康明斯公司的哈桑·奥贝德称电池储能系统是“现代能源管理中的关键技术”。
随着全球能源格局向可再生能源转型，电池储能系统（BESS）正在各个领域取得进展。在工地、商业和工业应用中，它们不仅提供清洁、零排放的电力，还能避免另一种排放：噪音。
康明斯新能源解决方案全球技术销售负责人哈桑·奥贝德表示：“电池储能系统（BESS）已成为现代能源管理的关键技术，它能够有效解决可再生能源间歇性问题，并增强电网稳定性。” 他撰写了一份题为《电池储能系统：理解关键概念和应用》的白皮书。在白皮书中，奥贝德阐述了电池储能系统的定义、工作原理以及如何有效应用。
组件层次结构
Obeid 表示，虽然储能系统 (BESS) 看起来像一个简单的盒子，但盒子内部以复杂的方式集成了许多组件，以确保安全高效的运行。
图片：malp via Adobe Stock他表示：“每个组件在系统的整体功能和性能中都发挥着至关重要的作用。了解这些关键组件对于掌握储能系统的工作原理及其提供的各种优势至关重要。”
正如您所料，每个电池储能系统都包含电池单元。这些电池单元是系统能量的基本单位。
奥贝德说：“电池被分组为模块，以便于搬运和管理。多个模块随后被组装成机架，以实现更结构化、更高效的配置。”
与许多电动汽车一样，电池储能系统（BESS）也配备了电池管理系统（BMS）。奥贝德表示，正是BMS管理着组件层级结构中的各个层级。
例如，在电池单元层面，他表示电池管理系统（BMS）执行多项任务，包括电压和温度监控以及充放电均衡。BMS还会估算电池的荷电状态（SoC），奥贝德称之为“电池的油量表”。他解释说，SoC表示电池在特定时刻的可用能量占其总容量的百分比。此外，BMS还会监控电池的健康状态（SoH），SoH是衡量电池寿命的指标。
奥贝德表示，电池管理系统（BMS）逐级监控电池模块的状态，包括热管理，以确保加热和冷却系统将温度维持在最佳范围内。它还能处理可能出现的任何故障。最后，它还负责实现电芯与机架层之间的通信。
在机架层面，奥贝德指出电池管理系统（BMS）承担着几项关键职责。例如，它负责系统集成和负载管理，并管理能源以实现最佳存储和利用。在这个层面上，BMS 还负责实施安全协议，包括紧急停机。最后，他指出，BMS 还负责管理与储能系统（BESS）外部系统的通信，例如设施或电网使用的系统。
Obeid 还指出，BESS 的其他组件包括功率转换系统 (PCS)，该系统通过逆变器和整流器将直流电池电能转换为交流电能。充电时，转换过程则反向进行。
奥贝德表示，此外还有一个电池储能系统（BESS）控制系统，“它作为中央枢纽，将电池储能系统与系统的其他部分整合在一起”。这些其他部分包括电网、微电网或其他分布式能源。
部分储能系统可能还包含不间断电源（UPS）。奥贝德表示：“这一附加装置可提供备用电源，以维持关键功能，并允许系统独立重启。”
能力与局限性
与任何类型的设备一样，了解电池储能系统的局限性以及确定其随时间推移的运行状况的方法都非常重要。
由多个并排排列的锂电池模块组成的电池储能系统（BESS）。（图片：malp via Adobe Stock）奥贝德表示，为此，每个储能系统都有额定功率容量和额定能量容量。
他将额定功率容量定义为储能系统（BESS）的总瞬时放电能力，或从满电状态开始的最大放电速率。其单位为千瓦（kW）或兆瓦（MW）。
相比之下，能源容量“是指以千瓦时 (kWh) 或兆瓦时 (MWh) 为单位储存或消耗的最大能量”，奥贝德说。
他补充说，理解kW/MW和kWh/MWh之间的区别至关重要。“了解二者的区别对于准确评估能源需求、系统容量、规模、应用和运营成本至关重要，”奥贝德说。“它还有助于就能源使用、效率和可持续性做出明智的决策。”
奥贝德以千瓦 (kW) 和千瓦时 (kWh) 为例解释说，千瓦是功率单位，而千瓦时是能量单位。
他解释说，千瓦（kW）“表示在任何给定时刻能量的使用速度”，并补充道，一个10千瓦的系统可以瞬间提供10千瓦的功率。它指的是能量流入或流出电池储能系统（BESS）的速度。
奥贝德说：“千瓦时（kWh）是能量单位，代表一段时间内消耗或产生的能量总量。它表示累计的能量使用或生产。” 他举例说，一个10千瓦的系统运行一小时将消耗或产生10千瓦时的能量。
了解 C 率
电池储能系统的一个方面被称为 C 倍率——也称为存储持续时间和充电/放电速率。
奥贝德说：“C倍率衡量的是电池相对于其最大容量的放电速率。它的定义是电池完全放电所需时间（以小时为单位）的倒数。”
奥贝德举例说，C 倍率为 1C 的电池储能系统 (BESS) 将在 1 小时内完成充电或放电，因为 1/1（1 的倒数）等于 1。然而，C 倍率为 0.5C 意味着充电/放电时间为 2 小时，因为 1/0.5 等于 2。
他表示，控制 C 率可确保储能系统安全运行并延长使用寿命。
奥贝德说：“低倍率电池充电时间较长，但可以长时间供电。相反，高倍率电池可以快速提供大电流，因此适用于电网频率调节等高功率、短时应用。但是，它们无法像低倍率电池那样长时间维持这种功率输出。”
奥贝德举例说，C 倍率为 5C 的电池可以提供其额定功率的五倍，但只能持续 12 分钟（60 分钟的 1/5 是 12 分钟）。
低倍率电池储能系统（BESS）常用于能源应用，因为它们能提供稳定、持久的能源供应。相比之下，功率应用通常需要更高的倍率（1C 或更高），因为它们可以提供快速的功率脉冲。
Obeid补充说，虽然C率可以降低，但不能超过储能系统的额定容量。
“例如，如果一个系统的额定电流为 1C，它可以以较低的 C 值（例如 0.5C 或 0.25C）进行充电或放电，”他说，“但它不能以较高的 C 值（例如 2C 或 3C）运行。
