Система накопления энергии на основе аккумуляторных батарей, обычно известная как BESS, использует блоки аккумуляторных батарей для хранения избыточной электроэнергии из сети или возобновляемых источников для последующего использования. По мере развития технологий возобновляемой энергетики и интеллектуальных сетей системы BESS играют всё более важную роль в стабилизации электроснабжения и максимизации ценности зелёной энергии. Как же работают эти системы?
Шаг 1: Аккумуляторная батарея
Основой любой системы бесперебойного питания (BESS) является носитель энергии – аккумуляторы. Несколько аккумуляторных модулей, или «ячеек», соединяются вместе, образуя «батарейный блок», обеспечивающий необходимую ёмкость. Чаще всего используются литий-ионные элементы благодаря высокой плотности энергии, длительному сроку службы и способности к быстрой зарядке. В некоторых случаях также используются другие химические элементы, например, свинцово-кислотные и проточные.
Шаг 2: Система преобразования энергии
Аккумуляторная батарея подключается к электросети через систему преобразования энергии (PCS). PCS состоит из компонентов силовой электроники, таких как инвертор, преобразователь и фильтры, которые обеспечивают двунаправленную передачу энергии между аккумулятором и сетью. Инвертор преобразует постоянный ток аккумулятора в переменный ток, используемый в сети, а преобразователь осуществляет обратный процесс для зарядки аккумулятора.
Шаг 3: Система управления аккумулятором
Система управления аккумуляторными батареями (BMS) контролирует и управляет каждой отдельной ячейкой аккумуляторной батареи в аккумуляторном блоке. BMS балансирует элементы, регулирует напряжение и ток во время заряда и разряда, а также защищает от повреждений, вызванных перезарядом, перегрузкой по току или глубоким разрядом. Система контролирует ключевые параметры, такие как напряжение, ток и температура, для оптимизации производительности и срока службы аккумулятора.
Шаг 4: Система охлаждения
Система охлаждения отводит избыточное тепло от аккумуляторов во время работы. Это критически важно для поддержания оптимальной температуры элементов и максимального увеличения срока службы. Наиболее распространённые типы охлаждения — жидкостное (циркуляция охлаждающей жидкости через пластины, контактирующие с аккумуляторами) и воздушное (вентиляторы прогоняют воздух через корпусы аккумуляторов).
Шаг 5: Операция
В периоды низкого спроса на электроэнергию или высокой выработки возобновляемой энергии система BESS поглощает избыточную энергию через систему преобразования энергии и накапливает её в аккумуляторной батарее. При высоком спросе или отсутствии возобновляемых источников энергии накопленная энергия возвращается в сеть через инвертор. Это позволяет системе BESS «смещать» подачу прерывистой возобновляемой энергии, стабилизировать частоту и напряжение сети и обеспечивать резервное питание во время отключений.
Система управления аккумулятором отслеживает состояние заряда каждого элемента и регулирует скорость заряда и разряда, предотвращая перезаряд, перегрев и глубокий разряд аккумуляторов, продлевая срок их службы. Система охлаждения поддерживает общую температуру аккумулятора в безопасном рабочем диапазоне.
Подводя итог, можно сказать, что система накопления энергии на аккумуляторных батареях использует аккумуляторы, компоненты силовой электроники, интеллектуальные системы управления и терморегулирования в комплексе для хранения избыточной электроэнергии и её выработки по требованию. Это позволяет технологии BESS максимально эффективно использовать возобновляемые источники энергии, повышать эффективность и устойчивость энергосетей и способствовать переходу к низкоуглеродной энергетике будущего.
С развитием возобновляемых источников энергии, таких как солнечная и ветровая, крупномасштабные системы накопления энергии на основе аккумуляторных батарей (BESS) играют всё более важную роль в стабилизации электросетей. Система накопления энергии на основе аккумуляторных батарей использует перезаряжаемые аккумуляторы для хранения избыточной электроэнергии из сети или возобновляемых источников и её возврата по мере необходимости. Технология BESS помогает максимально эффективно использовать непостоянную возобновляемую энергию и повышает общую надёжность, эффективность и устойчивость сети.
BESS обычно состоит из нескольких компонентов:
1) Аккумуляторные батареи, состоящие из нескольких аккумуляторных модулей или ячеек, обеспечивают необходимую ёмкость аккумуляторов. Литий-ионные аккумуляторы наиболее распространены благодаря высокой плотности мощности, длительному сроку службы и возможности быстрой зарядки. Также используются другие химические соединения, такие как свинцово-кислотные и проточные аккумуляторы.
2) Система преобразования энергии (PCS), которая подключает аккумуляторную батарею к электросети. PCS состоит из инвертора, преобразователя и другого управляющего оборудования, обеспечивающего двунаправленную передачу энергии между аккумуляторной батареей и электросетью.
3) Система управления аккумуляторными батареями (BMS), которая контролирует состояние и производительность отдельных ячеек аккумулятора. BMS балансирует заряд ячеек, защищает их от повреждений, вызванных перезарядом или глубоким разрядом, а также контролирует такие параметры, как напряжение, ток и температура.
4) Система охлаждения, отводящая избыточное тепло от аккумуляторов. Жидкостное или воздушное охлаждение используется для поддержания оптимальной рабочей температуры аккумуляторов и продления срока их службы.
5) Корпус или контейнер, защищающий и обеспечивающий безопасность всей аккумуляторной системы. Наружные аккумуляторные кожухи должны быть устойчивы к атмосферным воздействиям и выдерживать экстремальные температуры.
Основными функциями BESS являются:
• Поглощать избыток электроэнергии из сети в периоды низкого спроса и отдавать его в периоды высокого спроса. Это помогает стабилизировать колебания напряжения и частоты.
• Накапливать возобновляемую энергию из таких источников, как солнечные батареи и ветровые электростанции, которые вырабатывают переменную и непостоянную энергию, а затем выдавать её, когда солнце не светит или ветер не дует. Это позволяет сместить подачу возобновляемой энергии на тот момент, когда она больше всего нужна.
• Обеспечивать резервное питание во время сбоев или отключений электросети для поддержания работы критической инфраструктуры как в изолированном, так и в сетевом режиме.
• Участвовать в программах реагирования на спрос и вспомогательных услуг, увеличивая или уменьшая выработку электроэнергии по требованию, обеспечивая регулирование частоты и другие сетевые услуги.
В заключение следует отметить, что по мере роста доли возобновляемых источников энергии в энергосистемах мира крупные системы хранения энергии на аккумуляторных батареях будут играть незаменимую роль в обеспечении надёжности и круглосуточной доступности этой чистой энергии. Технология BESS поможет максимально повысить ценность возобновляемых источников энергии, стабилизировать энергосети и поддержать переход к более устойчивому, низкоуглеродному энергетическому будущему.
Время публикации: 07 июля 2023 г.
