Ņemot vērā jaunu energosistēmu paātrināto būvniecību, enerģijas uzglabāšanas sistēmas, kas ir galvenā sastāvdaļa enerģijas piedāvājuma un pieprasījuma līdzsvarošanai un tīkla noturības uzlabošanai, ir izstrādātas, lai pārveidotu enerģijas veidu, sadarbotos ar sistēmu kontroli un drošu un ekonomisku darbību. Mērķis ir panākt elastīgu elektroenerģijas uzglabāšanu un precīzu izlaišanu, izmantojot zinātnisku arhitektūru. Projektēšanas galvenais mērķis ir ne tikai atbilst jaudas un jaudas prasībām konkrētos scenārijos, bet arī panākt optimālu līdzsvaru starp drošību, efektivitāti, kalpošanas laiku un ekonomiju.
Enerģijas uzkrāšanas sistēmu projektēšana sākas ar enerģijas pārveidošanas mehānismu pamatā esošās loģikas izvēli. Elektroķīmiskās enerģijas uzkrāšanas pamatā ir atgriezeniska "elektroķīmiskā-elektroķīmiskā" reakcija, panākot enerģijas uzglabāšanu pozitīvo un negatīvo elektrodu materiālu redoksreakcijā: uzlādes laikā elektriskā enerģija virza lādiņa nesējus (piemēram, litija jonus), lai tie migrētu un iekļautos negatīvajā elektrodā, pārvēršot tos ķīmiskajā enerģijā; izlādes laikā lādiņnesēji atgriežas pie pozitīvā elektroda, un ķīmiskā enerģija tiek pārvērsta atpakaļ elektroenerģijā. Fiziskā enerģijas uzkrāšana balstās uz makroskopisku enerģijas formu pārveidošanu. Piemēram, sūknējamā hidroakumulatorā tiek izmantota elektrība, lai darbinātu sūkni, lai palielinātu ūdens potenciālo enerģiju, un elektroenerģijas ražošanas laikā krītošais ūdens virza turbīnu, lai pārveidotu potenciālo enerģiju elektroenerģijā. Saspiestā gaisa uzglabāšana izmanto elektrību, lai saspiestu gāzi un uzglabātu spiediena enerģiju; izlaižot enerģiju, augstspiediena gāze{5}}izplešas un iedarbina ģeneratoru. Dažādi pārveidošanas mehānismi nosaka sistēmas reakcijas ātrumu, enerģijas blīvumu un piemērojamos scenārijus. Projektam vispirms ir jānoenkuro tehnoloģiju maršruts, pamatojoties uz prasībām.
Sistēmas arhitektūras dizains uzsver vairāku moduļu koordināciju un hierarhisku pārvaldību. Pilnīga enerģijas uzglabāšanas sistēma sastāv no enerģijas uzkrāšanas blokiem, jaudas pārveidošanas sistēmas (PCS), akumulatoru vadības sistēmas (BMS), enerģijas pārvaldības sistēmas (EMS) un palīgsistēmām (temperatūras kontrole, ugunsdrošība, uzraudzība). Enerģijas uzglabāšanas bloks ir enerģijas uzglabāšanas kodols, un tā sērijveida un paralēlā savienojuma metodes ir jāoptimizē, pamatojoties uz mērķa spriegumu, jaudu un dublēšanas prasībām. PCS (Power Control System) ir atbildīga par maiņstrāvas/līdzstrāvas pārveidošanu un jaudas regulēšanu, un tās topoloģijai (piemēram, diviem-līmeņiem vai trīs-līmeņiem) ir jāatbilst sistēmas jaudas līmenim un efektivitātes prasībām. BMS (Akumulatora pārvaldības sistēmai), kas darbojas kā “nervu gali”, ir jāpanāk reāllaika-uzraudzība un līdzsvarota atsevišķa elementa sprieguma, temperatūras un iekšējās pretestības kontrole, lai novērstu kaskādes atteices, ko izraisa lokāla pārlādēšana un pārmērīga izlāde. EMS (Electric Power Management System) ir "smadzenes", kas dinamiski optimizē uzlādes un izlādes stratēģijas un koordinē katra moduļa darbības, pamatojoties uz tīkla slodzi, atjaunojamās enerģijas izlaidi un elektroenerģijas cenas signāliem. Palīgsistēmas nodrošina vides aizsardzību iepriekšminētajām pamatfunkcijām; piemēram, temperatūras kontroles sistēma nodrošina kameru darbību piemērotā temperatūras diapazonā (parasti 25 grādi ±5 grādi), un ugunsdrošības sistēma izveido agrīnās brīdināšanas un slāpēšanas aizsardzības līniju pret ugunsgrēkiem.
Dizainam ir dziļi jāintegrē scenārija raksturlielumi un ierobežojumi. Tīkla-pusējā enerģijas uzglabāšana uzsver ātru reakciju un liela mēroga{2}}regulēšanas iespējas, kam nepieciešama uzlabota elektroenerģijas ražošanas sistēmas (PCS) dinamiskā veiktspēja un enerģijas uzglabāšanas sistēmas (EMS)-draudzīgums tīklam. Strāvas avota-puses enerģijas uzglabāšanai ir jāpielāgojas atjaunojamās enerģijas jaudas svārstībām, optimizējot BMS toleranci pret periodisku uzlādi un izlādi. Lietotāja-enerģijas krātuvē prioritāte ir ekonomika un telpas izmantošana, līdzsvarojot jaudas konfigurāciju un uzstādīšanas izmaksas, un, lai ietaupītu vietu, var izmantot modulāru integrāciju. Turklāt projektā ir jārezervē paplašināšanas saskarnes, lai pielāgotos turpmākiem jaudas uzlabojumiem vai tehnoloģiskām iterācijām.
Drošība un ekonomiskā efektivitāte ir ļoti svarīgas visā dzīves ciklā. No drošības viedokļa daudzslāņu aizsardzības sistēma ir jāizveido, izmantojot elektroizolācijas konstrukciju, aizsardzību pret pārspriegumu un pārstrāvu, kā arī termiskās avārijas agrīnās brīdināšanas mehānismus. No ekonomiskā viedokļa, lai uzlabotu dzīves cikla priekšrocības, ir nepieciešama uzlabota enerģijas pārveidošanas efektivitāte (piemēram, PCS efektivitāte, kas lielāka vai vienāda ar 95%), pagarināts cikla kalpošanas laiks (piemēram, projektētais ciklu skaits, kas lielāks par vai vienāds ar 6000 reizēm) un samazināts palīgsistēmas enerģijas patēriņš.
Rezumējot, enerģijas uzglabāšanas sistēmu projektēšanas princips ir tehnoloģiju integrācijas process, kura pamatā ir enerģijas pārveidošanas mehānismi un kura centrā ir vairāku -moduļu sadarbība, ko nosaka scenāriju pielāgošana, un to ierobežo drošība un ekonomika. Tās būtība ir pārveidot atsevišķas enerģijas uzglabāšanas vienības par uztveramu, vadāmu un optimizējamu enerģijas regulēšanas sistēmu, izmantojot zinātnisku arhitektūru, nodrošinot galveno atbalstu jaunām energosistēmām, lai tiktu galā ar lielo atjaunojamās enerģijas piekļuves īpatsvaru.
