Akumulatora enerģijas uzkrāšanas sistēma, plašāk pazīstama kā BESS, izmanto uzlādējamu akumulatoru bankas, lai uzglabātu lieko elektroenerģiju no tīkla vai atjaunojamiem avotiem vēlākai izmantošanai. Attīstoties atjaunojamās enerģijas un viedtīklu tehnoloģijām, BESS sistēmām ir arvien svarīgāka loma energoapgādes stabilizēšanā un zaļās enerģijas vērtības palielināšanā. Tātad, kā tieši šīs sistēmas darbojas?
1. darbība: akumulatoru banka
Jebkuras BESS pamatā ir enerģijas uzkrāšanas vide — akumulatori. Vairāki akumulatoru moduļi jeb "šūnas" ir savienoti kopā, veidojot "akumulatoru banku", kas nodrošina nepieciešamo uzglabāšanas jaudu. Visbiežāk izmantotās šūnas ir litija jonu akumulatori, pateicoties to augstajam jaudas blīvumam, ilgajam kalpošanas laikam un ātrai uzlādes spējai. Dažos pielietojumos tiek izmantotas arī citas ķīmiskās vielas, piemēram, svina-skābes un plūsmas akumulatori.
2. solis: jaudas pārveidošanas sistēma
Akumulatoru bloks pieslēdzas elektrotīklam, izmantojot jaudas pārveidošanas sistēmu jeb PCS. PCS sastāv no jaudas elektronikas komponentiem, piemēram, invertora, pārveidotāja un filtriem, kas ļauj jaudai plūst abos virzienos starp akumulatoru un tīklu. Invertors pārveido akumulatora līdzstrāvu (DC) maiņstrāvā (AC), ko izmanto tīkls, un pārveidotājs veic pretējo darbību, lai uzlādētu akumulatoru.
3. solis: akumulatora pārvaldības sistēma
Akumulatora pārvaldības sistēma jeb BMS uzrauga un kontrolē katru atsevišķo akumulatora elementu akumulatoru blokā. BMS līdzsvaro elementus, regulē spriegumu un strāvu uzlādes un izlādes laikā, kā arī aizsargā pret bojājumiem, ko rada pārlādēšana, pārslodze vai dziļa izlāde. Tā uzrauga tādus galvenos parametrus kā spriegums, strāva un temperatūra, lai optimizētu akumulatora veiktspēju un kalpošanas laiku.
4. darbība: Dzesēšanas sistēma
Dzesēšanas sistēma darbības laikā no akumulatoriem noņem lieko siltumu. Tas ir ļoti svarīgi, lai uzturētu elementus optimālā temperatūras diapazonā un maksimāli palielinātu cikla kalpošanas laiku. Visizplatītākie dzesēšanas veidi ir šķidruma dzesēšana (cirkulējot dzesēšanas šķidrumu caur plāksnēm, kas saskaras ar akumulatoriem) un gaisa dzesēšana (izmantojot ventilatorus, lai iespiestu gaisu caur akumulatora korpusiem).
5. darbība: darbība
Periodos, kad ir zems elektroenerģijas pieprasījums vai augsta atjaunojamās enerģijas ražošana, BESS absorbē lieko enerģiju, izmantojot enerģijas pārveidošanas sistēmu, un uzglabā to akumulatoru blokā. Kad pieprasījums ir liels vai atjaunojamie enerģijas avoti nav pieejami, uzkrātā enerģija tiek izvadīta atpakaļ tīklā, izmantojot invertoru. Tas ļauj BESS "nobīdīt laiku" periodiski saražoto atjaunojamo enerģiju, stabilizēt tīkla frekvenci un spriegumu, kā arī nodrošināt rezerves barošanu pārtraukumu laikā.
Akumulatora pārvaldības sistēma uzrauga katra elementa uzlādes stāvokli un kontrolē uzlādes un izlādes ātrumu, lai novērstu akumulatoru pārlādēšanu, pārkaršanu un dziļu izlādi, tādējādi pagarinot to kalpošanas laiku. Savukārt dzesēšanas sistēma darbojas, lai uzturētu kopējo akumulatora temperatūru drošā darbības diapazonā.
Rezumējot, akumulatoru enerģijas uzkrāšanas sistēma integrētā veidā izmanto akumulatorus, jaudas elektronikas komponentus, viedās vadības ierīces un termisko pārvaldību, lai uzglabātu lieko elektroenerģiju un pēc pieprasījuma izvadītu to. Tas ļauj BESS tehnoloģijai maksimāli palielināt atjaunojamo enerģijas avotu vērtību, padarīt elektrotīklus efektīvākus un ilgtspējīgākus, kā arī atbalstīt pāreju uz mazoglekļa enerģijas nākotni.
Līdz ar atjaunojamo enerģijas avotu, piemēram, saules un vēja enerģijas, pieaugumu, liela mēroga akumulatoru enerģijas uzkrāšanas sistēmām (BESS) ir arvien lielāka nozīme elektrotīklu stabilizācijā. Akumulatoru enerģijas uzkrāšanas sistēma izmanto uzlādējamas baterijas, lai uzglabātu lieko elektroenerģiju no tīkla vai no atjaunojamiem energoresursiem un piegādātu šo enerģiju atpakaļ, kad tas nepieciešams. BESS tehnoloģija palīdz maksimāli palielināt periodiski saražotās atjaunojamās enerģijas izmantošanu un uzlabo kopējo tīkla uzticamību, efektivitāti un ilgtspējību.
BESS parasti sastāv no vairākām sastāvdaļām:
1) Akumulatoru bloki, kas sastāv no vairākiem akumulatoru moduļiem vai elementiem, lai nodrošinātu nepieciešamo enerģijas uzkrāšanas jaudu. Litija jonu akumulatori visbiežāk tiek izmantoti to augstā jaudas blīvuma, ilgā kalpošanas laika un ātrās uzlādes iespēju dēļ. Tiek izmantoti arī citi ķīmiskie savienojumi, piemēram, svina-skābes un plūsmas akumulatori.
2) Jaudas pārveidošanas sistēma (PCS), kas savieno akumulatoru banku ar elektrotīklu. PCS sastāv no invertora, pārveidotāja un cita vadības aprīkojuma, kas nodrošina enerģijas plūsmu abos virzienos starp akumulatoru un tīklu.
3) Akumulatora pārvaldības sistēma (BMS), kas uzrauga un kontrolē atsevišķu akumulatora elementu stāvokli un veiktspēju. BMS līdzsvaro elementus, aizsargā pret bojājumiem, kas rodas pārlādēšanas vai dziļas izlādes rezultātā, un uzrauga tādus parametrus kā spriegums, strāva un temperatūra.
4) Dzesēšanas sistēma, kas no akumulatoriem noņem lieko siltumu. Lai uzturētu akumulatorus optimālā darba temperatūras diapazonā un maksimāli palielinātu to kalpošanas laiku, tiek izmantota šķidruma vai gaisa dzesēšana.
5) Korpuss vai konteiners, kas aizsargā un nostiprina visu akumulatoru sistēmu. Āra akumulatoru korpusiem jābūt izturīgiem pret laikapstākļiem un jāspēj izturēt ekstremālas temperatūras.
BESS galvenās funkcijas ir šādas:
• Absorbēt lieko jaudu no tīkla zema pieprasījuma periodos un atbrīvot to, kad pieprasījums ir augsts. Tas palīdz stabilizēt sprieguma un frekvences svārstības.
• Uzglabāt atjaunojamo enerģiju no tādiem avotiem kā saules fotoelektriskās paneļi un vēja elektrostacijas ar mainīgu un periodisku jaudu un pēc tam piegādāt šo uzkrāto enerģiju, kad nespīd saule vai nepūš vējš. Tas novirza atjaunojamo enerģiju uz laiku, kad tā ir visvairāk nepieciešama.
• Nodrošināt rezerves barošanu tīkla kļūmju vai darbības pārtraukumu laikā, lai uzturētu kritiskās infrastruktūras darbību vai nu izolētā, vai tīklam pieslēgtā režīmā.
• Piedalīties pieprasījuma reakcijas un palīgpakalpojumu programmās, palielinot vai samazinot jaudu pēc pieprasījuma, nodrošinot frekvences regulēšanu un citus tīkla pakalpojumus.
Noslēgumā jāsaka, ka, tā kā atjaunojamās enerģijas īpatsvars elektrotīklos visā pasaulē turpina pieaugt, liela mēroga akumulatoru enerģijas uzkrāšanas sistēmām būs neaizstājama loma, lai šī tīrā enerģija būtu uzticama un pieejama visu diennakti. BESS tehnoloģija palīdzēs maksimāli palielināt atjaunojamo energoresursu vērtību, stabilizēt elektrotīklus un atbalstīt pāreju uz ilgtspējīgāku, mazoglekļa enerģijas nākotni.
Publicēšanas laiks: 2023. gada 7. jūlijs
