Система акумуляторного накопичення енергії, широко відома як BESS, використовує банки акумуляторних батарей для зберігання надлишку електроенергії з мережі або відновлюваних джерел для подальшого використання. З розвитком технологій відновлюваної енергії та інтелектуальних мереж системи BESS відіграють дедалі важливішу роль у стабілізації енергопостачання та максимізації цінності зеленої енергії. То як саме працюють ці системи?
Крок 1: Банк акумуляторів
Основою будь-якої системи енергозбереження (BESS) є носій енергії – акумулятори. Кілька акумуляторних модулів або «елементів» з’єднані разом, утворюючи «акумуляторний банк», який забезпечує необхідну ємність для зберігання. Найчастіше використовуються літій-іонні елементи завдяки їхній високій щільності потужності, тривалому терміну служби та здатності до швидкої зарядки. У деяких випадках також використовуються інші хімічні речовини, такі як свинцево-кислотні та проточні акумулятори.
Крок 2: Система перетворення енергії
Акумуляторний блок підключається до електричної мережі через систему перетворення енергії або PCS. PCS складається з компонентів силової електроніки, таких як інвертор, перетворювач та фільтри, які дозволяють енергії проходити в обох напрямках між акумулятором та мережею. Інвертор перетворює постійний струм (DC) від акумулятора на змінний струм (AC), який використовує мережа, а перетворювач виконує зворотний процес для заряджання акумулятора.
Крок 3: Система керування батареями
Система керування акумулятором, або BMS, контролює та керує кожним окремим елементом акумулятора в акумуляторному блоку. BMS балансує елементи, регулює напругу та струм під час заряджання та розряджання, а також захищає від пошкоджень внаслідок перезаряджання, перевантаження по струму або глибокого розряджання. Вона контролює ключові параметри, такі як напруга, струм та температура, для оптимізації продуктивності та терміну служби акумулятора.
Крок 4: Система охолодження
Система охолодження відводить надлишкове тепло від акумуляторів під час роботи. Це критично важливо для підтримки оптимального температурного діапазону елементів та максимізації терміну служби. Найпоширенішими типами охолодження є рідинне охолодження (шляхом циркуляції охолоджувальної рідини через пластини, що контактують з акумуляторами) та повітряне охолодження (за допомогою вентиляторів для прокачування повітря через корпуси акумуляторів).
Крок 5: Операція
У періоди низького попиту на електроенергію або високого виробництва відновлюваної енергії, BESS поглинає надлишкову енергію через систему перетворення енергії та накопичує її в акумуляторному блоку. Коли попит високий або відновлювані джерела енергії недоступні, накопичена енергія скидається назад у мережу через інвертор. Це дозволяє BESS «зміщувати» періодичну відновлювану енергію в часі, стабілізувати частоту та напругу мережі, а також забезпечувати резервне живлення під час перебоїв.
Система керування акумулятором контролює стан заряду кожного елемента та контролює швидкість заряджання та розряджання, щоб запобігти перезарядженню, перегріву та глибокому розрядженню акумуляторів, що продовжує термін їхньої служби. А система охолодження працює над тим, щоб підтримувати загальну температуру акумулятора в безпечному робочому діапазоні.
Підсумовуючи, система накопичення енергії в акумуляторах використовує акумулятори, компоненти силової електроніки, інтелектуальне керування та терморегуляцію разом в інтегрованому режимі для зберігання надлишкової електроенергії та її розрядки за потреби. Це дозволяє технології BESS максимізувати цінність відновлюваних джерел енергії, зробити енергомережі більш ефективними та сталими, а також підтримувати перехід до низьковуглецевого енергетичного майбутнього.
Зі зростанням популярності відновлюваних джерел енергії, таких як сонячна та вітрова енергія, великомасштабні системи акумуляторного накопичення енергії (BESS) відіграють дедалі важливішу роль у стабілізації енергомереж. Система акумуляторного накопичення енергії використовує акумуляторні батареї для зберігання надлишку електроенергії з мережі або з відновлюваних джерел та повернення цієї енергії за потреби. Технологія BESS допомагає максимізувати використання періодичної відновлюваної енергії та підвищує загальну надійність, ефективність та сталий розвиток мережі.
BESS зазвичай складається з кількох компонентів:
1) Акумуляторні батареї, що складаються з кількох акумуляторних модулів або елементів, для забезпечення необхідної ємності накопичення енергії. Літій-іонні батареї використовуються найчастіше завдяки високій щільності потужності, тривалому терміну служби та можливості швидкої зарядки. Також використовуються інші хімічні речовини, такі як свинцево-кислотні та проточні батареї.
2) Система перетворення енергії (PCS), яка підключає акумуляторну батарею до електромережі. PCS складається з інвертора, перетворювача та іншого керуючого обладнання, яке дозволяє передавати енергію в обох напрямках між акумуляторною батареєю та мережею.
3) Система керування акумулятором (BMS), яка контролює та керує станом і продуктивністю окремих елементів акумулятора. BMS балансує елементи, захищає від пошкоджень внаслідок перезаряджання або глибокого розряджання, а також контролює такі параметри, як напруга, струм і температура.
4) Система охолодження, яка відводить надлишкове тепло від акумуляторів. Рідинне або повітряне охолодження використовується для підтримки оптимального робочого діапазону температур акумуляторів та максимального збільшення терміну служби.
5) Корпус або контейнер, що захищає та забезпечує безпеку всієї системи акумуляторів. Зовнішні корпуси акумуляторів повинні бути стійкими до атмосферних впливів та витримувати екстремальні температури.
Основні функції BESS полягають у наступному:
• Поглинати надлишкову енергію з мережі в періоди низького попиту та вивільняти її, коли попит високий. Це допомагає стабілізувати коливання напруги та частоти.
• Зберігайте відновлювану енергію з таких джерел, як сонячні фотоелектричні та вітрові електростанції, що мають змінну та періодичну потужність, а потім постачайте цю накопичену енергію, коли сонце не світить або вітер не дме. Це зміщує час використання відновлюваної енергії на той час, коли вона найбільше потрібна.
• Забезпечувати резервне живлення під час збоїв або перебоїв у роботі мережі для підтримки роботи критично важливої інфраструктури, як в ізольованому, так і в мережевому режимі.
• Брати участь у програмах реагування на попит та допоміжних послуг шляхом збільшення або зменшення вихідної потужності залежно від попиту, регулювання частоти та надання інших мережевих послуг.
На завершення, оскільки частка відновлюваної енергії в електромережах по всьому світу продовжує зростати, великомасштабні системи акумуляторного зберігання енергії відіграватимуть незамінну роль у забезпеченні надійності та доступності цієї чистої енергії цілодобово. Технологія BESS допоможе максимізувати цінність відновлюваних джерел енергії, стабілізувати електромережі та підтримувати перехід до більш сталого, низьковуглецевого енергетичного майбутнього.
Час публікації: 07 липня 2023 р.
