Sistem Penyimpanan Energi Baterai yang lengkap (TERBAIK) memerlukan perhatian pada dua indikator kinerja utama: yang pertama terkait dengan kapasitas dan pemanfaatan penyimpanan energi, yaitu terkait dengan kapasitas; dan yang lainnya terkait dengan kemampuan untuk mengisi atau melepaskan energi, yaitu terkait dengan kekuatan. Hubungan antara kedua aspek ini sering digunakan untuk membedakan apakah sistem penyimpanan energi berorientasi-energi atau-berorientasi daya.
Kapasitas sistem penyimpanan energi baterai
Metrik ini mewakili kapasitas energi maksimum teoretis yang dapat ditampung sistem penyimpanan, biasanya dinyatakan dalam kilowatt-jam (kWh) atau megawatt-jam (MWh). Ini adalah salah satu parameter terpenting dari sistem penyimpanan energi; namun, kapasitas sebenarnya yang dapat digunakan dipengaruhi oleh kedalaman pengosongan baterai (DOD) dan efisiensi sistem.
Kapasitas BESS (Battery Energy Storage System) menekankan pada besarnya energi yang dapat dikeluarkan atau dimanfaatkan, berbeda dengan pengertian kapasitas baterai. Kapasitas baterai umumnya mengacu pada kapasitas baterai dalam kondisi tertentu (laju pengosongan, suhu, tegangan terminasi, dll.), dan diukur dalam ampere-jam (Ah), yang mewakili integral arus seiring waktu.
Sistem penyimpanan energi baterai:Daya sistem maksimum
Daya maksimum sistem mencerminkan kapasitas pengisian dan pengosongan maksimum sistem penyimpanan energi, dan umumnya dinyatakan dalam kilowatt (kW) atau megawatt (MW). Indikator kinerja ini ditentukan oleh desain seluruh rangkaian utama, termasuk baterai, rangkaian transmisi DC, PCS, dan sambungan AC, dan bahkan kerugian selama pengoperasian pada daya maksimum (kerugian ini terutama akan diubah menjadi panas), yang mempengaruhi desain sistem kendali suhu dan peralatan bantu lainnya. Sistem penyimpanan energi dengan kapasitas yang sama dapat memiliki fungsi yang sangat berbeda karena perbedaan daya maksimum; bahkan sistem penyimpanan energi yang sama akan mengalami perbedaan efisiensi karena tingkat daya pengoperasian yang berbeda.
Jika parameter daya relatif besar dibandingkan dengan parameter kapasitas, misalnya 1 MW/500 kWh, maka ini disebut sistem penyimpanan energi tipe-daya; sebaliknya, jika 500 kW/1 MWh, maka disebut sistem penyimpanan energi tipe-energi. Oleh karena itu, konsep waktu terkadang diperkenalkan, misalnya konsep waktu diberi label 1 MW/0,5 jam, dan konsep waktu diberi label 500 kW/2 jam.
Sistem penyimpanan energi baterai: Kehilangan dan efisiensi energi
Efisiensi sistem penyimpanan energi mencerminkan hilangnya energi selama proses pengisian dan pengosongan. Hal ini dapat dipahami sebagai rasio energi yang dilepaskan oleh sistem terhadap energi yang dibebankan ke dalamnya, yang juga dikenal sebagai efisiensi siklus. Kerugian ini tidak hanya terkait dengan jenis teknis baterai penyimpan energi tetapi juga bergantung pada komponen kelistrikan seperti sistem konversi daya (PCS). Dalam arti sempit, efisiensi sistem terutama mencerminkan kerugian pada rangkaian utama selama pengisian dan pengosongan, mulai dari baterai, bus DC, PCS, dan akhirnya ke transformator (jika ada). Namun, dalam aplikasi teknik praktis, konsumsi daya peralatan bantu seperti sistem kendali suhu sering kali dimasukkan dalam kerugian total, sehingga mempengaruhi efisiensi keseluruhan.
Gambar: Hubungan keseimbangan energi BESS
Sistem penyimpanan energi baterai:Jumlah siklus
Jumlah siklus-pengosongan daya baterai menentukan masa pakainya. Dalam sistem penyimpanan energi, karena tingginya nilai baterai, umur baterai juga menentukan umur keseluruhan sistem. Degradasi siklus hidup menyebabkan peningkatan resistansi internal, yang pada gilirannya meningkatkan kehilangan dan pembentukan panas, sehingga semakin mempercepat proses degradasi. Selain itu, seringnya pengisian daya berlebih dan-pengosongan daya berlebih menyebabkan pelarutan dan pengendapan zat logam berulang kali dalam elektrolit, yang juga berdampak signifikan pada masa pakai dan keamanan baterai.
Untuk jenis baterai litium-ion tertentu, jumlah siklus pada kondisi pengisian daya 1C dan pengosongan 1C menunjukkan perbedaan yang signifikan pada kedalaman pengosongan (DOD) yang berbeda, seperti yang ditunjukkan pada gambar.
Biaya sistem penyimpanan energi baterai
Biaya sistem penyimpanan energi berkaitan erat dengan kapasitas, daya, dan lingkungan pengoperasian sistem. Secara umum, dalam sistem penyimpanan-jenis energi, biaya baterai mempunyai proporsi yang relatif tinggi; sedangkan pada sistem penyimpanan tipe daya-, biaya baterai relatif lebih rendah. Namun, bagaimanapun juga, biaya paket baterai saat ini merupakan bagian utama dari keseluruhan biaya BESS, dan juga akan menjadi area utama untuk pengurangan biaya di masa depan.
Satuan biaya dapat dinyatakan sebagai yuan/kWh atau yuan/kW, namun tidak mewakili maknanya secara lengkap dan akurat. Oleh karena itu, penting untuk menentukan kapasitas dan kekuasaan secara bersamaan selama pembahasan proyek tertentu.
Sistem penyimpanan energi baterai: biaya Waktu respons
Untuk BESS (Battery Energy Storage Systems), konversi daya dan waktu respons berada dalam kisaran milidetik, yang cukup untuk aplikasi sistem tenaga. Di sinilah keunggulan BESS dibandingkan metode penyimpanan energi fisik lainnya seperti penyimpanan energi roda gila dan pembangkit listrik tenaga air-penyimpanan yang dipompa. Namun, karena keterbatasan voltase, metode pemasangan, dan kapasitas sel baterai, daya dan kapasitas satu unit BESS relatif terbatas. Oleh karena itu, pada pembangkit listrik-penyimpanan energi berskala besar, seperti pembangkit listrik yang terdiri dari lusinan sistem penyimpanan energi-tegangan rendah 5MW/2 jam konvensional yang dihubungkan secara paralel, hambatan dalam waktu respons terutama akan dibatasi oleh metode komunikasi dan mekanisme penjadwalan. Hal ini juga akan dipengaruhi oleh fungsi-fungsi seperti koordinasi daya dan penekanan arus sirkulasi di antara perangkat paralel. Waktu respons tingkat stasiun{10}}akhir mungkin dalam ratusan milidetik atau bahkan detik. Tentu saja, satu unit BESS 5MW/2 jam hanyalah sebuah contoh hipotetis; sambungan paralel yang berlebihan pada baterai itu sendiri menimbulkan risiko keselamatan yang signifikan. Penyelesaian masalah ini memerlukan perubahan dalam metode kontrol grup dan terobosan serta penerapan teknologi sistem penyimpanan energi baru seperti sambungan langsung tegangan tinggi.
Sistem penyimpanan energi baterai: Fitur lainnya
Dalam skenario aplikasi atau analisis ekonomi lainnya, konsep seperti energi spesifik (rasio energi-terhadap-massa, Wh/kg), daya spesifik (rasio daya-terhadap-massa, kW/kg), dan kepadatan energi per satuan luas (rasio energi-terhadap-luas, Wh/m²) juga digunakan. Konsep-konsep ini relevan untuk menghitung biaya transportasi proyek dan kebutuhan penggunaan lahan.