バッテリーエネルギー貯蔵システム（BESS）は、系統連系をベースとした大規模バッテリーシステムで、電力とエネルギーを貯蔵するために用いられます。複数のバッテリーを組み合わせて統合エネルギー貯蔵装置を形成します。
1. バッテリーセル: バッテリーシステムの一部として、化学エネルギーを電気エネルギーに変換します。
2. バッテリー モジュール: 複数の直列および並列接続されたバッテリー セルで構成され、バッテリー セルの動作を監視するモジュール バッテリー管理システム (MBMS) が含まれています。
3. バッテリークラスター：複数の直列接続されたモジュールとバッテリー保護ユニット（BPU）（バッテリークラスターコントローラーとも呼ばれる）を収容するために使用されます。バッテリークラスターのバッテリー管理システム（BMS）は、バッテリーの電圧、温度、充電状態を監視し、充放電サイクルを制御します。
4. エネルギー貯蔵コンテナ: 複数の並列接続されたバッテリー クラスターを搭載でき、コンテナの内部環境を管理または制御するためのその他の追加コンポーネントを装備することもできます。
5. 電力変換システム（PCS）：バッテリーで発電された直流（DC）は、PCSまたは双方向インバータを介して交流（AC）に変換され、電力網（施設またはエンドユーザー）に送電されます。必要に応じて、このシステムは電力網から電力を取り出してバッテリーを充電することもできます。
バッテリーエネルギー貯蔵システム (BESS) の動作原理は何ですか?
バッテリーエネルギー貯蔵システム（BESS）の動作原理には、主に充電、貯蔵、放電の3つのプロセスが含まれます。充電プロセスでは、BESSは外部電源を介してバッテリーに電気エネルギーを貯蔵します。実装は、システム設計とアプリケーション要件に応じて、直流または交流のいずれかになります。外部電源から十分な電力が供給される場合、BESSは余剰エネルギーを化学エネルギーに変換し、再生可能な形で充電式バッテリーに内部的に貯蔵します。貯蔵プロセスでは、外部供給が不十分または利用できない場合、BESSは完全に充電された貯蔵エネルギーを保持し、将来の使用のために安定性を維持します。放電プロセスでは、貯蔵されたエネルギーを利用する必要があるときに、BESSはさまざまなデバイス、エンジン、またはその他の形式の負荷を駆動するための需要に応じて適切な量のエネルギーを放出します。
BESS を使用する利点と課題は何ですか?
BESS は、電力システムに次のようなさまざまな利点とサービスを提供します。
1. 再生可能エネルギーの統合強化：BESSは、発電量が多く需要が低い時期に再生可能エネルギーの余剰電力を貯蔵し、発電量が少なく需要が高い時期に放出することができます。これにより、風力発電の出力抑制が軽減され、利用率が向上し、間欠性と変動性が解消されます。
2. 電力品質と信頼性の向上：BESSは、電圧・周波数変動、高調波、その他の電力品質問題に対して迅速かつ柔軟な対応を提供します。また、系統停電時や緊急時のバックアップ電源として機能し、ブラックスタート機能をサポートすることもできます。
3. ピーク需要の削減：BESSは、電力価格が低いオフピーク時に充電し、電力価格が高いピーク時に放電することができます。これにより、ピーク需要が削減され、電力コストが削減され、新たな発電容量の拡張や送電設備のアップグレードの必要性が先延ばしされます。
4. 温室効果ガス排出量の削減：BESSは、特にピーク時における化石燃料による発電への依存度を低減し、同時に電源構成における再生可能エネルギーの割合を増加させます。これにより、温室効果ガス排出量の削減と気候変動の影響の緩和に貢献します。
ただし、BESS には次のような課題もあります。
1. 高コスト：他のエネルギー源と比較して、BESSは依然として比較的高価であり、特に資本コスト、運用・保守コスト、ライフサイクルコストの面で顕著です。BESSのコストは、バッテリーの種類、システム規模、用途、市場状況など、多くの要因に左右されます。技術が成熟し、規模が拡大するにつれて、BESSのコストは将来的に低下すると予想されますが、依然として普及の障壁となる可能性があります。
2. 安全性の問題：BESSは高電圧、大電流、高温を伴うため、火災、爆発、感電などの潜在的なリスクを伴います。また、BESSには金属、酸、電解質などの有害物質が含まれており、適切に取り扱い・廃棄しないと環境や健康に危害を及ぼす可能性があります。BESSの安全な運用と管理を確保するためには、厳格な安全基準、規制、手順が必要です。
5. 環境への影響: BESS は、資源の枯渇、土地利用の問題、水の使用の問題、廃棄物の発生、汚染の懸念など、環境に悪影響を及ぼす可能性があります。BESS は、リチウム、コバルト、ニッケル、銅などの大量の原材料を必要としますが、これらは世界的に不足しており、分布も不均一です。また、BESS は、採掘、製造、設置、運用のために水と土地を消費します。BESS は、ライフサイクル全体にわたって廃棄物と排出物を発生させ、空気、水、土壌の質に影響を及ぼす可能性があります。環境への影響を考慮し、持続可能な方法を採用して、その影響を可能な限り最小限に抑える必要があります。
BESS の主な用途と使用例は何ですか?
BESSは、発電、エネルギー貯蔵設備、電力系統の送配電線、輸送部門の電気自動車や船舶システムなど、様々な産業や用途で広く利用されています。また、住宅や商業ビルの蓄電システムにも活用されています。これらのシステムは、余剰エネルギーの貯蔵ニーズを満たすだけでなく、送配電線の過負荷を軽減し、送電系統の混雑を防ぐためのバックアップ容量を提供します。BESSは、メイングリッドに接続、または独立して運用される分散型電力網であるマイクログリッドにおいて重要な役割を果たします。遠隔地にある独立したマイクログリッドは、BESSと間欠性再生可能エネルギー源を組み合わせることで、ディーゼルエンジンに関連する高コストや大気汚染の問題を回避しながら、安定した発電を実現できます。BESSは様々なサイズと構成があり、小規模な家庭用機器から大規模な公共システムまで幅広く対応できます。住宅、商業ビル、変電所など、さまざまな場所に設置できます。さらに、停電時には緊急バックアップ電源としても機能します。
BESS で使用されるさまざまなタイプのバッテリーは何ですか?
1. 鉛蓄電池は、鉛板と硫酸電解液で構成される、最も広く使用されているタイプの電池です。低コスト、成熟した技術、長寿命であることから高く評価されており、主に始動用バッテリー、非常用電源、小規模エネルギー貯蔵などの分野で使用されています。
2. リチウムイオン電池は、最も普及している先進的な電池の一つで、リチウム金属または複合材料と有機溶媒からなる正極と負極で構成されています。高いエネルギー密度、高効率、環境負荷の低さといった利点があり、モバイル機器、電気自動車、その他のエネルギー貯蔵用途において重要な役割を果たしています。
3. フロー電池は、外部タンクに貯蔵された液体媒体を用いて動作する充電式エネルギー貯蔵装置です。エネルギー密度は低いものの、高効率で長寿命という特徴があります。
4. 上記のオプションに加えて、ナトリウム硫黄電池、ニッケルカドミウム電池、スーパーコンデンサなど、さまざまなシナリオに適したさまざまな特性と性能を備えた他のタイプの BESS も選択できます。
投稿日時: 2024年11月22日