हार्डवेयर घटक:

• सेंसर: बैटरी के भौतिक मापदंडों जैसे वोल्टेज, करंट और तापमान की निगरानी के लिए उपयोग किया जाता है।
• सर्किट बोर्ड: इसमें मुख्य नियंत्रण सर्किट बोर्ड और संचार सर्किट बोर्ड शामिल हैं, जो डेटा प्रोसेसिंग और संचार के लिए जिम्मेदार हैं।
• प्रोसेसर: कोर नियंत्रण इकाई, जो बैटरी की स्थिति का विश्लेषण और गणना करती है और संबंधित नियंत्रण रणनीतियों को निष्पादित करती है।
• रिले और सुरक्षा सर्किट: असामान्य स्थितियों में बैटरी के चार्जिंग और डिस्चार्जिंग सर्किट को डिस्कनेक्ट करने के लिए उपयोग किया जाता है, जिससे बैटरी को नुकसान से बचाया जा सके।
• संचार इंटरफ़ेस: बाहरी प्रणालियों (जैसे वाहन नियंत्रण प्रणाली, सर्वर, आदि) के साथ डेटा संचार के लिए उपयोग किया जाता है।

बैटरी प्रबंधन प्रणाली (बीएमएस) कार्य सिद्धांत:

1. डेटा अधिग्रहण: बीएमएस सेंसर के माध्यम से वास्तविक समय में वोल्टेज, करंट और तापमान जैसे बैटरी पैरामीटर एकत्र करता है।
2. डेटा प्रोसेसिंग: प्रोसेसर प्राप्त डेटा को संसाधित करता है, बैटरी की चार्ज/डिस्चार्ज स्थिति, शेष क्षमता और आंतरिक प्रतिरोध जैसी महत्वपूर्ण जानकारी की गणना करता है।
3. नियंत्रण रणनीति निष्पादन: डेटा प्रोसेसिंग परिणामों के आधार पर, बीएमएस संबंधित नियंत्रण रणनीतियों को निष्पादित करता है, जैसे चार्ज/डिस्चार्ज करंट को समायोजित करना और बैटरी संतुलन करना।
4. संचार और फीडबैक: बीएमएस एक संचार इंटरफ़ेस के माध्यम से बाहरी सिस्टम के साथ डेटा का आदान-प्रदान करता है, बाहरी कमांड प्राप्त करता है, और बाहरी सिस्टम को बैटरी स्थिति की जानकारी वापस भेजता है।

 

एक ऊर्जा भंडारण कनवर्टर (पीसीएस) की तुलना एक "बड़े आकार के चार्जर" से की जा सकती है, जो ऊर्जा भंडारण प्रणाली का एक प्रमुख घटक है। इसमें द्विदिशीय रूपांतरण क्षमताएं हैं और यह सिस्टम में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। यह ऊर्जा भंडारण बैटरी और ग्रिड के बीच ऊर्जा रूपांतरण और द्विदिशीय प्रवाह को सक्षम बनाता है। यह ऊर्जा भंडारण प्रणाली की ग्रिड की चार्जिंग और डिस्चार्जिंग आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए डायरेक्ट करंट (डीसी) को प्रत्यावर्ती धारा (एसी) में या इसके विपरीत परिवर्तित कर सकता है। पीसीएस ऊर्जा भंडारण प्रणाली में एक "पुल" के रूप में कार्य करता है, जो ऊर्जा भंडारण बैटरी और ग्रिड को जोड़ता है, जिससे सिस्टम का कुशल और स्थिर संचालन सुनिश्चित होता है।

 

ऊर्जा प्रबंधन प्रणाली (ईएमएस) ऊर्जा भंडारण प्रणाली का एक प्रमुख घटक है। यह पूरे सिस्टम के ऊर्जा प्रवाह और परिचालन दक्षता की निगरानी, ​​​​नियंत्रण और अनुकूलन के लिए जिम्मेदार है।

ऊर्जा भंडारण प्रणालियों में ईएमएस के महत्व पर प्रकाश डालते हुए, "एक अच्छा समाधान शीर्ष स्तर के डिज़ाइन से उत्पन्न होता है, और एक अच्छी प्रणाली ईएमएस से उत्पन्न होती है।"

ईएमएस ऊर्जा भंडारण प्रणाली के भीतर सभी उप-प्रणालियों से जानकारी एकत्र करने, समग्र सिस्टम संचालन की व्यापक निगरानी करने और सुरक्षित सिस्टम संचालन सुनिश्चित करने के लिए प्रासंगिक निर्णय लेने के लिए मौजूद है। ईएमएस क्लाउड पर डेटा अपलोड करता है, ऑपरेटर के बैकएंड प्रबंधन कर्मियों के लिए परिचालन उपकरण प्रदान करता है। इसके साथ ही, ईएमएस उपयोगकर्ताओं के साथ सीधे संपर्क के लिए जिम्मेदार है। उपयोगकर्ता रखरखाव कर्मी ऊर्जा भंडारण प्रणाली के वास्तविक समय संचालन को देखने और निगरानी लागू करने के लिए ईएमएस का उपयोग कर सकते हैं।