Atsižvelgiant į pagreitintą naujų elektros energijos sistemų kūrimą, energijos kaupimo sistemos, kaip pagrindinis energijos pasiūlos ir paklausos balansavimo ir tinklo atsparumo didinimo komponentas, yra sukurtos atsižvelgiant į energijos formos konvertavimą, sistemos bendradarbiavimo valdymą ir saugų bei ekonomišką veikimą. Tikslas yra pasiekti lankstų elektros energijos kaupimą ir tikslų išleidimą naudojant mokslinę architektūrą. Pagrindinis projektavimo tikslas yra ne tik atitikti konkrečių scenarijų galios ir pajėgumo reikalavimus, bet ir pasiekti optimalią pusiausvyrą tarp saugos, efektyvumo, eksploatavimo trukmės ir ekonomiškumo.
Energijos kaupimo sistemų projektavimas prasideda nuo pagrindinės energijos konvertavimo mechanizmų logikos parinkimo. Elektrocheminis energijos kaupimas pagrįstas grįžtama „elektrochemine-elektrochemine“ reakcija, energijos kaupimu pasiekiama per teigiamų ir neigiamų elektrodų medžiagų redokso reakciją: įkrovimo metu elektros energija skatina krūvininkų (pvz., ličio jonų) migraciją ir įterpti į neigiamą elektrodą, paverčiant juos chemine energija; iškrovimo metu krūvininkai grįžta į teigiamą elektrodą, o cheminė energija vėl paverčiama elektros energija. Fizinis energijos kaupimas priklauso nuo makroskopinių energijos formų konversijos. Pavyzdžiui, hidroakumuliacinėje hidroakumuliacijoje naudojama elektros energija, kuria varomas siurblys, kad padidėtų potenciali vandens energija, o energijos gamybos metu krintantis vanduo varo turbiną, kad potencialią energiją paverstų elektros energija. Suslėgto oro saugykla naudoja elektrą dujoms suspausti ir slėgio energijai kaupti; išleisdamos energiją aukšto{5}}slėgio dujos plečiasi ir varo generatorių. Skirtingi konversijos mechanizmai nustato sistemos atsako greitį, energijos tankį ir taikomus scenarijus. Projektuojant pirmiausia turi būti įtvirtintas technologijos maršrutas pagal reikalavimus.
Sistemos architektūros projektavimas pabrėžia kelių modulių koordinavimą ir hierarchinį valdymą. Pilna energijos kaupimo sistema susideda iš energijos kaupimo blokų, galios konvertavimo sistemos (PCS), akumuliatoriaus valdymo sistemos (BMS), energijos valdymo sistemos (EMS) ir pagalbinių sistemų (temperatūros valdymo, priešgaisrinės apsaugos, stebėjimo). Energijos kaupimo blokas yra energijos kaupimo šerdis, o jo nuoseklaus ir lygiagrečiojo prijungimo būdus reikia optimizuoti atsižvelgiant į tikslinę įtampą, talpą ir atleidimo reikalavimus. PCS (Power Control System) yra atsakinga už kintamosios srovės / nuolatinės srovės konvertavimą ir galios reguliavimą, o jos topologija (pvz., dviejų -lygių arba trijų- lygių) turi atitikti sistemos galios lygį ir efektyvumo reikalavimus. Akumuliatoriaus valdymo sistema (BMS), veikianti kaip „nervų galūnė“, turi stebėti realiu laiku ir subalansuotai valdyti atskirų elementų įtampą, temperatūrą ir vidinį atsparumą, kad būtų išvengta pakopinių gedimų, atsirandančių dėl vietinio per didelio įkrovimo ir iškrovimo. EMS (Electric Power Management System) yra „smegenys“, dinamiškai optimizuojančios įkrovimo ir iškrovimo strategijas ir koordinuojančios kiekvieno modulio veiksmus pagal tinklo apkrovą, atsinaujinančios energijos išeigą ir elektros kainos signalus. Pagalbinės sistemos užtikrina aplinkos apsaugą aukščiau nurodytoms pagrindinėms funkcijoms; Pavyzdžiui, temperatūros valdymo sistema palaiko kamerų veikimą tinkamame temperatūros diapazone (paprastai 25 laipsniai ± 5 laipsniai), o priešgaisrinė sistema sukuria išankstinio įspėjimo ir slopinimo nuo gaisrų liniją.
Projekte turi būti giliai integruotos scenarijaus charakteristikos ir apribojimai. Tinklo-pusės energijos kaupimas pabrėžia greitą reagavimą ir didelio{2}}masto reguliavimo galimybes, todėl reikalingas geresnis dinaminis energijos gamybos sistemos (PCS) našumas ir energijos kaupimo sistemos (EMS) -draugiškumas tinkle. Energijos šaltinio-pusė energijos saugykla turi prisitaikyti prie atsinaujinančios energijos išeigos svyravimų, optimizuojant BMS toleranciją pertraukiamam įkrovimui ir iškrovimui. Naudotojo-saugykloje pirmenybė teikiama ekonomikai ir erdvės išnaudojimui, balansuojant pajėgumų konfigūraciją ir diegimo išlaidas, taip pat gali būti naudojama modulinė integracija, kad būtų taupoma vieta. Be to, projekte turi būti rezervuotos išplėtimo sąsajos, kad būtų galima pritaikyti būsimus pajėgumų atnaujinimus arba technologines iteracijas.
Saugumas ir ekonominis efektyvumas yra labai svarbūs per visą gyvavimo ciklą. Saugos požiūriu daugiasluoksnė apsaugos sistema turi būti sukurta naudojant elektros izoliacijos konstrukciją, apsaugą nuo viršįtampių ir viršsrovių bei išankstinio įspėjimo apie terminį pabėgimą mechanizmus. Ekonominiu požiūriu, norint padidinti gyvavimo ciklo naudą, būtinas geresnis energijos konversijos efektyvumas (pvz., PCS efektyvumas didesnis nei 95 %), ilgesnis ciklo tarnavimo laikas (pvz., projektinis ciklų skaičius didesnis arba lygus 6000 kartų) ir sumažintas pagalbinės sistemos energijos suvartojimas.
Apibendrinant galima pasakyti, kad energijos kaupimo sistemų projektavimo principas yra technologijų integravimo procesas, pagrįstas energijos konvertavimo mechanizmais, kurio centre yra kelių{0}}modulių bendradarbiavimas, vadovaujamasi scenarijaus pritaikymu ir ribojama saugos bei ekonomikos. Jos esmė yra paversti atskirus energijos kaupimo įrenginius į suvokiamą, valdomą ir optimizuojamą energijos reguliavimo sistemą naudojant mokslinę architektūrą, suteikiančią pagrindinę paramą naujoms energijos sistemoms, kad būtų galima susidoroti su didele dalimi atsinaujinančios energijos.
