ระบบกักเก็บพลังงานด้วยแบตเตอรี่ หรือที่เรียกกันทั่วไปว่า BESS ใช้แบตเตอรี่แบบชาร์จไฟได้เพื่อกักเก็บพลังงานไฟฟ้าส่วนเกินจากกริดหรือแหล่งพลังงานหมุนเวียนไว้ใช้ในภายหลัง เมื่อเทคโนโลยีพลังงานหมุนเวียนและสมาร์ทกริดก้าวหน้าขึ้น ระบบ BESS จึงมีบทบาทสำคัญเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ ในการรักษาเสถียรภาพของแหล่งจ่ายพลังงานและเพิ่มมูลค่าของพลังงานสีเขียวให้สูงสุด แล้วระบบเหล่านี้ทำงานอย่างไรกันแน่?
ขั้นตอนที่ 1: แบตเตอรี่แบงค์
รากฐานของ BESS คือตัวกลางในการเก็บพลังงาน - แบตเตอรี่ โมดูลแบตเตอรี่หรือ "เซลล์" หลายตัวถูกเชื่อมต่อเข้าด้วยกันเพื่อสร้าง "แบตเตอรีแบงค์" ที่ให้ความจุในการเก็บพลังงานที่จำเป็น เซลล์ที่ใช้กันทั่วไปคือลิเธียมไอออน เนื่องจากมีความหนาแน่นของพลังงานสูง อายุการใช้งานยาวนาน และความสามารถในการชาร์จเร็ว นอกจากนี้ ยังมีการใช้สารเคมีอื่นๆ เช่น แบตเตอรี่ตะกั่ว-กรดและแบตเตอรี่แบบไหลในบางแอปพลิเคชันอีกด้วย
ขั้นตอนที่ 2: ระบบแปลงพลังงาน
แบตเตอรี่เชื่อมต่อกับระบบไฟฟ้าผ่านระบบแปลงไฟฟ้าหรือ PCS โดย PCS ประกอบด้วยส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์กำลังไฟฟ้า เช่น อินเวอร์เตอร์ ตัวแปลง และตัวกรอง ซึ่งช่วยให้ไฟฟ้าไหลได้ทั้งสองทิศทางระหว่างแบตเตอรี่และระบบไฟฟ้า อินเวอร์เตอร์จะแปลงกระแสตรง (DC) จากแบตเตอรี่เป็นกระแสสลับ (AC) ที่ระบบไฟฟ้าใช้ และตัวแปลงจะทำในทางกลับกันเพื่อชาร์จแบตเตอรี่
ขั้นตอนที่ 3: ระบบการจัดการแบตเตอรี่
ระบบจัดการแบตเตอรี่หรือ BMS ทำหน้าที่ตรวจสอบและควบคุมเซลล์แบตเตอรี่แต่ละเซลล์ภายในแบตเตอรี BMS ทำหน้าที่ปรับสมดุลเซลล์ ควบคุมแรงดันไฟและกระแสไฟระหว่างการชาร์จและการปล่อยประจุ และป้องกันความเสียหายจากการชาร์จเกิน กระแสเกิน หรือการคายประจุมากเกินไป ระบบจะตรวจสอบพารามิเตอร์สำคัญ เช่น แรงดันไฟ กระแสไฟ และอุณหภูมิ เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพและอายุการใช้งานของแบตเตอรีให้เหมาะสมที่สุด
ขั้นตอนที่ 4: ระบบระบายความร้อน
ระบบระบายความร้อนจะระบายความร้อนส่วนเกินออกจากแบตเตอรี่ระหว่างการทำงาน ซึ่งถือเป็นสิ่งสำคัญในการรักษาอุณหภูมิเซลล์ให้อยู่ในช่วงที่เหมาะสมและยืดอายุการใช้งานให้ยาวนานที่สุด ระบบระบายความร้อนที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่ ระบบระบายความร้อนด้วยของเหลว (โดยหมุนเวียนสารหล่อเย็นผ่านแผ่นที่สัมผัสกับแบตเตอรี่) และ ระบบระบายความร้อนด้วยอากาศ (ใช้พัดลมเพื่อบังคับให้อากาศไหลผ่านตัวแบตเตอรี่)
ขั้นตอนที่ 5: การดำเนินการ
ในช่วงที่มีความต้องการไฟฟ้าต่ำหรือผลิตพลังงานหมุนเวียนได้สูง BESS จะดูดซับพลังงานส่วนเกินผ่านระบบแปลงพลังงานและเก็บไว้ในแบตเตอรี่ เมื่อความต้องการสูงหรือพลังงานหมุนเวียนไม่พร้อมใช้งาน พลังงานที่เก็บไว้จะถูกปล่อยกลับเข้าสู่กริดผ่านอินเวอร์เตอร์ วิธีนี้ช่วยให้ BESS สามารถ "เลื่อนเวลา" พลังงานหมุนเวียนที่ไม่ต่อเนื่อง รักษาความถี่และแรงดันไฟฟ้าของกริดให้คงที่ และให้พลังงานสำรองในระหว่างไฟฟ้าดับ
ระบบการจัดการแบตเตอรี่จะตรวจสอบสถานะการชาร์จของแต่ละเซลล์และควบคุมอัตราการชาร์จและการคายประจุเพื่อป้องกันการชาร์จไฟเกิน ความร้อนเกิน และการคายประจุแบตเตอรี่มากเกินไป ซึ่งจะช่วยยืดอายุการใช้งานของแบตเตอรี่ และระบบระบายความร้อนจะทำงานเพื่อรักษาอุณหภูมิโดยรวมของแบตเตอรี่ให้อยู่ในช่วงการทำงานที่ปลอดภัย
โดยสรุป ระบบกักเก็บพลังงานด้วยแบตเตอรี่จะใช้ประโยชน์จากแบตเตอรี่ ส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์กำลังไฟฟ้า ระบบควบคุมอัจฉริยะ และการจัดการความร้อนร่วมกันในลักษณะบูรณาการเพื่อกักเก็บพลังงานไฟฟ้าส่วนเกินและปล่อยพลังงานตามความต้องการ ซึ่งช่วยให้เทคโนโลยี BESS สามารถเพิ่มมูลค่าของแหล่งพลังงานหมุนเวียนให้สูงสุด ทำให้โครงข่ายไฟฟ้ามีประสิทธิภาพและยั่งยืนมากขึ้น และรองรับการเปลี่ยนผ่านสู่อนาคตของพลังงานคาร์บอนต่ำ
ด้วยการเพิ่มขึ้นของแหล่งพลังงานหมุนเวียน เช่น พลังงานแสงอาทิตย์และพลังงานลม ระบบกักเก็บพลังงานแบตเตอรี่ขนาดใหญ่ (BESS) จึงมีบทบาทสำคัญเพิ่มมากขึ้นในการรักษาเสถียรภาพของโครงข่ายไฟฟ้า ระบบกักเก็บพลังงานแบตเตอรี่ใช้แบตเตอรี่แบบชาร์จไฟได้เพื่อเก็บพลังงานไฟฟ้าส่วนเกินจากโครงข่ายไฟฟ้าหรือจากพลังงานหมุนเวียน และจ่ายพลังงานดังกล่าวคืนเมื่อจำเป็น เทคโนโลยี BESS ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงานหมุนเวียนที่ไม่ต่อเนื่อง และปรับปรุงความน่าเชื่อถือ ประสิทธิภาพ และความยั่งยืนของโครงข่ายไฟฟ้าโดยรวม
โดยทั่วไป BESS จะประกอบด้วยส่วนประกอบหลายส่วน:
1) แบตเตอรี่ที่ประกอบด้วยโมดูลหรือเซลล์แบตเตอรี่หลายตัวเพื่อจัดหาความจุในการเก็บพลังงานที่จำเป็น แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเป็นที่นิยมใช้กันมากที่สุดเนื่องจากมีความหนาแน่นของพลังงานสูง อายุการใช้งานยาวนาน และความสามารถในการชาร์จอย่างรวดเร็ว นอกจากนี้ยังมีการใช้สารเคมีอื่นๆ เช่น แบตเตอรี่ตะกั่ว-กรดและแบตเตอรี่แบบไหล
2) ระบบแปลงพลังงาน (PCS) ที่เชื่อมต่อแบตเตอรี่เข้ากับโครงข่ายไฟฟ้า PCS ประกอบด้วยอินเวอร์เตอร์ ตัวแปลง และอุปกรณ์ควบคุมอื่นๆ ที่ให้พลังงานไหลได้ทั้งสองทิศทางระหว่างแบตเตอรี่และโครงข่ายไฟฟ้า
3) ระบบจัดการแบตเตอรี่ (BMS) ที่คอยตรวจสอบและควบคุมสถานะและประสิทธิภาพของเซลล์แบตเตอรี่แต่ละเซลล์ BMS จะช่วยปรับสมดุลเซลล์ ป้องกันความเสียหายจากการชาร์จมากเกินไปหรือการคายประจุมากเกินไป และตรวจสอบพารามิเตอร์ต่างๆ เช่น แรงดันไฟฟ้า กระแสไฟ และอุณหภูมิ
4) ระบบระบายความร้อนที่ระบายความร้อนส่วนเกินออกจากแบตเตอรี่ ระบบระบายความร้อนด้วยของเหลวหรืออากาศใช้เพื่อรักษาอุณหภูมิการทำงานของแบตเตอรี่ให้อยู่ในระดับที่เหมาะสมและยืดอายุการใช้งานให้ยาวนานที่สุด
5) ตัวเรือนหรือภาชนะที่ปกป้องและรักษาระบบแบตเตอรี่ทั้งหมด ตัวเรือนแบตเตอรี่สำหรับกลางแจ้งจะต้องทนทานต่อสภาพอากาศและทนต่ออุณหภูมิที่รุนแรงได้
หน้าที่หลักของ BESS คือ:
• ดูดซับพลังงานส่วนเกินจากกริดในช่วงที่มีความต้องการต่ำ และปล่อยพลังงานออกไปเมื่อมีความต้องการสูง ซึ่งจะช่วยรักษาเสถียรภาพของแรงดันไฟฟ้าและความผันผวนของความถี่
• จัดเก็บพลังงานหมุนเวียนจากแหล่งพลังงานต่างๆ เช่น แผงโซลาร์เซลล์และฟาร์มพลังงานลมที่มีผลผลิตไม่แน่นอนและไม่สม่ำเสมอ จากนั้นจึงจ่ายพลังงานที่จัดเก็บไว้เมื่อไม่มีแสงแดดหรือไม่มีลมพัด การดำเนินการนี้จะช่วยเลื่อนเวลาของพลังงานหมุนเวียนไปในช่วงเวลาที่จำเป็นที่สุด
• จัดหาพลังงานสำรองในระหว่างที่ระบบไฟฟ้าขัดข้องหรือดับ เพื่อให้โครงสร้างพื้นฐานที่สำคัญสามารถทำงานได้ ไม่ว่าจะเป็นโหมดเกาะหรือเชื่อมต่อกับระบบไฟฟ้า
• มีส่วนร่วมในโปรแกรมตอบสนองความต้องการและบริการเสริมโดยเพิ่มหรือลดกำลังการผลิตไฟฟ้าตามความต้องการ จัดให้มีการควบคุมความถี่และบริการกริดอื่น ๆ
โดยสรุปแล้ว เนื่องจากพลังงานหมุนเวียนยังคงเติบโตอย่างต่อเนื่องเมื่อเทียบเป็นเปอร์เซ็นต์ของโครงข่ายไฟฟ้าทั่วโลก ระบบกักเก็บพลังงานด้วยแบตเตอรี่ขนาดใหญ่จึงมีบทบาทสำคัญในการทำให้พลังงานสะอาดนั้นเชื่อถือได้และพร้อมใช้งานตลอดเวลา เทคโนโลยี BESS จะช่วยเพิ่มมูลค่าของพลังงานหมุนเวียนให้สูงสุด ทำให้โครงข่ายไฟฟ้ามีเสถียรภาพ และสนับสนุนการเปลี่ยนผ่านไปสู่อนาคตของพลังงานคาร์บอนต่ำที่ยั่งยืนยิ่งขึ้น
เวลาโพสต์ : 07-07-2023
