バッテリーエネルギー貯蔵システムはどのように動作するのでしょうか?

バッテリーエネルギー貯蔵システム（BESS）は、充電式バッテリーバンクを用いて、系統電力や再生可能エネルギー源からの余剰電力を貯蔵し、後で使用するシステムです。再生可能エネルギーとスマートグリッド技術の進歩に伴い、BESSシステムは電力供給の安定化とグリーンエネルギーの価値最大化においてますます重要な役割を果たしています。では、これらのシステムは具体的にどのように機能するのでしょうか？
ステップ1：バッテリーバンク
あらゆるBESSの基盤となるのは、エネルギー貯蔵媒体であるバッテリーです。複数のバッテリーモジュール（「セル」）が接続され、「バッテリーバンク」を形成し、必要な貯蔵容量を提供します。最も一般的に使用されるセルは、高い電力密度、長寿命、そして急速充電能力を持つリチウムイオン電池です。鉛蓄電池やフロー電池などの他の化学組成の電池も、一部の用途で使用されます。
ステップ2：電力変換システム
バッテリーバンクは、電力変換システム（PCS）を介して電力網に接続されます。PCSは、インバータ、コンバータ、フィルターなどのパワーエレクトロニクス部品で構成されており、バッテリーと電力網の間で双方向に電力を流すことができます。インバータはバッテリーからの直流（DC）を電力網が使用できる交流（AC）に変換し、コンバータはその逆を行ってバッテリーを充電します。
ステップ3：バッテリー管理システム
バッテリー管理システム（BMS）は、バッテリーバンク内の個々のバッテリーセルを監視・制御します。BMSはセル間のバランス調整を行い、充放電中の電圧と電流を調整し、過充電、過電流、または過放電による損傷を防ぎます。電圧、電流、温度などの重要なパラメータを監視し、バッテリーの性能と寿命を最適化します。
ステップ4：冷却システム
冷却システムは、動作中にバッテリーから余分な熱を除去します。これは、セルを最適な温度範囲に保ち、サイクル寿命を最大限に延ばすために不可欠です。最も一般的な冷却方法は、液体冷却（バッテリーに接触するプレートを通して冷却剤を循環させる）と空冷（ファンを使用してバッテリー筐体内に空気を強制的に送り込む）です。
ステップ5：操作
電力需要が低い期間、または再生可能エネルギーの発電量が多い期間には、BESSは電力変換システムを介して余剰電力を吸収し、バッテリーバンクに蓄えます。需要が高い期間、または再生可能エネルギーが利用できない期間には、蓄えられたエネルギーはインバータを介して系統に放出されます。これにより、BESSは断続的な再生可能エネルギーの供給を「タイムシフト」し、系統の周波数と電圧を安定化させ、停電時にバックアップ電源を提供することができます。
バッテリー管理システムは、各セルの充電状態を監視し、充放電速度を制御することで、過充電、過熱、過放電を防ぎ、バッテリーの使用可能寿命を延ばします。また、冷却システムは、バッテリー全体の温度を安全な動作範囲内に維持するよう機能します。
要約すると、バッテリーエネルギー貯蔵システムは、バッテリー、パワーエレクトロニクス部品、インテリジェント制御、熱管理を統合的に活用し、余剰電力を貯蔵し、必要に応じて放電します。これにより、BESS技術は再生可能エネルギー源の価値を最大化し、電力網の効率と持続可能性を高め、低炭素エネルギーの未来への移行を支援することが可能になります。

太陽光や風力といった再生可能エネルギーの普及に伴い、大規模蓄電システム（BESS）は電力網の安定化においてますます重要な役割を果たしています。蓄電システムは、充電式バッテリーを用いて電力網や再生可能エネルギーからの余剰電力を蓄え、必要に応じて供給します。BESS技術は、間欠的な再生可能エネルギーの利用を最大化し、電力網全体の信頼性、効率性、持続可能性を向上させます。
BESS は通常、複数のコンポーネントで構成されます。
1) 複数の電池モジュールまたはセルから構成されるバッテリーバンク。必要なエネルギー貯蔵容量を提供します。リチウムイオン電池は、高い電力密度、長寿命、急速充電能力を備えているため、最も一般的に使用されています。鉛蓄電池やフロー電池などの他の化学組成の電池も使用されます。
2) バッテリーバンクを電力網に接続する電力変換システム（PCS）。PCSは、インバーター、コンバーター、その他の制御装置で構成され、バッテリーと電力網の間で双方向に電力を流すことができます。
3) 個々のバッテリーセルの状態と性能を監視・制御するバッテリー管理システム（BMS）。BMSはセルのバランス調整、過充電や過放電による損傷の防止、電圧、電流、温度などのパラメータの監視を行います。