Ett batterilagringssystem, allmänt känt som BESS, använder banker med laddningsbara batterier för att lagra överskottsel från elnätet eller förnybara källor för senare användning. I takt med att förnybar energi och smarta elnätstekniker utvecklas spelar BESS-system en allt viktigare roll för att stabilisera strömförsörjningen och maximera värdet av grön energi. Så hur fungerar dessa system egentligen?
Steg 1: Batteribank
Grunden för alla BESS-system är energilagringsmediet – batterier. Flera batterimoduler eller "celler" kopplas samman för att bilda en "batteribank" som ger den lagringskapacitet som krävs. De vanligaste cellerna är litiumjonbatterier på grund av deras höga effekttäthet, långa livslängd och snabba laddningsförmåga. Andra kemiska källor som blybatterier och flödesbatterier används också i vissa tillämpningar.
Steg 2: Kraftomvandlingssystem
Batteribanken ansluts till elnätet via ett kraftomvandlingssystem eller PCS. PCS:en består av kraftelektroniska komponenter som en växelriktare, en omvandlare och filter som gör att strömmen kan flöda i båda riktningarna mellan batteriet och elnätet. Växelriktaren omvandlar likström (DC) från batteriet till växelström (AC) som elnätet använder, och omvandlaren gör tvärtom för att ladda batteriet.
Steg 3: Batterihanteringssystem
Ett batterihanteringssystem, eller BMS, övervakar och styr varje enskild battericell i batteribanken. BMS balanserar cellerna, reglerar spänning och ström under laddning och urladdning och skyddar mot skador från överladdning, överströmmar eller djupurladdning. Det övervakar viktiga parametrar som spänning, ström och temperatur för att optimera batteriets prestanda och livslängd.
Steg 4: Kylsystem
Ett kylsystem avlägsnar överskottsvärme från batterierna under drift. Detta är avgörande för att hålla cellerna inom sitt optimala temperaturområde och maximera deras livslängd. De vanligaste typerna av kylning som används är vätskekylning (genom att cirkulera kylvätska genom plattor i kontakt med batterierna) och luftkylning (med hjälp av fläktar som tvingar luft genom batterihöljena).
Steg 5: Drift
Under perioder med låg elefterfrågan eller hög produktion av förnybar energi absorberar BESS-systemet överskottsenergi via kraftomvandlingssystemet och lagrar den i batteribanken. När efterfrågan är hög eller förnybar energi inte är tillgänglig, släpps den lagrade energin tillbaka till nätet via växelriktaren. Detta gör att BESS kan "tidsförskjuta" intermittent förnybar energi, stabilisera nätfrekvens och spänning och tillhandahålla reservkraft vid avbrott.
Batterihanteringssystemet övervakar laddningstillståndet för varje cell och styr laddnings- och urladdningshastigheten för att förhindra överladdning, överhettning och djupurladdning av batterierna – vilket förlänger deras livslängd. Och kylsystemet arbetar för att hålla den totala batteritemperaturen inom ett säkert driftområde.
Sammanfattningsvis utnyttjar ett batterilagringssystem batterier, kraftelektronikkomponenter, intelligent styrning och värmehantering på ett integrerat sätt för att lagra överskottsel och urladda effekt vid behov. Detta gör det möjligt för BESS-tekniken att maximera värdet av förnybara energikällor, göra elnäten mer effektiva och hållbara samt stödja övergången till en koldioxidsnål framtid.
Med uppkomsten av förnybara energikällor som sol- och vindkraft spelar storskaliga batterilagringssystem (BESS) en allt viktigare roll för att stabilisera elnät. Ett batterilagringssystem använder laddningsbara batterier för att lagra överskottsel från nätet eller från förnybara energikällor och leverera tillbaka den strömmen vid behov. BESS-tekniken hjälper till att maximera utnyttjandet av intermittent förnybar energi och förbättrar nätets övergripande tillförlitlighet, effektivitet och hållbarhet.
Ett BESS består vanligtvis av flera komponenter:
1) Batteribankar gjorda av flera batterimoduler eller celler för att ge den erforderliga energilagringskapaciteten. Litiumjonbatterier används oftast på grund av deras höga effekttäthet, långa livslängd och snabba laddningsmöjligheter. Andra kemiska konstruktioner som blybatterier och flödesbatterier används också.
2) Kraftomvandlingssystem (PCS) som ansluter batteribanken till elnätet. PCS består av en växelriktare, omvandlare och annan styrutrustning som gör att strömmen kan flöda i båda riktningarna mellan batteriet och elnätet.
3) Batterihanteringssystem (BMS) som övervakar och styr de enskilda battericellernas tillstånd och prestanda. BMS balanserar cellerna, skyddar mot skador från överladdning eller djupurladdning och övervakar parametrar som spänning, ström och temperatur.
4) Kylsystem som avlägsnar överskottsvärme från batterierna. Vätske- eller luftbaserad kylning används för att hålla batterierna inom sitt optimala driftstemperaturområde och maximera livslängden.
5) Hölje eller behållare som skyddar och säkrar hela batterisystemet. Batterihöljen för utomhusbruk måste vara väderbeständiga och tåla extrema temperaturer.
De viktigaste funktionerna för ett BESS är att:
• Absorbera överskottseffekt från nätet under perioder med låg efterfrågan och frigöra den när efterfrågan är hög. Detta hjälper till att stabilisera spännings- och frekvensfluktuationer.
• Lagra förnybar energi från källor som solceller och vindkraftparker med variabel och intermittent effekt, och leverera sedan den lagrade energin när solen inte skiner eller vinden inte blåser. Detta tidsförskjuter den förnybara energin till när den behövs som mest.
• Tillhandahålla reservkraft vid nätfel eller avbrott för att hålla kritisk infrastruktur i drift, antingen i ö- eller nätanslutet läge.
• Delta i program för efterfrågeflexibilitet och stödtjänster genom att öka eller minska effektuttaget efter behov, tillhandahålla frekvensreglering och andra nättjänster.
Sammanfattningsvis, i takt med att förnybar energi fortsätter att växa som andel av elnäten världen över, kommer storskaliga batterilagringssystem att spela en oumbärlig roll för att göra den rena energin tillförlitlig och tillgänglig dygnet runt. BESS-tekniken kommer att bidra till att maximera värdet av förnybar energi, stabilisera elnäten och stödja övergången till en mer hållbar och koldioxidsnål energiframtid.
Publiceringstid: 7 juli 2023
