سیستم ذخیره انرژی باتری (BESS) یک سیستم باتری در مقیاس بزرگ مبتنی بر اتصال به شبکه است که برای ذخیره برق و انرژی استفاده می‌شود. این سیستم چندین باتری را با هم ترکیب می‌کند تا یک دستگاه ذخیره انرژی یکپارچه تشکیل دهد.
۱. سلول باتری: به عنوان بخشی از سیستم باتری، انرژی شیمیایی را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کند.
۲. ماژول باتری: از چندین سلول باتری متصل به صورت سری و موازی تشکیل شده است و شامل سیستم مدیریت باتری ماژول (MBMS) برای نظارت بر عملکرد سلول‌های باتری است.
۳. خوشه باتری: برای تطبیق چندین ماژول متصل به سری و واحدهای حفاظت باتری (BPU) که به عنوان کنترل‌کننده خوشه باتری نیز شناخته می‌شود، استفاده می‌شود. سیستم مدیریت باتری (BMS) برای خوشه باتری، ولتاژ، دما و وضعیت شارژ باتری‌ها را کنترل می‌کند و در عین حال چرخه‌های شارژ و دشارژ آنها را تنظیم می‌کند.
۴. محفظه ذخیره‌سازی انرژی: می‌تواند چندین خوشه باتری متصل به صورت موازی را حمل کند و ممکن است به اجزای اضافی دیگری برای مدیریت یا کنترل محیط داخلی محفظه مجهز باشد.
۵. سیستم تبدیل توان (PCS): جریان مستقیم (DC) تولید شده توسط باتری‌ها از طریق PCS یا اینورترهای دوطرفه به جریان متناوب (AC) تبدیل می‌شود تا به شبکه برق (تاسیسات یا کاربران نهایی) منتقل شود. در صورت لزوم، این سیستم می‌تواند از شبکه نیز برای شارژ باتری‌ها برق دریافت کند.
اصول کار سیستم‌های ذخیره انرژی باتری (BESS) چیست؟
اصل کار سیستم ذخیره انرژی باتری (BESS) عمدتاً شامل سه فرآیند است: شارژ، ذخیره‌سازی و دشارژ. در طول فرآیند شارژ، BESS انرژی الکتریکی را از طریق یک منبع تغذیه خارجی در باتری ذخیره می‌کند. پیاده‌سازی می‌تواند به صورت جریان مستقیم یا جریان متناوب باشد، بسته به طراحی سیستم و الزامات کاربرد. هنگامی که منبع تغذیه خارجی به اندازه کافی تأمین شود، BESS انرژی اضافی را به انرژی شیمیایی تبدیل کرده و آن را در باتری‌های قابل شارژ به صورت داخلی و تجدیدپذیر ذخیره می‌کند. در طول فرآیند ذخیره‌سازی، هنگامی که منبع تغذیه خارجی کافی نیست یا اصلاً وجود ندارد، BESS انرژی ذخیره شده کاملاً شارژ شده را حفظ کرده و پایداری آن را برای استفاده‌های بعدی حفظ می‌کند. در طول فرآیند دشارژ، هنگامی که نیاز به استفاده از انرژی ذخیره شده وجود دارد، BESS مقدار مناسبی از انرژی را مطابق با تقاضا برای راه‌اندازی دستگاه‌های مختلف، موتورها یا سایر انواع بارها آزاد می‌کند.
مزایا و چالش‌های استفاده از BESS چیست؟
BESS می‌تواند مزایا و خدمات مختلفی را برای سیستم برق ارائه دهد، مانند:
۱. افزایش ادغام انرژی‌های تجدیدپذیر: BESS می‌تواند انرژی تجدیدپذیر اضافی را در دوره‌های تولید بالا و تقاضای کم ذخیره کند و آن را در دوره‌های تولید پایین و تقاضای بالا آزاد کند. این امر می‌تواند محدودیت باد را کاهش دهد، نرخ بهره‌برداری از آن را بهبود بخشد و تناوب و تغییرپذیری آن را از بین ببرد.
۲. بهبود کیفیت و قابلیت اطمینان توان: BESS می‌تواند پاسخ سریع و انعطاف‌پذیری به نوسانات ولتاژ و فرکانس، هارمونیک‌ها و سایر مسائل مربوط به کیفیت توان ارائه دهد. همچنین می‌تواند به عنوان منبع تغذیه پشتیبان عمل کند و از عملکرد شروع خاموشی در هنگام قطع شبکه یا موارد اضطراری پشتیبانی کند.
۳. کاهش تقاضای اوج مصرف: BESS می‌تواند در ساعات غیر اوج مصرف که قیمت برق پایین است، شارژ شود و در ساعات اوج مصرف که قیمت‌ها بالا است، دشارژ شود. این امر می‌تواند تقاضای اوج مصرف را کاهش دهد، هزینه‌های برق را پایین بیاورد و نیاز به توسعه ظرفیت تولید جدید یا ارتقاء خطوط انتقال را به تأخیر بیندازد.
۴. کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای: BESS می‌تواند وابستگی به تولید برق مبتنی بر سوخت‌های فسیلی را، به ویژه در دوره‌های اوج مصرف، کاهش دهد و در عین حال سهم انرژی‌های تجدیدپذیر را در ترکیب برق افزایش دهد. این امر به کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای و کاهش اثرات تغییرات اقلیمی کمک می‌کند.
با این حال، BESS با چالش‌هایی نیز روبرو است، مانند:
۱. هزینه بالا: در مقایسه با سایر منابع انرژی، BESS هنوز هم نسبتاً گران است، به خصوص از نظر هزینه‌های سرمایه‌ای، هزینه‌های بهره‌برداری و نگهداری و هزینه‌های چرخه عمر. هزینه BESS به عوامل زیادی مانند نوع باتری، اندازه سیستم، کاربرد و شرایط بازار بستگی دارد. با بلوغ و افزایش مقیاس فناوری، انتظار می‌رود هزینه BESS در آینده کاهش یابد، اما هنوز هم ممکن است مانعی برای پذیرش گسترده باشد.
۲. مسائل ایمنی: BESS شامل ولتاژ بالا، جریان زیاد و دمای بالا است که خطرات بالقوه‌ای مانند خطرات آتش‌سوزی، انفجار، شوک الکتریکی و غیره را ایجاد می‌کند. BESS همچنین حاوی مواد خطرناکی مانند فلزات، اسیدها و الکترولیت‌ها است که در صورت عدم جابجایی یا دفع صحیح، می‌توانند خطرات زیست‌محیطی و بهداشتی ایجاد کنند. برای اطمینان از عملکرد و مدیریت ایمن BESS، استانداردها، مقررات و رویه‌های ایمنی سختگیرانه‌ای مورد نیاز است.
۵. تأثیر زیست‌محیطی: BESS ممکن است تأثیرات منفی بر محیط زیست داشته باشد، از جمله کاهش منابع، مسائل مربوط به کاربری زمین، مشکلات مربوط به مصرف آب، تولید زباله و نگرانی‌های مربوط به آلودگی. BESS به مقادیر قابل توجهی از مواد اولیه مانند لیتیوم، کبالت، نیکل، مس و غیره نیاز دارد که در سطح جهانی کمیاب هستند و توزیع ناهمواری دارند. BESS همچنین برای استخراج معادن، تولید، نصب و بهره‌برداری، آب و زمین مصرف می‌کند. BESS در طول چرخه عمر خود زباله و گازهای گلخانه‌ای تولید می‌کند که می‌تواند بر کیفیت هوا، آب، خاک تأثیر بگذارد. تأثیرات زیست‌محیطی باید با اتخاذ شیوه‌های پایدار برای به حداقل رساندن اثرات آنها تا حد امکان در نظر گرفته شود.
کاربردها و موارد استفاده اصلی BESS چیست؟
BESS به طور گسترده در صنایع و کاربردهای مختلف، مانند تولید برق، تأسیسات ذخیره‌سازی انرژی، خطوط انتقال و توزیع در سیستم برق، و همچنین خودروهای برقی و سیستم‌های دریایی در بخش حمل و نقل، مورد استفاده قرار می‌گیرد. همچنین در سیستم‌های ذخیره انرژی باتری برای ساختمان‌های مسکونی و تجاری نیز استفاده می‌شود. این سیستم‌ها می‌توانند نیازهای ذخیره‌سازی انرژی مازاد را برآورده کرده و ظرفیت پشتیبان را برای کاهش اضافه بار در خطوط انتقال و توزیع فراهم کنند و در عین حال از تراکم در سیستم انتقال جلوگیری کنند. BESS نقش مهمی در ریزشبکه‌ها، که شبکه‌های برق توزیع شده متصل به شبکه اصلی یا مستقل هستند، ایفا می‌کند. ریزشبکه‌های مستقل واقع در مناطق دورافتاده می‌توانند برای دستیابی به تولید برق پایدار به BESS همراه با منابع انرژی تجدیدپذیر متناوب تکیه کنند و در عین حال به جلوگیری از هزینه‌های بالای مرتبط با موتورهای دیزلی و مشکلات آلودگی هوا کمک کنند. BESS در اندازه‌ها و پیکربندی‌های مختلفی وجود دارد که هم برای تجهیزات خانگی در مقیاس کوچک و هم برای سیستم‌های برق در مقیاس بزرگ مناسب است. آنها را می‌توان در مکان‌های مختلفی از جمله خانه‌ها، ساختمان‌های تجاری و پست‌های برق نصب کرد. علاوه بر این، آنها می‌توانند به عنوان منابع برق پشتیبان اضطراری در هنگام خاموشی عمل کنند.
انواع مختلف باتری‌های مورد استفاده در BESS کدامند؟
۱. باتری‌های سرب-اسید پرکاربردترین نوع باتری هستند که از صفحات سربی و الکترولیت اسید سولفوریک تشکیل شده‌اند. این باتری‌ها به دلیل هزینه پایین، فناوری پیشرفته و طول عمر طولانی بسیار مورد توجه قرار گرفته‌اند و عمدتاً در زمینه‌هایی مانند باتری‌های استارت، منابع تغذیه اضطراری و ذخیره‌سازی انرژی در مقیاس کوچک کاربرد دارند.
۲. باتری‌های لیتیوم-یون، یکی از محبوب‌ترین و پیشرفته‌ترین انواع باتری‌ها، از الکترودهای مثبت و منفی ساخته شده از فلز لیتیوم یا مواد کامپوزیتی به همراه حلال‌های آلی تشکیل شده‌اند. آنها مزایایی مانند چگالی انرژی بالا، راندمان بالا و تأثیر کم بر محیط زیست دارند و نقش مهمی در دستگاه‌های تلفن همراه، وسایل نقلیه الکتریکی و سایر کاربردهای ذخیره‌سازی انرژی ایفا می‌کنند.
۳. باتری‌های جریانی، دستگاه‌های ذخیره‌سازی انرژی قابل شارژی هستند که با استفاده از محیط مایع ذخیره شده در مخازن خارجی کار می‌کنند. از ویژگی‌های آنها می‌توان به چگالی انرژی پایین اما راندمان بالا و عمر مفید طولانی اشاره کرد.
۴. علاوه بر گزینه‌های ذکر شده در بالا، انواع دیگری از BESS نیز برای انتخاب وجود دارد، مانند باتری‌های سدیم-گوگرد، باتری‌های نیکل-کادمیوم و ابرخازن‌ها که هر کدام دارای ویژگی‌ها و عملکرد متفاوتی هستند و برای سناریوهای مختلف مناسب می‌باشند.
زمان ارسال: ۲۲ نوامبر ۲۰۲۴