Система хранения энергии на основе аккумуляторов, широко известная как BESS, использует блоки перезаряжаемых батарей для хранения избыточной электроэнергии из сети или возобновляемых источников для последующего использования. По мере развития возобновляемой энергетики и технологий интеллектуальных сетей системы BESS играют все более важную роль в стабилизации электроснабжения и максимизации ценности экологически чистой энергии. Так как же именно работают эти системы?
Шаг 1: Аккумуляторная батарея
Основой любой системы хранения энергии является носитель энергии — батареи. Несколько батарейных модулей или «ячеек» соединяются вместе, образуя «батарейный блок», обеспечивающий необходимую емкость хранения. Чаще всего используются литий-ионные элементы благодаря их высокой удельной мощности, длительному сроку службы и быстрой зарядке. В некоторых областях применения также используются другие химические составы, такие как свинцово-кислотные и проточные батареи.
Шаг 2: Система преобразования энергии
Аккумуляторная батарея подключается к электросети через систему преобразования энергии (СПЭ). СПЭ состоит из силовых электронных компонентов, таких как инвертор, преобразователь и фильтры, которые обеспечивают двусторонний поток энергии между батареей и сетью. Инвертор преобразует постоянный ток (DC) от батареи в переменный ток (AC), используемый сетью, а преобразователь выполняет обратное преобразование для зарядки батареи.
Шаг 3: Система управления батареей
Система управления батареями (BMS) контролирует и управляет каждой отдельной ячейкой батареи в аккумуляторном блоке. BMS балансирует ячейки, регулирует напряжение и ток во время зарядки и разрядки, а также защищает от повреждений, вызванных перезарядкой, перегрузкой по току или глубоким разрядом. Она отслеживает ключевые параметры, такие как напряжение, ток и температура, для оптимизации производительности и срока службы батареи.
Шаг 4: Система охлаждения
Система охлаждения отводит избыточное тепло от батарей во время работы. Это крайне важно для поддержания оптимальной температуры элементов и максимального увеличения срока службы. Наиболее распространенными типами охлаждения являются жидкостное охлаждение (путем циркуляции охлаждающей жидкости через пластины, контактирующие с батареями) и воздушное охлаждение (с использованием вентиляторов для принудительной подачи воздуха через корпуса батарей).
Шаг 5: Операция
В периоды низкого спроса на электроэнергию или высокой выработки возобновляемой энергии система хранения энергии (BESS) поглощает избыточную энергию через систему преобразования энергии и накапливает ее в аккумуляторной батарее. Когда спрос высок или возобновляемые источники энергии недоступны, накопленная энергия возвращается в сеть через инвертор. Это позволяет BESS «сдвигать во времени» подачу прерывистой возобновляемой энергии, стабилизировать частоту и напряжение сети, а также обеспечивать резервное питание во время отключений электроэнергии.
Система управления батареей контролирует уровень заряда каждой ячейки и регулирует скорость зарядки и разрядки, предотвращая перезарядку, перегрев и глубокий разряд батарей, что продлевает срок их службы. Система охлаждения поддерживает общую температуру батареи в безопасном рабочем диапазоне.
Вкратце, система хранения энергии на основе батарей (BESS) использует батареи, компоненты силовой электроники, интеллектуальные системы управления и терморегулирование в интегрированном виде для хранения избыточной электроэнергии и разрядки по требованию. Это позволяет технологии BESS максимально эффективно использовать возобновляемые источники энергии, повышать эффективность и устойчивость энергосетей, а также поддерживать переход к низкоуглеродному энергетическому будущему.
С развитием возобновляемых источников энергии, таких как солнечная и ветровая энергия, крупномасштабные системы хранения энергии на основе аккумуляторных батарей (BESS) играют все более важную роль в стабилизации электросетей. Система хранения энергии на основе аккумуляторных батарей использует перезаряжаемые батареи для хранения избыточной электроэнергии из сети или возобновляемых источников и возврата этой энергии при необходимости. Технология BESS помогает максимально эффективно использовать непостоянную возобновляемую энергию и повышает общую надежность, эффективность и устойчивость электросети.
Система накопления энергии (BESS) обычно состоит из нескольких компонентов:
1) Аккумуляторные батареи, состоящие из нескольких аккумуляторных модулей или элементов, обеспечивают необходимую емкость для хранения энергии. Литий-ионные батареи используются чаще всего благодаря высокой удельной мощности, длительному сроку службы и возможности быстрой зарядки. Также используются другие химические составы, такие как свинцово-кислотные и проточные батареи.
2) Система преобразования энергии (СПЭ), которая соединяет аккумуляторную батарею с электросетью. СПЭ состоит из инвертора, преобразователя и другого управляющего оборудования, обеспечивающего передачу энергии в обоих направлениях между батареей и сетью.
3) Система управления батареей (BMS), которая контролирует состояние и производительность отдельных элементов батареи. BMS балансирует элементы, защищает от повреждений, вызванных перезарядкой или глубоким разрядом, и контролирует такие параметры, как напряжение, ток и температура.
4) Система охлаждения, отводящая избыточное тепло от батарей. Для поддержания оптимального диапазона рабочих температур батарей и максимального увеличения срока их службы используется жидкостное или воздушное охлаждение.
5) Корпус или контейнер, защищающий и обеспечивающий безопасность всей аккумуляторной системы. Корпуса для наружных аккумуляторов должны быть влагозащищенными и способными выдерживать экстремальные температуры.
Основные функции системы хранения энергии (BESS) заключаются в следующем:
• Поглощение избыточной электроэнергии из сети в периоды низкого спроса и ее высвобождение при высоком спросе. Это помогает стабилизировать колебания напряжения и частоты.
• Накопление возобновляемой энергии из таких источников, как солнечные батареи и ветровые электростанции с переменной и прерывистой выработкой, а затем подача накопленной энергии в то время, когда солнце не светит или ветер не дует. Это позволяет перенести подачу возобновляемой энергии туда, где она наиболее необходима.
• Обеспечивать резервное электропитание во время сбоев или отключений в электросети для поддержания работы критически важной инфраструктуры как в автономном режиме, так и в режиме подключения к сети.
• Участвовать в программах управления спросом и предоставления вспомогательных услуг, регулируя выработку электроэнергии в зависимости от спроса, обеспечивая регулирование частоты и другие услуги для энергосистемы.
В заключение, поскольку доля возобновляемой энергии в мировых энергосетях продолжает расти, крупномасштабные системы хранения энергии на основе аккумуляторных батарей будут играть незаменимую роль в обеспечении надежной и круглосуточной доступности этой чистой энергии. Технология BESS поможет максимально эффективно использовать возобновляемые источники энергии, стабилизировать энергосети и поддержать переход к более устойчивому, низкоуглеродному энергетическому будущему.
Дата публикации: 07.07.2023
