คำอธิบายคำนาม

ไมโครกริดหมายถึงระบบไฟฟ้าในท้องถิ่นที่ประกอบด้วยแหล่งพลังงานแบบกระจาย (เช่น พลังงานแสงอาทิตย์ ระบบกักเก็บพลังงานแบตเตอรี่ เครื่องกำเนิดไฟฟ้าดีเซล ฯลฯ) และโหลด ซึ่งมีความสามารถในการทำงานแบบอัตโนมัติและสามารถทำงานได้อย่างอิสระในโหมด **เชื่อมต่อกับกริด (grid-connected) หรือแบบนอกกริด**

MISO เป็นองค์กรผู้ควบคุมและดำเนินการตลาดไฟฟ้าระดับภูมิภาคในสหรัฐอเมริกา รับผิดชอบการประสานงานและบริหารจัดการระบบส่งไฟฟ้าแรงสูงในรัฐต่างๆ ทางตอนกลางและตอนใต้ของสหรัฐอเมริกา (เช่น มินนิโซตา อินเดียนา มิสซิสซิปปี ฯลฯ) และบางพื้นที่ในรัฐแมนิโทบา ประเทศแคนาดา MISO เป็นหนึ่งใน ISO (ผู้ดำเนินการระบบอิสระ) รายใหญ่ในอเมริกาเหนือ

NCA เป็นระบบวัสดุแคโทดเทอร์นารีที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนประสิทธิภาพสูง มีสูตรเคมีโดยทั่วไปคือ LiNiₓCoᵧAl₂O₂ (โดยที่ x + y + z ≈ 1) ประกอบด้วยนิกเกิลเป็นหลัก เสริมด้วยโคบอลต์และอะลูมิเนียม วัสดุ NCA มีความหนาแน่นพลังงานสูง อายุการใช้งานยาวนาน และเสถียรภาพทางความร้อนที่ดี และนิยมใช้กันอย่างแพร่หลายในรถยนต์ไฟฟ้า (EV) และระบบกักเก็บพลังงาน

ในด้านแบตเตอรี่และระบบกักเก็บพลังงาน คำว่า NFPA 885 ไม่ใช่มาตรฐานอิสระ แท้จริงแล้ว เนื้อหาในมาตรฐานนี้เหมือนกับ NFPA 855 (มาตรฐานสำหรับการติดตั้งระบบกักเก็บพลังงานแบบติดตั้งถาวร) ทุกประการ NFPA 855 เป็นข้อกำหนดที่มีอำนาจอนุมัติซึ่งออกโดยสมาคมป้องกันอัคคีภัยแห่งชาติ (NFPA) และมีวัตถุประสงค์เพื่อสร้างความมั่นใจด้านความปลอดภัยจากอัคคีภัยในการออกแบบ ติดตั้ง ใช้งาน และบำรุงรักษาระบบกักเก็บพลังงาน

นิกเกิล (Ni) เป็นธาตุโลหะทรานซิชันที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในวัสดุแคโทด โดยเฉพาะอย่างยิ่งในวัสดุเทอร์นารีของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน (NMC, NCA) ซึ่งมีบทบาทสำคัญ การเพิ่มนิกเกิลสามารถปรับปรุงความหนาแน่นพลังงานและความจุของแบตเตอรี่ได้อย่างมีนัยสำคัญ และเป็นหนึ่งในวัตถุดิบหลักสำหรับแบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้าสมรรถนะสูง
บทบาทของนิกเกิลในแบตเตอรี่: การเพิ่มความจุ: นิกเกิลสามารถเพิ่มความจุแบบกลับได้ของแคโทดได้อย่างมีนัยสำคัญ จึงช่วยเพิ่มความหนาแน่นของพลังงานให้กับชุดแบตเตอรี่ทั้งหมด การลดการใช้โคบอลต์: ด้วยการออกแบบที่ใช้นิกเกิลสูง (เช่น NMC 811) สามารถลดการใช้โคบอลต์ราคาแพงได้ ซึ่งช่วยควบคุมต้นทุน ผลกระทบต่อเสถียรภาพทางความร้อน: แม้ว่าการเพิ่มขึ้นของปริมาณนิกเกิลจะช่วยเพิ่มความหนาแน่นของพลังงาน แต่ก็อาจลดเสถียรภาพทางความร้อนของแบตเตอรี่ได้เช่นกัน ซึ่งจำเป็นต้องใช้ระบบการจัดการความร้อนที่ดีขึ้น

NMC เป็นวัสดุแคโทดเทอร์นารีที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน ประกอบด้วยนิกเกิล (Ni) แมงกานีส (Mn) และโคบอลต์ (Co) ในสัดส่วนที่แน่นอน สูตรเคมีของ NMC มักแสดงเป็น LiNixMnyCozO₂ (โดยที่ x + y + z ≈ 1) โดยนิกเกิลให้ความหนาแน่นของพลังงาน แมงกานีสเพิ่มเสถียรภาพทางโครงสร้าง และโคบอลต์ช่วยเพิ่มสภาพนำไฟฟ้าและอายุการใช้งาน
คุณสมบัติหลัก: ความหนาแน่นพลังงานสูง: เมื่อเปรียบเทียบกับวัสดุอย่าง LFP (ลิเธียมเหล็กฟอสเฟต) แบตเตอรี่ NMC มีความจุในการกักเก็บพลังงานต่อหน่วยมวลสูงกว่า ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานที่ต้องการช่วงพลังงานสูง อายุการใช้งานยาวนาน: ภายใต้สัดส่วนที่เหมาะสม (เช่น NMC 622 หรือ 811) สามารถสร้างสมดุลระหว่างความหนาแน่นพลังงานและความทนทานได้ เสถียรภาพทางความร้อนโดยทั่วไป: มีข้อกำหนดด้านการจัดการความร้อนสูง และอาจเกิดอันตรายด้านความปลอดภัยในการชาร์จและคายประจุที่ความเร็วสูง หรือในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูง ต้นทุนได้รับผลกระทบอย่างมากจากราคาโลหะ โดยเฉพาะอย่างยิ่งโคบอลต์ ซึ่งมีราคาแพงและมีห่วงโซ่อุปทานที่กระจุกตัวกัน

แรงดันไฟฟ้าที่กำหนด หมายถึงค่าแรงดันไฟฟ้าขาออกทั่วไปของแบตเตอรี่ภายใต้สภาวะการทำงานปกติ ซึ่งมักใช้เพื่อระบุระดับแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่แต่ละประเภท ไม่ใช่แรงดันไฟฟ้าขณะใดขณะหนึ่งหรือแรงดันไฟฟ้าสูงสุด ค่านี้มักพบในเอกสารข้อมูลจำเพาะของแบตเตอรี่ ใช้สำหรับการออกแบบระบบ การเลือกแบตเตอรี่ และการเปรียบเทียบประสิทธิภาพ
ฟังก์ชันและความสำคัญได้แก่: ระบบจับคู่เพื่อช่วยจับคู่แรงดันไฟฟ้าระหว่างระบบแบตเตอรี่ มอเตอร์ และส่วนประกอบควบคุมไฟฟ้า การคำนวณความจุ ซึ่งสามารถใช้เพื่อประมาณพลังงานทั้งหมดของชุดแบตเตอรี่ได้อย่างรวดเร็ว (Wh = Ah × แรงดันไฟฟ้าที่กำหนด) การระบุการสื่อสาร โดยที่ BMS และระบบภายนอกระบุประเภทเซลล์ผ่านแรงดันไฟฟ้าที่กำหนด และการระบุความปลอดภัย ซึ่งแยกแยะช่วงแรงดันไฟฟ้าในการทำงานที่แตกต่างกัน ช่วยป้องกันการทำงานผิดพลาด

ลักษณะการคายประจุแบบไม่เชิงเส้น หมายถึงปรากฏการณ์ที่แรงดันไฟฟ้า กำลังไฟฟ้า หรือความจุที่เหลืออยู่ของแบตเตอรี่ไม่เปลี่ยนแปลงเป็นเชิงเส้นตามเวลาหรือกระแสไฟฟ้าในระหว่างกระบวนการคายประจุ แต่ได้รับผลกระทบจากปัจจัยต่างๆ และแสดงการเสื่อมสภาพที่ไม่สม่ำเสมอ พฤติกรรมแบบไม่เชิงเส้นนี้เป็นหนึ่งในพารามิเตอร์ที่ต้องให้ความสำคัญในการออกแบบและระบบการจัดการแบตเตอรี่ (เช่น BMS)

NPCC (คณะกรรมการประสานงานพลังงานภาคตะวันออกเฉียงเหนือ) เป็นหนึ่งในเก้าหน่วยงานระดับภูมิภาคภายใต้ North American Electric Reliability Corporation (NERC) ซึ่งรับผิดชอบในการกำกับดูแลและเสริมสร้างความปลอดภัยและความน่าเชื่อถือของระบบไฟฟ้าในภาคตะวันออกเฉียงเหนือของสหรัฐอเมริกาและบางส่วนของแคนาดา
ความสัมพันธ์กับแบตเตอรี่/ระบบกักเก็บพลังงาน:
ความต้องการการควบคุมกริด: กริดไฟฟ้าในภูมิภาค NPCC มีความต้องการสูงสำหรับความเร็วในการตอบสนองของการควบคุมความถี่และแรงดันไฟฟ้า ซึ่งเหมาะสำหรับการใช้งานระบบกักเก็บพลังงานแบตเตอรี่ตอบสนองรวดเร็ว (BESS)
สนับสนุนการพัฒนาพลังงานหมุนเวียน: ระบบกักเก็บพลังงานช่วยสร้างสมดุลให้กับการผลิตพลังงานไฟฟ้าโซลาร์เซลล์และพลังงานลมแบบไม่ต่อเนื่อง
การมีส่วนร่วมในบริการเสริมตลาด: BESS สามารถมีส่วนร่วมในบริการต่างๆ เช่น การควบคุมความถี่และความจุสำรองในตลาด RTO ภายใต้ NPCC (เช่น NYISO)

OCV Aging หมายถึงปรากฏการณ์ที่เส้นโค้งความสัมพันธ์ระหว่างแรงดันไฟฟ้าวงจรเปิด (OCV, Open Circuit Voltage) กับสถานะการชาร์จ (SOC) ของแบตเตอรี่มีการเบี่ยงเบนหรือผิดเพี้ยน อันเนื่องมาจากปฏิกิริยาทางเคมีไฟฟ้า ปฏิกิริยาข้างเคียง หรือการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างระหว่างการใช้งานหรือการเก็บรักษาในระยะยาว ภาวะนี้เกิดขึ้นอย่างช้าๆ และส่งผลให้ประสิทธิภาพลดลง ซึ่งส่งผลกระทบสำคัญต่อการประมาณค่าสถานะการชาร์จและการตัดสินสถานะสุขภาพในระบบการจัดการแบตเตอรี่ (BMS)
อาการหลัก
ภายใต้ SOC เดียวกัน ค่า OCV หลังจากอายุการใช้งานจะสูงขึ้นหรือต่ำลง
ความลาดชันของเส้นโค้ง OCV-SOC เปลี่ยนไป โดยเห็นได้ชัดเจนโดยเฉพาะในพื้นที่ SOC สูงหรือ SOC ต่ำ
เส้นโค้ง OCV-SOC ของแบตเตอรี่ในช่วงอายุต่างๆ ดูเหมือนจะไม่ตรงแนวหรือทับซ้อนกันอย่างไม่สม่ำเสมอ

วงจรเปิด หมายถึง สภาวะที่แบตเตอรี่ไม่ได้เชื่อมต่อกับโหลดใดๆ และไม่มีกระแสไฟฟ้าไหล ในสภาวะนี้ แรงดันไฟฟ้าที่ขั้วแบตเตอรี่เรียกว่า แรงดันไฟฟ้าวงจรเปิด (OCV, Open Circuit Voltage) ซึ่งเป็นตัวบ่งชี้สำคัญที่สะท้อนพลังงานศักย์ไฟฟ้าเคมีภายในแบตเตอรี่
ความสำคัญของการประยุกต์ใช้
OCV ใช้ในการประมาณค่า SOC (สถานะการชาร์จ) โดยเฉพาะอย่างยิ่งหลังจากที่แบตเตอรี่ถูกปล่อยทิ้งไว้ให้พักเป็นระยะเวลาหนึ่ง และแรงดันไฟฟ้ามีแนวโน้มจะคงที่
เป็นพารามิเตอร์ที่สำคัญสำหรับการสร้างแบบจำลองประสิทธิภาพแบตเตอรี่ การประมาณสถานะ และการประเมินสุขภาพ
ในการทดลองและการวินิจฉัยแบตเตอรี่ จะใช้สถานะวงจรเปิดเพื่อให้ได้แรงดันอ้างอิงมาตรฐาน

แรงดันวงจรเปิด (OCV) หมายถึงแรงดันไฟฟ้าคร่อมขั้วของแบตเตอรี่เมื่อไม่มีโหลดภายนอกเชื่อมต่อและไม่มีกระแสไฟฟ้าไหล OCV สะท้อนถึงความต่างศักย์ไฟฟ้าเคมีระหว่างขั้วบวกและขั้วลบของแบตเตอรี่ และเป็นหนึ่งในลักษณะเฉพาะของแรงดันไฟฟ้าที่เสถียรและแท้จริงที่สุดของแบตเตอรี่
ลักษณะ
OCV เป็นตัวบ่งชี้ความต่างศักย์ระหว่างวัสดุภายในของแบตเตอรี่
โดยปกติจะแปรผันแบบโมโนโทนิกตาม SOC (สถานะการชาร์จ, สถานะการชาร์จ)
ค่า OCV ที่วัดได้หลังจากแบตเตอรี่พักเต็มที่แล้วจะใกล้เคียงกับค่าจริงมากขึ้น (หลีกเลี่ยงผลกระทบจากโพลาไรเซชัน)

ขีดจำกัดการทำงาน หมายถึง เงื่อนไขขอบเขตของแบตเตอรี่หรือระบบแบตเตอรี่ภายในช่วงการทำงานที่ปลอดภัย เสถียร และมีประสิทธิภาพ การเกินขีดจำกัดเหล่านี้อาจนำไปสู่การลดประสิทธิภาพ อายุการใช้งานสั้นลง และอาจก่อให้เกิดอุบัติเหตุด้านความปลอดภัย (เช่น ความร้อนรั่วไหล ความล้มเหลว หรือไฟไหม้)
ความสำคัญและฟังก์ชันการทำงาน
รับประกันความปลอดภัย: ป้องกันอันตราย เช่น ความร้อนสูงเกินไป แรงดันเกิน และความร้อนรั่วไหล

การป้องกันระบบ: ยืดอายุการใช้งานของระบบ หลีกเลี่ยงความเครียดที่มากเกินไป

การบำรุงรักษาประสิทธิภาพ: รักษาความจุและประสิทธิภาพให้อยู่ในช่วงการออกแบบ

พื้นฐานสำหรับการตัดสินใจเชิงปฏิบัติการ: ขอบเขตพารามิเตอร์ที่สำคัญของกลยุทธ์การควบคุม EMS, BMS และ PCS

กลยุทธ์การดำเนินงานหมายถึงชุดวิธีการควบคุมและตรรกะการตัดสินใจที่สร้างขึ้นในระหว่างการกำหนดตารางรายวันและการดำเนินงานระบบแบตเตอรี่ (เช่น ระบบกักเก็บพลังงาน BESS แบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้า ไมโครกริด ฯลฯ) เพื่อบรรลุวัตถุประสงค์ที่เฉพาะเจาะจง (เช่น การขยายอายุการใช้งาน การเพิ่มรายได้สูงสุด การรับรองความปลอดภัย)

โหมดการทำงาน หมายถึงการจำแนกสถานะการทำงานของระบบแบตเตอรี่หรือระบบกักเก็บพลังงานภายใต้เงื่อนไขการทำงาน วัตถุประสงค์ หรือกลยุทธ์การควบคุมที่แตกต่างกัน โหมดการทำงานที่แตกต่างกันจะสอดคล้องกับตรรกะการควบคุม การไหลของพลังงาน และพฤติกรรมของอินเทอร์เฟซที่แตกต่างกัน ซึ่งใช้เพื่อตอบสนองความต้องการการใช้งานที่หลากหลาย เช่น การเชื่อมต่อกับระบบกริด นอกระบบกริด การชาร์จ และการคายประจุ

ในสาขาแบตเตอรี่และระบบกักเก็บพลังงาน การหาค่าเหมาะที่สุดหมายถึงการค้นหารูปแบบการทำงานที่เหมาะสมที่สุดสำหรับประสิทธิภาพของระบบภายใต้ข้อจำกัดต่างๆ ผ่านแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ อัลกอริทึม หรือกลยุทธ์การควบคุม โดยทั่วไปแล้ว วัตถุประสงค์ประกอบด้วย การเพิ่มประโยชน์ทางเศรษฐกิจสูงสุด การยืดอายุการใช้งานแบตเตอรี่ การปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้พลังงาน การรับรองความปลอดภัย หรือการเพิ่มความสามารถในการตอบสนองของระบบ

การชาร์จแบตเตอรี่เกินพิกัด (overcharge) หมายถึงสภาวะที่แบตเตอรี่ถูกชาร์จอย่างต่อเนื่องเกินขีดจำกัดแรงดันไฟฟ้าที่กำหนด ซึ่งเกินช่วงความปลอดภัยที่ออกแบบไว้ กระบวนการนี้สามารถก่อให้เกิดปฏิกิริยาทางกายภาพและทางเคมีที่ไม่สามารถย้อนกลับได้ ซึ่งก่อให้เกิดภัยคุกคามร้ายแรงต่อประสิทธิภาพและความปลอดภัยของแบตเตอรี่
กลไกการป้องกัน
ระบบจัดการแบตเตอรี่ (BMS) ตรวจสอบแรงดันไฟฟ้าของเซลล์แต่ละเซลล์แบบเรียลไทม์เพื่อให้แน่ใจว่าจะไม่เกินขีดจำกัดที่ตั้งไว้ (เช่น 4.2V สำหรับ Li-ion)
กลยุทธ์การจำกัดเครื่องชาร์จหรือ EMS จะจำกัดแรงดันและกระแสไฟในการชาร์จสูงสุด
ระบบจัดการความร้อนให้การระบายความร้อนเสริมเพื่อลดความเสี่ยงของการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิ

การโอเวอร์ไซส์หมายถึงการออกแบบความจุที่กำหนด กำลังไฟฟ้า หรือปริมาณส่วนประกอบของแบตเตอรี่หรือระบบกักเก็บพลังงานในขั้นตอนการออกแบบระบบ ให้เกินความต้องการเฉลี่ยจริงหรือโหลดการทำงานที่กำหนด เพื่อให้บรรลุวัตถุประสงค์ในการเพิ่มประสิทธิภาพในแง่ของประสิทธิภาพ ความปลอดภัย อายุการใช้งาน หรือความประหยัด

การแตกร้าวของอนุภาคหมายถึงปรากฏการณ์ที่อนุภาคของวัสดุที่ใช้งานแคโทดหรือแอโนดในแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนแตกร้าว แตกหัก หรือแตกเป็นเสี่ยงๆ เนื่องมาจากการเปลี่ยนแปลงปริมาตรหรือความเค้นเชิงกลในระหว่างวงจรไฟฟ้าเคมี
กลไกการเกิด
ในระหว่างกระบวนการชาร์จและการปล่อยประจุ วัสดุที่ใช้งานอยู่ (เช่น NMC, LFP, Si เป็นต้น) จะมีการขยายตัว/หดตัวในปริมาตร
ความเครียดภายในที่สะสมในโครงสร้างจุลภาคทำให้เกิดรอยแตกร้าวขนาดเล็กที่ขอบอนุภาคหรืออินเทอร์เฟซผลึก