एक रेंज विस्तारित बैटरी भंडारण प्रणाली एक प्राथमिक बैटरी बैंक को एक सहायक जनरेटर के साथ एकीकृत करती है जो ऑपरेशन के दौरान बैटरी को रिचार्ज करती है। यह कॉन्फ़िगरेशन पारंपरिक बैटरी स्टोरेज से भिन्न है क्योंकि बैटरी कभी भी पूरी तरह से डिस्चार्ज नहीं होती है। जनरेटर बैटरी को चार्ज विंडो की मध्य श्रेणी की स्थिति में बनाए रखता है, आमतौर पर तीस से सत्तर प्रतिशत। इंजेट हैनकांग ने एक रेंज विस्तारित बैटरी स्टोरेज सिस्टम प्लेटफॉर्म विकसित किया है जो बैटरी रसायन विज्ञान, जनरेटर नियंत्रण और लोड प्रबंधन के बीच बातचीत को अनुकूलित करता है। यह आलेख बैटरी विशिष्ट डिज़ाइन विचार, चक्र जीवन डेटा और एप्लिकेशन उदाहरण प्रस्तुत करता है।
बैटरी किसी भी रेंज विस्तारित बैटरी भंडारण प्रणाली का मुख्य घटक है। इंजेट हैनकांग चार विशेषताओं के कारण सभी प्रणालियों के लिए लिथियम आयरन फॉस्फेट रसायन का चयन करता है। पहली विशेषता चक्र जीवन है. लिथियम आयरन फॉस्फेट कोशिकाएं आम तौर पर चार हजार से छह हजार चक्रों से लेकर अस्सी प्रतिशत क्षमता बनाए रखती हैं, जबकि निकल मैंगनीज कोबाल्ट कोशिकाओं के लिए दो हजार से तीन हजार चक्र होते हैं। दूसरी विशेषता तापीय स्थिरता है। जब तक तापमान दो सौ सत्तर डिग्री सेल्सियस से अधिक न हो जाए, लिथियम आयरन फॉस्फेट कोशिकाएं थर्मल रनवे से नहीं गुजरती हैं, जिससे व्यापक सुरक्षा मार्जिन मिलता है। तीसरी विशेषता फ्लैट वोल्टेज वक्र है। वोल्टेज बीस और अस्सी प्रतिशत के बीच चार्ज की स्थिति के साथ धीरे-धीरे बदलता है, जो चार्जिंग एल्गोरिदम को सरल बनाता है। चौथी विशेषता कोबाल्ट मुक्त संरचना है, जो आपूर्ति श्रृंखला जोखिम और सामग्री लागत को कम करती है। नीचे दी गई तालिका रेंज विस्तारित बैटरी भंडारण प्रणाली अनुप्रयोगों के लिए बैटरी रसायन विज्ञान की तुलना करती है। पैरामीटर लिथियम आयरन फॉस्फेट निकेल मैंगनीज कोबाल्ट लीड एसिड चक्र जीवन 80 प्रतिशत 4000 से 6000 चक्र 2000 से 3000 चक्र 500 से 1000 चक्र राउंड ट्रिप दक्षता 92 से 95 प्रतिशत 90 से 93 प्रतिशत 75 से 85 प्रतिशत ऑपरेटिंग तापमान रेंज माइनस 20 से 60 सेल्सियस माइनस 10 से 55 सेल्सियस माइनस 40 से 50 सेल्सियस ऊर्जा घनत्व 120 से 160 वाट घंटे प्रति किलोग्राम 200 से 250 वाट घंटे प्रति किलोग्राम 30 से 40 वाट घंटे प्रति किलोग्राम लागत प्रति किलोवाट घंटा 100 से 130 डॉलर 110 से 140 डॉलर 50 से 80 डॉलर अनुशंसित चार्ज विंडो 20 से 80 प्रतिशत 30 से 70 प्रतिशत 50 से 80 प्रतिशत रेंज विस्तारित बैटरी के लिए भंडारण प्रणाली अनुप्रयोगों में, लिथियम आयरन फॉस्फेट निकल मैंगनीज कोबाल्ट की तुलना में कम ऊर्जा घनत्व के बावजूद चक्र जीवन और सुरक्षा का सर्वोत्तम संतुलन प्रदान करता है।
विस्तारित बैटरी भंडारण प्रणाली में बैटरी को आकार देने के लिए स्टैंडअलोन बैटरी भंडारण की तुलना में अलग गणना की आवश्यकता होती है। मुख्य अंतर यह है कि संपूर्ण दैनिक ऊर्जा प्रदान करने के लिए बैटरी की आवश्यकता नहीं होती है। इसके बजाय, बैटरी जनरेटर चलाने के बीच ऊर्जा प्रदान करती है। इंजेट हैनकांग पांच चरणों वाली साइज़िंग पद्धति का उपयोग करता है। चरण एक किलोवाट में औसत भार शक्ति निर्धारित करता है। चरण दो जनरेटर चलाने के बीच का वांछित समय घंटों में निर्धारित करता है। चरण तीन बैटरी ऊर्जा प्राप्त करने के लिए लोड पावर को वांछित रन टाइम से गुणा करता है। चरण चार चार्ज विंडो बाधाओं की स्थिति के लिए तीस प्रतिशत बफर जोड़ता है। चरण पाँच को निकटतम मानक बैटरी मॉड्यूल आकार तक पूरा करें। उदाहरण के लिए, एक सौ किलोवाट औसत भार और चार घंटे के वांछित जनरेटर चलाने के अंतराल वाली साइट को बफर से पहले चार सौ किलोवाट घंटे की बैटरी ऊर्जा की आवश्यकता होती है। तीस प्रतिशत जोड़ने पर पांच सौ बीस किलोवाट घंटे मिलते हैं। निकटतम मानक इंजेट हैनकांग मॉड्यूल का आकार छह सौ किलोवाट घंटे है। जनरेटर औसत लोड के तहत हर चार घंटे में चालू होगा, लगभग एक घंटे तक चलेगा, और बैटरी को चार्ज की तीस से सत्तर प्रतिशत स्थिति तक रिचार्ज करेगा।
एक रेंज विस्तारित बैटरी भंडारण प्रणाली गहरे डिस्चार्ज और चार्ज होल्डिंग की उच्च स्थिति से बचकर बैटरी चक्र जीवन को बढ़ाती है। इंजेट हैनकांग ने तीन ऑपरेटिंग व्यवस्थाओं की तुलना करते हुए एक चक्र जीवन परीक्षण आयोजित किया। पहले शासन ने बैटरियों को दस प्रतिशत से नब्बे प्रतिशत चार्ज अवस्था तक चक्रित किया, जो स्टैंडअलोन बैटरी ऑपरेशन का प्रतिनिधित्व करता है। दूसरा शासन तीस प्रतिशत से सत्तर प्रतिशत तक चक्रित हुआ, जो सीमा विस्तारित संचालन का प्रतिनिधित्व करता है। तीसरी व्यवस्था चालीस प्रतिशत से साठ प्रतिशत तक चक्रित हुई, जो आक्रामक रेंज विस्तारित संचालन का प्रतिनिधित्व करती है। सभी परीक्षणों में पच्चीस डिग्री सेल्सियस परिवेश के तापमान पर समान लिथियम आयरन फॉस्फेट कोशिकाओं का उपयोग किया गया। परिणामों से पता चला कि दस से नब्बे प्रतिशत शासन तीन हजार दो सौ चक्रों के बाद अस्सी प्रतिशत क्षमता प्रतिधारण तक पहुंच गया। तीस से सत्तर प्रतिशत शासन पांच हजार चार सौ चक्रों के बाद अस्सी प्रतिशत तक पहुंच गया, जो कि उनसठ प्रतिशत की वृद्धि है। चालीस से साठ प्रतिशत शासन छह हजार आठ सौ चक्रों के बाद अस्सी प्रतिशत तक पहुंच गया, जो स्टैंडअलोन शासन से दोगुने से भी अधिक है। इसलिए रेंज विस्तारित बैटरी भंडारण प्रणाली स्टैंडअलोन ऑपरेशन की तुलना में बैटरी जीवन को प्रभावी ढंग से दोगुना या तिगुना कर देती है। अतिरिक्त परीक्षण ने चक्र जीवन पर चार्ज दर के प्रभाव की जांच की। रेंज विस्तारित बैटरी भंडारण प्रणाली आम तौर पर बिंदु पांच से एक की सी दर पर चार्ज होती है। परीक्षण ने बिंदु पांच सी चार्जिंग की तुलना तीस से सत्तर प्रतिशत विंडो के भीतर एक सी चार्जिंग से की। बिंदु पांच सी चार्जिंग समूह ने पांच हजार छह सौ चक्र हासिल किए। एक सी चार्जिंग समूह ने पांच हजार चक्र हासिल किए। धीमी चार्जिंग से बारह प्रतिशत चक्र जीवन लाभ मिलता है।
विस्तारित बैटरी भंडारण प्रणाली को संचालित करने के लिए विशिष्ट बैटरी प्रबंधन सेटिंग्स की आवश्यकता होती है। पहली अंतर्दृष्टि यह है कि चार्ज अनुमान एल्गोरिदम की स्थिति को जनरेटर चार्जिंग वर्तमान तरंग के लिए जिम्मेदार होना चाहिए। जेनरेटर रेक्टिफायर डीसी बस पर एक छोटा एसी घटक उत्पन्न करते हैं। यह तरंग दो प्रतिशत तक की वर्तमान माप त्रुटियों का कारण बनती है। इंजेट हैनकांग ने वर्तमान माप सर्किट में एक कम पास फिल्टर जोड़ा, जिससे त्रुटि शून्य दशमलव तीन प्रतिशत कम हो गई। दूसरी अंतर्दृष्टि यह है कि बैटरी बैलेंसिंग सर्किट रेंज विस्तारित सिस्टम में कम बार संचालित होता है क्योंकि बैटरी चार्ज क्षेत्र की मध्य स्थिति में रहती है जहां सेल वोल्टेज अधिक समान होते हैं। संतुलन को लगातार के बजाय साप्ताहिक रूप से निर्धारित किया जा सकता है, जिससे संतुलन प्रतिरोधों से ऊर्जा की खपत कम हो जाती है। रेंज विस्तारित बैटरी स्टोरेज सिस्टम डिज़ाइन के लिए तीसरी तकनीकी अंतर्दृष्टि यह है कि स्टैंडअलोन सिस्टम की तुलना में बैटरी कूलिंग की मांग कम है। चार्ज की कम अवस्था में उच्च आंतरिक प्रतिरोध के कारण गहरे डिस्चार्ज अधिक गर्मी उत्पन्न करते हैं। गहरे डिस्चार्ज से बचकर, रेंज विस्तारित ऑपरेशन औसत सेल तापमान को तीन से चार डिग्री सेल्सियस तक कम कर देता है। कम तापमान सीधे तौर पर ठोस इलेक्ट्रोलाइट इंटरफ़ेस वृद्धि की दर को कम कर देता है, जिससे कैलेंडर का जीवन बढ़ जाता है। इंजेट हैनकांग ने कैलेंडर की उम्र पैंतालीस डिग्री सेल्सियस और चालीस डिग्री सेल्सियस पर मापी। पांच डिग्री की कमी से अठारह महीनों में क्षमता में तीस प्रतिशत की कमी आई।
एक रेंज विस्तारित बैटरी भंडारण प्रणाली को सौर पीवी या पवन उत्पादन के साथ एकीकृत किया जा सकता है। एकीकरण जटिलता जोड़ता है क्योंकि नवीकरणीय उत्पादन परिवर्तनशील है। इंजेट हैनकांग ने एक नियंत्रण एल्गोरिदम विकसित किया है जो जनरेटर चार्जिंग पर नवीकरणीय चार्जिंग को प्राथमिकता देता है। जब सौर ऊर्जा लोड मांग से अधिक हो जाती है, तो अतिरिक्त ऊर्जा बैटरी को चार्ज कर देती है। जनरेटर बंद रहता है. जब सौर ऊर्जा अपर्याप्त होती है, तो बैटरी उस कमी की आपूर्ति करती है। जनरेटर तभी चालू होता है जब बैटरी की चार्ज स्थिति तीस प्रतिशत से कम हो जाती है और अगले दो घंटों के लिए सौर ऊर्जा कम होने का अनुमान है। एरिज़ोना में सौर प्लस रेंज विस्तारित बैटरी भंडारण प्रणाली का डेटा इस दृष्टिकोण की प्रभावशीलता को दर्शाता है। साइट पर एक सौ पचास किलोवाट सौर सरणी, छह सौ किलोवाट घंटे की बैटरी और एक सौ अस्सी किलोवाट जनरेटर है। बारह महीने की अवधि में, जनरेटर ने कुल ऊर्जा का केवल आठ प्रतिशत आपूर्ति की। सौर ऊर्जा ने बावन प्रतिशत आपूर्ति की। रखरखाव अवधि के दौरान ग्रिड ने चालीस प्रतिशत आपूर्ति की। जनरेटर बासठ बार चालू हुआ, प्रत्येक बार औसतन एक दशमलव आठ घंटे चला। सौर ऊर्जा के बिना, जनरेटर समान लोड प्रोफ़ाइल के आधार पर अनुमानित चालीस प्रतिशत ऊर्जा की आपूर्ति करता।
एक दूरस्थ दूरसंचार टावर एक रेंज विस्तारित बैटरी भंडारण प्रणाली के लिए एक आदर्श अनुप्रयोग प्रदान करता है। टावर रेडियो उपकरण के लिए पंद्रह किलोवाट का निरंतर लोड और एयर कंडीशनिंग के लिए पांच किलोवाट पीक का उपभोग करता है। ग्रिड बिजली उपलब्ध नहीं है. दो दिनों की स्वायत्तता के लिए आकार की एक स्टैंडअलोन बैटरी प्रणाली के लिए नौ सौ साठ किलोवाट घंटे की आवश्यकता होगी, हर पांच साल में प्रतिस्थापन के साथ लगभग एक सौ बीस हजार डॉलर की लागत आएगी। केवल जनरेटर प्रणाली में बीस हजार डॉलर की लागत से सालाना पंद्रह हजार लीटर ईंधन की खपत होगी। इंजेट हैनकांग ने दो सौ किलोवाट घंटे की बैटरी और बीस किलोवाट जनरेटर के साथ एक रेंज विस्तारित बैटरी भंडारण प्रणाली स्थापित की। बैटरी बारह घंटे की स्वायत्तता प्रदान करती है। जनरेटर प्रतिदिन आठ घंटे चलता है, बैटरी को रिचार्ज करने के साथ-साथ लोड की आपूर्ति भी करता है। वार्षिक ईंधन खपत चार हजार लीटर है, जो केवल जनरेटर समाधान से 73 प्रतिशत की कमी है। तीस से सत्तर प्रतिशत साइकिलिंग विंडो के आधार पर बैटरी के आठ साल तक चलने का अनुमान है। केवल जनरेटर संचालन की तुलना में पेबैक अवधि तीन वर्ष है। नीचे दी गई तालिका तुलना का सारांश प्रस्तुत करती है। समाधान पहली लागत वार्षिक ईंधन लागत हर दस साल में बैटरी प्रतिस्थापन कुल लागत जेनरेटर केवल 25000 डॉलर 20000 डॉलर लागू नहीं 225000 डॉलर स्टैंडअलोन बैटरी 120000 डॉलर 0 डॉलर 5 साल 240000 डॉलर रेंज विस्तारित बैटरी स्टोरेज 85000 डॉलर 5000 डॉलर 8 साल 135000 डॉलर बैटरी और जनरेटर दोनों होने के बावजूद रेंज विस्तारित बैटरी स्टोरेज सिस्टम की कुल लागत सबसे कम दस साल है घटक.
हाइब्रिड प्रणाली में, जनरेटर सीधे लोड की आपूर्ति कर सकता है। एक विस्तारित सीमा प्रणाली में, जनरेटर केवल बैटरी को चार्ज करता है। लोड हमेशा बैटरी से आता है। यह अंतर जनरेटर को लोड भिन्नता की परवाह किए बिना अपने इष्टतम पावर प्वाइंट पर काम करने की अनुमति देता है।
इंजेट हैनकांग ने तीस से सत्तर प्रतिशत चार्ज स्थिति के बीच संचालित करने के लिए विस्तारित बैटरी भंडारण प्रणालियों को डिज़ाइन किया है। सत्तर प्रतिशत से तीस प्रतिशत तक डिस्चार्ज की अधिकतम गहराई चालीस प्रतिशत है, जबकि स्टैंडअलोन सिस्टम में अस्सी से नब्बे प्रतिशत है।
हां, मौजूदा बैटरी सिस्टम को जनरेटर, रेक्टिफायर और कंट्रोलर जोड़कर परिवर्तित किया जा सकता है। इंजेट हैनकांग पांच साल तक पुराने बैटरी सिस्टम के लिए रेट्रोफिट किट प्रदान करता है। मौजूदा बैटरी प्रबंधन प्रणाली को बाहरी चार्जिंग नियंत्रण का समर्थन करना चाहिए।
इंजेट हैनकांग ग्राहक डेटा के आधार पर, रेंज एक्सटेंशन जोड़ने की पेबैक अवधि जनरेटर रनटाइम और स्थानीय ईंधन लागत के आधार पर दो से पांच साल तक होती है। जब विकल्प बड़ा बैटरी बैंक हो तो भुगतान सबसे कम होता है।
नहीं, मानक लिथियम आयरन फॉस्फेट कोशिकाएं विस्तारित अनुप्रयोगों में अच्छी तरह से काम करती हैं। हालाँकि, चार्ज साइक्लिंग की आंशिक स्थिति के लिए अनुकूलित सेल कुछ निर्माताओं से उपलब्ध हैं। इंजेट हैनकांग किसी भी प्रकार की आपूर्ति कर सकता है।
इंजेट हैनकांग की एक रेंज विस्तारित बैटरी भंडारण प्रणाली तीस से सत्तर प्रतिशत चार्ज विंडो के भीतर काम करने वाली लिथियम आयरन फॉस्फेट बैटरी का उपयोग करती है। चक्र जीवन परीक्षण से पता चलता है कि सीमा विस्तारित ऑपरेशन पांच हजार चार सौ चक्र से अस्सी प्रतिशत क्षमता प्रतिधारण प्राप्त करता है, जो स्टैंडअलोन ऑपरेशन की तुलना में उनसठ प्रतिशत की वृद्धि है। तकनीकी अंतर्दृष्टि में वर्तमान तरंग फ़िल्टरिंग, कम संतुलन आवृत्ति और कम शीतलन मांग शामिल है। सौर पीवी के साथ एकीकरण एक नियंत्रण एल्गोरिदम के माध्यम से समर्थित है जो नवीकरणीय चार्जिंग को प्राथमिकता देता है। एक दूरस्थ दूरसंचार अनुप्रयोग उदाहरण से पता चलता है कि रेंज विस्तारित भंडारण के लिए दस साल की कुल लागत एक लाख पैंतीस हजार डॉलर है, जबकि केवल जनरेटर के लिए दो सौ पच्चीस हजार डॉलर और स्टैंडअलोन बैटरी के लिए दो सौ चालीस हजार डॉलर है। संभावित ग्राहक इनजेट हैनकांग से बैटरी आकार के प्रस्ताव का अनुरोध कर सकते हैं।