Системы хранения энергии обычно характеризуются их средой хранения энергии — аккумуляторами. Важным показателем производительности аккумуляторов является их скорость зарядки и разрядки или емкость, часто обозначаемая "* С " параметр в спецификациях тендера или технических параметрах аккумулятора, например "0,2С", "0,3С", "1С" или "2С". В коммерческих и промышленных системах хранения энергии наиболее распространенным является "0,5С". Почему 0,5С является наиболее распространенным?

1. Что такое «С»?
   «C» означает Кулон, единицу измерения электрического заряда, впервые предложенную французским физиком Шарлем-Огюстеном де Кулоном. Она определяет количество электрического заряда, проходящего через поперечное сечение проводника за одну секунду.
   В контексте аккумуляторных батарей «С» представляет собой скорость зарядки и разрядки батареи, а величина тока зарядки и разрядки обычно выражается с использованием этой скорости.
   Скорость заряда и разряда 1С означает, что энергия аккумуляторная батарея может полностью разрядить всю свою емкость за один час; 2С означает, что аккумулятор может полностью разрядиться за 0,5 часа.

2. Как рассчитывается или определяется «С»?
   «C» (скорость зарядки и разрядки) — это логическое понятие, в отличие от фиксированных понятий, таких как ток (А) или напряжение (В). Например, цепь, пропускающая ток силой 1 А, будет измерять одинаково независимо от используемого устройства. Однако для батареи с зарядной и разрядной емкостью 1 С это также зависит от удельной емкости батареи. Для батареи емкостью 1 А·ч ее зарядный и разрядный ток 1 С составляет 1 А; для батареи емкостью 2 А·ч ее зарядный и разрядный ток 1 С составляет 2 А. И так далее.
   Таким образом, скорость зарядки и разрядки аккумулятора (C) = ток зарядки и разрядки аккумулятора ÷ номинальная емкость аккумулятора. Например, для аккумулятора емкостью 1000 мАч 0,2C представляет 200 мА (0,2 раза больше емкости 1000 мАч), а 1C представляет 1200 мА (1 раз больше емкости 1200 мАч). Использование концепции «C» позволяет легко сравнивать возможности зарядки и разрядки двух аккумуляторов с одинаковой общей емкостью при одинаковых условиях. Например, если обе батареи имеют емкость 1 Ач, но аккумулятор 1 может достигать 3C, то есть он может заряжаться и разряжаться при токе 3 А, в то время как аккумулятор 2 может достигать только 0,5C или 0,5 А, это напрямую указывает на то, что аккумулятор 1 имеет значительно лучшие возможности мгновенной зарядки и разрядки (мощность импульса).

3. Почему 0,5С является наиболее распространенным?
   В параметрах спецификации литиевых батарей «S» обозначает последовательное (String) соединение, а «P» обозначает параллельное (Parallel) соединение. Батареи (или элементы батареи) увеличивают напряжение посредством последовательного соединения и увеличивают ток разряда посредством параллельного соединения.
   Итак, какова подходящая скорость зарядки и разрядки, C? Крайне важно понимать влияние различных значений C на аккумуляторы. Хотя нам нужны аккумуляторы, которые демонстрируют высокие возможности мгновенной зарядки и разрядки, чрезмерно высокие значения C существенно влияют на срок службы аккумулятора. В частности, есть три основных воздействия:

   • Повышенная поляризация и внутреннее сопротивление : Более высокие скорости заряда и разряда приводят к более быстрому росту внутренней поляризации и внутреннего сопротивления аккумулятора, что приводит к снижению емкости аккумулятора.
   • Потеря активного материала и Li+ : Более высокие показатели ускоряют потерю активного материала и Li+, что приводит к снижению емкости аккумулятора.
   • Потребление электролита : Более высокие показатели увеличивают расход электролита, что еще больше влияет на срок службы батареи.
     Литий-металлические батареи обычно используют диоксид марганца (MnO₂) в качестве материала катода, металлический литий или литиевый сплав в качестве материала анода и специализированные неводные растворы электролита. Основные принципы литий-ионных батарей включают реакции разряда и заряда. Чрезмерно высокие скорости зарядки и разрядки отрицательно влияют на срок службы батареи, поэтому их не следует устанавливать слишком высокими. И наоборот, очень низкие значения C, такие как 0,1C, 0,2C и 0,3C, обычно встречающиеся в свинцово-кислотных батареях, обеспечивают более медленные токи зарядки и скорости, обеспечивая лучшую защиту батареи, но снижая количество кВт·ч, заряженных или разряженных за тот же период времени для коммерческих и промышленных проектов по хранению энергии, направленных на извлечение выгоды из сглаживания пиков и заполнения спадов с ценообразованием по времени использования. Это снижает ежедневный доход и продлевает период окупаемости, поэтому эти ставки также нежелательны.
     В целом, выбор скорости зарядки и разрядки 0,5С обеспечивает баланс между возможностями зарядки и разрядки аккумулятора, защитой срока службы аккумулятора и совместимостью с пиковыми и спадными периодами. Например, для одношкафной системы 209 кВт·ч или 215 кВт·ч в паре с системой преобразования мощности (PCS) 100 кВт она может полностью зарядиться или разрядиться за два часа, что хорошо соответствует пиковым и спадным периодам, определенным различными электросетевыми компаниями. Это обеспечивает эффективное использование энергии, минимизирует потери времени и достигает ожидаемых доходов, что делает ее разумным выбором.