Yn erbyn cefndir adeiladu cyflymach systemau pŵer newydd, mae systemau storio ynni, fel elfen graidd ar gyfer cydbwyso cyflenwad a galw ynni a gwella gwydnwch grid, wedi'u cynllunio o amgylch trosi ffurf ynni, rheolaeth gydweithredol system, a gweithrediad diogel a darbodus. Y nod yw sicrhau storio hyblyg a rhyddhau ynni trydanol yn fanwl gywir trwy bensaernïaeth wyddonol. Yr amcan dylunio craidd yw nid yn unig bodloni gofynion pŵer a chynhwysedd senarios penodol ond hefyd sicrhau'r cydbwysedd gorau posibl rhwng diogelwch, effeithlonrwydd, oes, ac economi.
Mae dyluniad systemau storio ynni yn dechrau gyda dewis rhesymeg sylfaenol mecanweithiau trosi ynni. Mae storio ynni electrocemegol yn seiliedig ar yr adwaith "electrocemegol-electrocemegol" cildroadwy, gan gyflawni storio ynni trwy adwaith rhydocs deunyddiau electrod positif a negyddol: yn ystod codi tâl, mae gyriannau ynni trydanol yn codi tâl ar gludwyr (fel ïonau lithiwm) i ymfudo a'u hymgorffori yn yr electrod negyddol, gan eu trosi'n ynni cemegol; wrth ollwng, mae'r cludwyr tâl yn dychwelyd i'r electrod positif, ac mae'r egni cemegol yn cael ei drawsnewid yn ôl yn ynni trydanol. Mae storio ynni corfforol yn dibynnu ar drawsnewid ffurfiau ynni macrosgopig. Er enghraifft, mae storfa hydro wedi'i bwmpio yn defnyddio trydan i yrru pwmp i gynyddu ynni posibl dŵr, ac yn ystod cynhyrchu pŵer, mae'r dŵr sy'n disgyn yn gyrru tyrbin i drosi'r ynni posibl yn ynni trydanol. Mae storfa aer cywasgedig yn defnyddio trydan i gywasgu nwy a storio egni pwysau; wrth ryddhau ynni, mae'r nwy gwasgedd uchel yn ehangu ac yn gyrru generadur. Mae gwahanol fecanweithiau trosi yn pennu cyflymder ymateb y system, dwysedd ynni, a senarios cymwys. Rhaid i'r dyluniad angori'r llwybr technoleg yn gyntaf yn seiliedig ar y gofynion.
Mae dylunio pensaernïaeth system yn pwysleisio cydlynu a rheolaeth hierarchaidd modiwlau lluosog. Mae system storio ynni gyflawn yn cynnwys unedau storio ynni, system trosi pŵer (PCS), system rheoli batri (BMS), system rheoli ynni (EMS), a systemau ategol (rheoli tymheredd, amddiffyn rhag tân, monitro). Yr uned storio ynni yw craidd storio ynni, ac mae angen optimeiddio ei gyfres a'i ddulliau cysylltu cyfochrog yn seiliedig ar foltedd targed, cynhwysedd, a gofynion diswyddo. Mae'r PCS (System Rheoli Pŵer) yn gyfrifol am drosi AC/DC a rheoleiddio pŵer, ac mae angen i'w dopoleg (fel dwy lefel neu dair{{{{}}) gyfateb i lefel pŵer ac effeithlonrwydd y system. Mae angen i'r BMS (System Rheoli Batri), sy'n gweithredu fel y "terfyniadau nerf," gyflawni gwaith monitro amser real a rheolaeth gytbwys o foltedd celloedd unigol, tymheredd, a gwrthiant mewnol i atal methiannau rhaeadru a achosir gan or-dâl lleol a gor-ollwng. Yr EMS (System Rheoli Pŵer Trydan) yw'r "ymennydd," gan wneud y gorau o strategaethau codi tâl a rhyddhau yn ddeinamig a chydlynu gweithredoedd pob modiwl yn seiliedig ar lwyth grid, allbwn ynni adnewyddadwy, a signalau pris trydan. Mae systemau ategol yn darparu amddiffyniad amgylcheddol ar gyfer y swyddogaethau craidd uchod; er enghraifft, mae'r system rheoli tymheredd yn cynnal y celloedd sy'n gweithredu o fewn ystod tymheredd addas (fel arfer 25 gradd ± 5 gradd ), ac mae'r system amddiffyn rhag tân yn adeiladu llinell amddiffyn rhybudd cynnar ac atal rhag tanau.
Mae angen i'r dyluniad integreiddio nodweddion a chyfyngiadau senario yn ddwfn. Mae storio ynni ar ochr y grid yn pwysleisio galluoedd rheoleiddio ymateb cyflym a-ar raddfa fawr, sy'n gofyn am well perfformiad deinamig o'r system cynhyrchu pŵer (PCS) a chyfeillgarwch y system storio ynni (EMS) i'r grid. Mae angen i storfa ynni ochr y ffynhonnell pŵer addasu i amrywiadau mewn allbwn ynni adnewyddadwy, gan wneud y gorau o oddefgarwch y BMS i wefru a gollwng ysbeidiol. Mae storfa ynni ochr y defnyddiwr yn blaenoriaethu economeg a defnyddio gofod, gan gydbwyso cyfluniad cynhwysedd a chostau gosod, a gall ddefnyddio integreiddiad modiwlaidd i arbed lle. At hynny, rhaid i'r dyluniad gadw rhyngwynebau ehangu i ddarparu ar gyfer uwchraddio gallu yn y dyfodol neu iteriadau technolegol.
Mae diogelwch ac effeithlonrwydd economaidd yn hanfodol trwy gydol y cylch bywyd. O safbwynt diogelwch, rhaid adeiladu system amddiffyn aml-haenog trwy ddyluniad insiwleiddio trydanol, amddiffyniad gor-foltedd a gorlif, a mecanweithiau rhybudd cynnar ffoi thermol. O safbwynt economaidd, mae effeithlonrwydd trosi ynni gwell (ee, effeithlonrwydd PCS Yn fwy na neu'n hafal i 95%), bywyd beicio estynedig (ee, cyfrif cylch dylunio Yn fwy na neu'n hafal i 6000 o weithiau), a llai o ddefnydd o ynni system ategol yn angenrheidiol i wella buddion cylch bywyd.
I grynhoi, mae egwyddor dylunio systemau storio ynni yn broses integreiddio technoleg sy'n seiliedig ar fecanweithiau trosi ynni, sy'n canolbwyntio ar gydweithio aml-fodiwl, wedi'i arwain gan addasu senarios, ac wedi'i gyfyngu gan ddiogelwch ac economeg. Ei hanfod yw trawsnewid unedau storio ynni arwahanol yn system reoli ynni canfyddadwy, y gellir ei rheoli a'i optimeiddio trwy bensaernïaeth wyddonol, gan ddarparu cefnogaeth allweddol i systemau pŵer newydd ymdopi â'r gyfran uchel o fynediad i ynni adnewyddadwy.
