یک سیستم ذخیره انرژی باتری، که معمولاً با نام BESS شناخته می‌شود، از بانک‌هایی از باتری‌های قابل شارژ برای ذخیره برق اضافی از شبکه یا منابع تجدیدپذیر برای استفاده بعدی استفاده می‌کند. با پیشرفت فناوری‌های انرژی تجدیدپذیر و شبکه هوشمند، سیستم‌های BESS نقش حیاتی فزاینده‌ای در تثبیت منابع تغذیه و به حداکثر رساندن ارزش انرژی سبز ایفا می‌کنند. بنابراین این سیستم‌ها دقیقاً چگونه کار می‌کنند؟
مرحله ۱: بانک باتری
پایه و اساس هر BESS، واسطه ذخیره انرژی - باتری‌ها - است. چندین ماژول باتری یا "سلول" به هم متصل می‌شوند تا یک "بانک باتری" تشکیل دهند که ظرفیت ذخیره‌سازی مورد نیاز را فراهم می‌کند. سلول‌هایی که بیشتر مورد استفاده قرار می‌گیرند، به دلیل چگالی توان بالا، طول عمر طولانی و قابلیت شارژ سریع، لیتیوم-یون هستند. سایر مواد شیمیایی مانند باتری‌های سرب-اسیدی و جریانی نیز در برخی کاربردها استفاده می‌شوند.
مرحله ۲: سیستم تبدیل توان
بانک باتری از طریق یک سیستم تبدیل برق یا PCS به شبکه برق متصل می‌شود. PCS شامل اجزای الکترونیک قدرت مانند اینورتر، مبدل و فیلترها است که امکان جریان برق را در هر دو جهت بین باتری و شبکه فراهم می‌کند. اینورتر جریان مستقیم (DC) را از باتری به جریان متناوب (AC) که شبکه از آن استفاده می‌کند تبدیل می‌کند و مبدل برعکس این کار را برای شارژ باتری انجام می‌دهد.
مرحله ۳: سیستم مدیریت باتری
یک سیستم مدیریت باتری یا BMS، هر سلول باتری را در بانک باتری به صورت جداگانه نظارت و کنترل می‌کند. BMS سلول‌ها را متعادل می‌کند، ولتاژ و جریان را در طول شارژ و دشارژ تنظیم می‌کند و از آسیب‌های ناشی از شارژ بیش از حد، جریان بیش از حد یا دشارژ عمیق محافظت می‌کند. این سیستم پارامترهای کلیدی مانند ولتاژ، جریان و دما را برای بهینه‌سازی عملکرد و طول عمر باتری نظارت می‌کند.
مرحله ۴: سیستم خنک‌کننده
یک سیستم خنک‌کننده، گرمای اضافی را در حین کار از باتری‌ها خارج می‌کند. این امر برای نگه‌داشتن سلول‌ها در محدوده دمایی بهینه و به حداکثر رساندن طول عمر چرخه‌ای آنها بسیار مهم است. رایج‌ترین انواع خنک‌کننده مورد استفاده، خنک‌کننده مایع (با گردش مایع خنک‌کننده از طریق صفحات در تماس با باتری‌ها) و خنک‌کننده هوا (استفاده از فن‌ها برای عبور هوا از محفظه‌های باتری) هستند.
مرحله ۵: عملیات
در دوره‌هایی که تقاضای برق کم یا تولید انرژی تجدیدپذیر زیاد است، BESS انرژی اضافی را از طریق سیستم تبدیل برق جذب کرده و آن را در بانک باتری ذخیره می‌کند. هنگامی که تقاضا زیاد است یا انرژی‌های تجدیدپذیر در دسترس نیستند، انرژی ذخیره شده از طریق اینورتر به شبکه بازگردانده می‌شود. این امر به BESS اجازه می‌دهد تا انرژی تجدیدپذیر متناوب را "تغییر زمان" دهد، فرکانس و ولتاژ شبکه را تثبیت کند و در هنگام قطع برق، برق پشتیبان فراهم کند.
سیستم مدیریت باتری، وضعیت شارژ هر سلول را رصد می‌کند و نرخ شارژ و دشارژ را کنترل می‌کند تا از شارژ بیش از حد، گرم شدن بیش از حد و دشارژ عمیق باتری‌ها جلوگیری کند و عمر مفید آنها را افزایش دهد. و سیستم خنک‌کننده نیز برای حفظ دمای کلی باتری در محدوده عملیاتی ایمن کار می‌کند.
به طور خلاصه، یک سیستم ذخیره انرژی باتری، باتری‌ها، اجزای الکترونیک قدرت، کنترل‌های هوشمند و مدیریت حرارتی را به صورت یکپارچه برای ذخیره برق اضافی و تخلیه برق در صورت تقاضا به کار می‌گیرد. این امر به فناوری BESS اجازه می‌دهد تا ارزش منابع انرژی تجدیدپذیر را به حداکثر برساند، شبکه‌های برق را کارآمدتر و پایدارتر کند و از گذار به آینده‌ای با انرژی کم کربن پشتیبانی کند.
با افزایش منابع انرژی تجدیدپذیر مانند انرژی خورشیدی و بادی، سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی باتری در مقیاس بزرگ (BESS) نقش بسیار مهمی در تثبیت شبکه‌های برق ایفا می‌کنند. یک سیستم ذخیره‌سازی انرژی باتری از باتری‌های قابل شارژ برای ذخیره برق اضافی از شبکه یا از منابع تجدیدپذیر استفاده می‌کند و آن برق را در صورت نیاز به شبکه بازمی‌گرداند. فناوری BESS به حداکثر رساندن استفاده از انرژی تجدیدپذیر متناوب کمک می‌کند و قابلیت اطمینان، کارایی و پایداری کلی شبکه را بهبود می‌بخشد.
یک BESS معمولاً از چندین جزء تشکیل شده است:
۱) بانک‌های باتری ساخته شده از چندین ماژول یا سلول باتری برای تأمین ظرفیت ذخیره‌سازی انرژی مورد نیاز. باتری‌های لیتیوم-یونی به دلیل چگالی توان بالا، طول عمر طولانی و قابلیت شارژ سریع، بیشتر مورد استفاده قرار می‌گیرند. از مواد شیمیایی دیگری مانند باتری‌های سرب-اسیدی و جریانی نیز استفاده می‌شود.
۲) سیستم تبدیل توان (PCS) که بانک باتری را به شبکه برق متصل می‌کند. PCS شامل یک اینورتر، مبدل و سایر تجهیزات کنترلی است که امکان جریان برق را در هر دو جهت بین باتری و شبکه فراهم می‌کند.
۳) سیستم مدیریت باتری (BMS) که وضعیت و عملکرد تک تک سلول‌های باتری را نظارت و کنترل می‌کند. BMS سلول‌ها را متعادل می‌کند، از آنها در برابر آسیب ناشی از شارژ بیش از حد یا دشارژ عمیق محافظت می‌کند و پارامترهایی مانند ولتاژ، جریان و دما را کنترل می‌کند.
۴) سیستم خنک‌کننده‌ای که گرمای اضافی را از باتری‌ها خارج می‌کند. خنک‌کننده مایع یا هوا برای نگه‌داشتن باتری‌ها در محدوده دمای عملیاتی بهینه و به حداکثر رساندن طول عمر آنها استفاده می‌شود.
۵) محفظه یا ظرفی که کل سیستم باتری را محافظت و ایمن می‌کند. محفظه‌های باتری فضای باز باید ضد آب باشند و بتوانند در برابر دماهای شدید مقاومت کنند.
وظایف اصلی یک BESS عبارتند از:
• در دوره‌های تقاضای کم، توان اضافی را از شبکه جذب کرده و در زمان تقاضای بالا آن را آزاد کند. این کار به تثبیت نوسانات ولتاژ و فرکانس کمک می‌کند.
• انرژی تجدیدپذیر را از منابعی مانند فتوولتائیک خورشیدی و مزارع بادی که خروجی متغیر و متناوب دارند ذخیره کنید، سپس آن انرژی ذخیره شده را زمانی که خورشید نمی‌تابد یا باد نمی‌وزد، تحویل دهید. این کار باعث می‌شود انرژی تجدیدپذیر به زمانی که بیشترین نیاز به آن وجود دارد، منتقل شود.
• تأمین برق پشتیبان در هنگام بروز خطا یا قطعی شبکه برای ادامه بهره‌برداری از زیرساخت‌های حیاتی، چه در حالت جزیره‌ای و چه در حالت متصل به شبکه.
• مشارکت در برنامه‌های پاسخگویی به تقاضا و خدمات جانبی با افزایش یا کاهش توان خروجی بر اساس تقاضا، ارائه تنظیم فرکانس و سایر خدمات شبکه.
در نتیجه، با توجه به اینکه انرژی‌های تجدیدپذیر به عنوان درصدی از شبکه‌های برق در سراسر جهان همچنان در حال رشد هستند، سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی باتری در مقیاس بزرگ نقش ضروری در قابل اعتماد و در دسترس قرار دادن این انرژی پاک در تمام ساعات شبانه‌روز ایفا خواهند کرد. فناوری BESS به حداکثر رساندن ارزش انرژی‌های تجدیدپذیر، تثبیت شبکه‌های برق و پشتیبانی از گذار به آینده‌ای پایدارتر و کم‌کربن‌تر در حوزه انرژی کمک خواهد کرد.
زمان ارسال: ژوئیه-07-2023
