Rafhlöðuorkugeymslukerfi (e. Battery Energy Storage System, BESS) er stórfellt rafhlöðukerfi sem byggir á tengingu við raforkukerfið og er notað til að geyma rafmagn og orku. Það sameinar margar rafhlöður til að mynda eina samþætta orkugeymslu.
1. Rafhlöðufruma: Sem hluti af rafhlöðukerfinu breytir hún efnaorku í raforku.
2. Rafhlöðueining: Hún er samsett úr mörgum rað- og samsíða tengdum rafhlöðufrumum og inniheldur rafhlöðustjórnunarkerfi einingarinnar (MBMS) til að fylgjast með virkni rafhlöðufrumnanna.
3. Rafhlöðuklasi: Notaður til að hýsa margar raðtengdar einingar og rafhlöðuverndareiningar (BPU), einnig þekktar sem rafhlöðuklasastýring. Rafhlöðustjórnunarkerfið (BMS) fyrir rafhlöðuklasann fylgist með spennu, hitastigi og hleðslustöðu rafhlöðunnar og stjórnar hleðslu- og afhleðsluferlum þeirra.
4. Orkugeymsluílát: Getur borið marga samsíða tengda rafhlöðuklasa og getur verið útbúinn öðrum viðbótaríhlutum til að stjórna eða hafa stjórn á innra umhverfi ílátsins.
5. Orkubreytingarkerfi (PCS): Jafnstraumurinn (DC) sem rafhlöðurnar mynda er breytt í riðstraum (AC) í gegnum PCS eða tvíátta invertera sem sendar eru til raforkukerfisins (mannvirkja eða notenda). Þegar þörf krefur getur þetta kerfi einnig dregið orku úr raforkukerfinu til að hlaða rafhlöðurnar.
Hver er virknisreglan á bak við rafhlöðuorkugeymslukerfi (BESS)?
Virkni rafhlöðuorkugeymslukerfis (BESS) felur aðallega í sér þrjú ferli: hleðslu, geymslu og afhleðslu. Við hleðslu geymir BESS raforku í rafhlöðunni í gegnum utanaðkomandi aflgjafa. Útfærslan getur verið annað hvort jafnstraumur eða riðstraumur, allt eftir hönnun kerfisins og kröfum um notkun. Þegar nægilegt afl er til staðar frá utanaðkomandi aflgjafa breytir BESS umframorku í efnaorku og geymir hana í endurnýjanlegri orku innanhúss. Við geymslu, þegar ófullnægjandi eða engin utanaðkomandi orkuframboð er tiltækt, heldur BESS fullhlaðinni geymdri orku og viðheldur stöðugleika hennar til framtíðarnota. Við afhleðslu, þegar þörf er á að nýta geymda orku, losar BESS viðeigandi magn af orku í samræmi við eftirspurn til að knýja ýmis tæki, vélar eða aðrar gerðir álags.
Hverjir eru kostir og áskoranir við að nota BESS?
BESS getur veitt raforkukerfinu ýmsa kosti og þjónustu, svo sem:
1. Að efla samþættingu endurnýjanlegrar orku: BESS getur geymt umfram endurnýjanlega orku á tímabilum mikillar orkuframleiðslu og lítillar eftirspurnar og losað hana á tímabilum lítillar orkuframleiðslu og mikillar eftirspurnar. Þetta getur dregið úr skerðingu á vindorku, bætt nýtingarhlutfall hennar og útrýmt óstöðugleika og breytileika hennar.
2. Að bæta gæði og áreiðanleika raforku: BESS getur veitt skjót og sveigjanleg viðbrögð við spennu- og tíðnisveiflum, sveiflum í sveiflum og öðrum vandamálum varðandi gæði raforku. Það getur einnig þjónað sem varaaflgjafi og stutt við ræsingu í rafmagnsleysi eða neyðartilvikum.
3. Að draga úr hámarkseftirspurn: BESS getur hlaðið utan háannatíma þegar rafmagnsverð er lágt og afhlaðið á háannatíma þegar verð er hátt. Þetta getur dregið úr hámarkseftirspurn, lækkað rafmagnskostnað og seinkað þörfinni fyrir nýja stækkun á framleiðslugetu eða uppfærslu á flutningsgetu.
4. Að draga úr losun gróðurhúsalofttegunda: BESS getur dregið úr þörf fyrir orkuframleiðslu sem byggir á jarðefnaeldsneyti, sérstaklega á háannatíma, og aukið hlutdeild endurnýjanlegrar orku í orkublöndunni. Þetta hjálpar til við að draga úr losun gróðurhúsalofttegunda og draga úr áhrifum loftslagsbreytinga.
Hins vegar stendur BESS einnig frammi fyrir nokkrum áskorunum, svo sem:
1. Hár kostnaður: Í samanburði við aðrar orkugjafa er BESS enn tiltölulega dýrt, sérstaklega hvað varðar fjárfestingarkostnað, rekstrar- og viðhaldskostnað og líftímakostnað. Kostnaður við BESS fer eftir mörgum þáttum eins og gerð rafhlöðu, stærð kerfisins, notkun og markaðsaðstæðum. Þegar tæknin þroskast og stækkar er búist við að kostnaður við BESS lækki í framtíðinni en gæti samt verið hindrun fyrir útbreiddri notkun.
2. Öryggismál: BESS felur í sér háspennu, mikinn straum og hátt hitastig sem getur valdið hugsanlegri hættu eins og eldhættu, sprengingum, raflosti o.s.frv. BESS inniheldur einnig hættuleg efni eins og málma, sýrur og rafvökva sem geta valdið umhverfis- og heilsufarsáhættu ef þau eru ekki meðhöndluð eða fargað á réttan hátt. Strangar öryggisstaðlar, reglugerðir og verklagsreglur eru nauðsynlegar til að tryggja örugga notkun og stjórnun BESS.
5. Umhverfisáhrif: BESS getur haft neikvæð áhrif á umhverfið, þar á meðal rýrnun auðlinda, vandamál með landnotkun, vandamál með vatnsnotkun, myndun úrgangs og áhyggjur af mengun. BESS krefst mikils magns af hráefnum eins og litíum, kóbalti, nikkel, kopar o.s.frv., sem eru af skornum skammti á heimsvísu og dreifast ójafnt. BESS notar einnig vatn og land fyrir námuvinnslu, framleiðslu, uppsetningu og rekstur. BESS myndar úrgang og losun á líftíma sínum sem gæti haft áhrif á loft, vatn, jarðvegsgæði. Taka þarf tillit til umhverfisáhrifa með því að innleiða sjálfbæra starfshætti til að lágmarka áhrif þeirra eins mikið og mögulegt er.
Hver eru helstu notkunarsvið og notkunartilvik BESS?
BESS er mikið notað í ýmsum atvinnugreinum og forritum, svo sem raforkuframleiðslu, orkugeymsluaðstöðu, flutnings- og dreifilínum í raforkukerfinu, sem og rafknúin ökutæki og skip í samgöngugeiranum. Það er einnig notað í rafhlöðuorkugeymslukerfum fyrir íbúðarhúsnæði og atvinnuhúsnæði. Þessi kerfi geta mætt geymsluþörfum fyrir umframorku og veitt varaafl til að draga úr ofhleðslu á flutnings- og dreifilínum og koma í veg fyrir þrengsli í flutningskerfinu. BESS gegnir lykilhlutverki í örorkukerfum, sem eru dreifð raforkukerf sem tengjast aðalnetinu eða starfa sjálfstætt. Óháð örorkukerf sem staðsett eru á afskekktum svæðum geta treyst á BESS ásamt óreglulegum endurnýjanlegum orkugjöfum til að ná stöðugri raforkuframleiðslu og hjálpa til við að forðast mikinn kostnað sem tengist dísilvélum og loftmengunarvandamálum. BESS er fáanlegt í ýmsum stærðum og stillingum, hentar bæði fyrir lítil heimilistæki og stór veitukerf. Þau geta verið sett upp á mismunandi stöðum, þar á meðal heimilum, atvinnuhúsnæði og spennistöðvum. Að auki geta þau þjónað sem neyðaraflgjafar í rafmagnsleysi.
Hvaða mismunandi gerðir af rafhlöðum eru notaðar í BESS?
1. Blýsýrurafhlöður eru algengasta gerð rafhlöðu og eru úr blýplötum og brennisteinssýru. Þær eru mjög virtar fyrir lágt verð, fullkomna tækni og langan líftíma, aðallega notaðar á sviðum eins og ræsingarrafhlöðum, neyðaraflgjafa og í litlum orkugeymslum.
2. Litíumjónarafhlöður, ein vinsælasta og fullkomnasta gerð rafhlöðu, eru með jákvæðum og neikvæðum rafskautum úr litíummálmi eða samsettum efnum ásamt lífrænum leysum. Þær hafa kosti eins og mikla orkuþéttleika, mikla skilvirkni og lítil umhverfisáhrif; þær gegna lykilhlutverki í farsímum, rafknúnum ökutækjum og öðrum orkugeymsluforritum.
3. Flæðirafhlöður eru endurhlaðanlegar orkugeymslur sem virka með fljótandi miðli sem geymdur er í ytri tönkum. Einkenni þeirra eru lág orkuþéttleiki en mikil skilvirkni og langur endingartími.
4. Auk þessara valkosta sem nefndir eru hér að ofan eru einnig aðrar gerðir af BESS í boði, svo sem natríum-brennisteinsrafhlöður, nikkel-kadmíum rafhlöður og ofurþéttar; hver með mismunandi eiginleika og afköst sem henta fyrir ýmsar aðstæður.
Birtingartími: 22. nóvember 2024