System magazynowania energii w akumulatorach, powszechnie znany jako BESS, wykorzystuje banki akumulatorów do przechowywania nadmiaru energii elektrycznej z sieci lub źródeł odnawialnych do późniejszego wykorzystania. Wraz z rozwojem technologii energii odnawialnej i inteligentnych sieci energetycznych systemy BESS odgrywają coraz ważniejszą rolę w stabilizowaniu dostaw energii i maksymalizacji wartości zielonej energii. Jak więc dokładnie działają te systemy?
Krok 1: Bank baterii
Podstawą każdego BESS jest nośnik energii - baterie. Wiele modułów baterii lub „ogniw” jest połączonych ze sobą, tworząc „bank baterii”, który zapewnia wymaganą pojemność magazynowania. Najczęściej używane ogniwa to ogniwa litowo-jonowe ze względu na ich wysoką gęstość mocy, długą żywotność i możliwość szybkiego ładowania. W niektórych zastosowaniach stosuje się również inne chemikalia, takie jak akumulatory kwasowo-ołowiowe i przepływowe.
Krok 2: System konwersji mocy
Bank baterii łączy się z siecią elektryczną za pośrednictwem systemu konwersji mocy lub PCS. PCS składa się z komponentów elektroniki mocy, takich jak falownik, konwerter i filtry, które umożliwiają przepływ mocy w obu kierunkach między baterią a siecią. Falownik przetwarza prąd stały (DC) z baterii na prąd przemienny (AC), który jest wykorzystywany przez sieć, a konwerter wykonuje odwrotną operację, aby naładować baterię.
Krok 3: System zarządzania baterią
System zarządzania baterią, czyli BMS, monitoruje i kontroluje każdą pojedynczą celę baterii w banku baterii. BMS równoważy ogniwa, reguluje napięcie i prąd podczas ładowania i rozładowywania oraz chroni przed uszkodzeniami spowodowanymi przeładowaniem, nadmiernym natężeniem prądu lub głębokim rozładowaniem. Monitoruje kluczowe parametry, takie jak napięcie, prąd i temperatura, aby zoptymalizować wydajność i żywotność baterii.
Krok 4: Układ chłodzenia
Układ chłodzenia usuwa nadmiar ciepła z baterii podczas pracy. Jest to krytyczne dla utrzymania ogniw w optymalnym zakresie temperatur i maksymalizacji żywotności cyklu. Najczęściej stosowanymi typami chłodzenia są chłodzenie cieczą (poprzez cyrkulację chłodziwa przez płyty mające kontakt z bateriami) i chłodzenie powietrzem (za pomocą wentylatorów w celu przepchnięcia powietrza przez obudowy baterii).
Krok 5: Operacja
W okresach niskiego zapotrzebowania na energię elektryczną lub wysokiej produkcji energii odnawialnej BESS pochłania nadmiar energii za pośrednictwem systemu konwersji energii i przechowuje ją w banku baterii. Gdy zapotrzebowanie jest wysokie lub energia odnawialna jest niedostępna, zmagazynowana energia jest odprowadzana z powrotem do sieci za pośrednictwem falownika. Pozwala to BESS na „przesunięcie w czasie” przerywanej energii odnawialnej, stabilizację częstotliwości i napięcia sieci oraz zapewnienie zasilania awaryjnego podczas przerw w dostawie prądu.
System zarządzania baterią monitoruje stan naładowania każdej celi i kontroluje szybkość ładowania i rozładowywania, aby zapobiec przeładowaniu, przegrzaniu i głębokiemu rozładowaniu baterii - wydłużając ich użyteczną żywotność. A system chłodzenia utrzymuje ogólną temperaturę baterii w bezpiecznym zakresie roboczym.
Podsumowując, system magazynowania energii akumulatorowej wykorzystuje akumulatory, komponenty elektroniki mocy, inteligentne sterowanie i zarządzanie termiczne w zintegrowany sposób, aby przechowywać nadmiar energii elektrycznej i rozładowywać moc na żądanie. Dzięki temu technologia BESS maksymalizuje wartość odnawialnych źródeł energii, zwiększa wydajność i zrównoważenie sieci energetycznych oraz wspiera przejście na niskoemisyjną przyszłość energetyczną.
Wraz ze wzrostem odnawialnych źródeł energii, takich jak energia słoneczna i wiatrowa, wielkoskalowe systemy magazynowania energii w akumulatorach (BESS) odgrywają coraz ważniejszą rolę w stabilizowaniu sieci energetycznych. System magazynowania energii w akumulatorach wykorzystuje akumulatory do przechowywania nadmiaru energii elektrycznej z sieci lub ze źródeł odnawialnych i dostarczania jej z powrotem, gdy jest potrzebna. Technologia BESS pomaga zmaksymalizować wykorzystanie przerywanej energii odnawialnej i poprawia ogólną niezawodność, wydajność i zrównoważony rozwój sieci.
System BESS zazwyczaj składa się z wielu komponentów:
1) Banki baterii wykonane z wielu modułów baterii lub ogniw, aby zapewnić wymaganą pojemność magazynowania energii. Baterie litowo-jonowe są najczęściej używane ze względu na ich wysoką gęstość mocy, długą żywotność i możliwość szybkiego ładowania. Używane są również inne chemikalia, takie jak baterie kwasowo-ołowiowe i przepływowe.
2) System konwersji mocy (PCS), który łączy bank baterii z siecią elektryczną. PCS składa się z falownika, przetwornika i innego sprzętu sterującego, który umożliwia przepływ mocy w obu kierunkach między baterią a siecią.
3) System zarządzania baterią (BMS), który monitoruje i kontroluje stan i wydajność poszczególnych ogniw baterii. BMS równoważy ogniwa, chroni przed uszkodzeniami spowodowanymi przeładowaniem lub głębokim rozładowaniem i monitoruje parametry, takie jak napięcie, prąd i temperatura.
4) System chłodzenia, który usuwa nadmiar ciepła z akumulatorów. Chłodzenie cieczą lub powietrzem jest używane do utrzymywania akumulatorów w optymalnym zakresie temperatur roboczych i maksymalizacji żywotności.
5) Obudowa lub pojemnik, który chroni i zabezpiecza cały system akumulatorów. Zewnętrzne obudowy akumulatorów muszą być odporne na warunki atmosferyczne i wytrzymywać ekstremalne temperatury.
Główne funkcje BESS to:
• Absorbuj nadmiar energii z sieci w okresach niskiego zapotrzebowania i uwalniaj ją, gdy zapotrzebowanie jest wysokie. Pomaga to ustabilizować wahania napięcia i częstotliwości.
• Przechowuj energię odnawialną ze źródeł takich jak fotowoltaika słoneczna i farmy wiatrowe, które mają zmienną i przerywaną moc wyjściową, a następnie dostarczaj tę zmagazynowaną energię, gdy słońce nie świeci lub wiatr nie wieje. Dzięki temu energia odnawialna jest przesunięta w czasie, gdy jest najbardziej potrzebna.
• Zapewnia zasilanie awaryjne na wypadek awarii lub przerw w dostawie prądu w celu utrzymania działania kluczowej infrastruktury, zarówno w trybie wyspowym, jak i podłączonym do sieci.
• Brać udział w programach reagowania na zapotrzebowanie i usług pomocniczych, zwiększając lub zmniejszając moc wyjściową w zależności od zapotrzebowania, zapewniając regulację częstotliwości i inne usługi sieciowe.
Podsumowując, w miarę jak energia odnawialna nadal rośnie jako procent sieci energetycznych na całym świecie, wielkoskalowe systemy magazynowania energii w akumulatorach odegrają niezastąpioną rolę w zapewnieniu niezawodności i dostępności tej czystej energii przez całą dobę. Technologia BESS pomoże zmaksymalizować wartość energii odnawialnej, ustabilizować sieci energetyczne i wesprzeć przejście na bardziej zrównoważoną, niskoemisyjną przyszłość energetyczną.
Czas publikacji: 07-07-2023
