Baterijų energijos kaupimo sistema (BESS) – tai didelio masto baterijų sistema, pagrįsta elektros tinklo prijungimu, naudojama elektros energijai kaupti. Ji sujungia kelias baterijas ir sudaro integruotą energijos kaupimo įrenginį.
1. Baterijos elementas: Kaip baterijos sistemos dalis, ji cheminę energiją paverčia elektros energija.
2. Akumuliatoriaus modulis: sudarytas iš kelių nuosekliai ir lygiagrečiai sujungtų akumuliatoriaus elementų, jame yra modulio akumuliatorių valdymo sistema (MBMS), skirta akumuliatorių elementų veikimui stebėti.
3. Akumuliatorių blokas: Naudojamas keliems nuosekliai sujungtiems moduliams ir akumuliatorių apsaugos įrenginiams (BPU), dar vadinamiems akumuliatorių bloko valdikliu, talpinti. Akumuliatorių bloko akumuliatorių valdymo sistema (BMS) stebi akumuliatorių įtampą, temperatūrą ir įkrovimo būseną, reguliuodama jų įkrovimo ir iškrovimo ciklus.
4. Energijos kaupimo konteineris: gali talpinti kelis lygiagrečiai sujungtus akumuliatorių blokus ir gali būti aprūpintas kitais papildomais komponentais, skirtais konteinerio vidinei aplinkai valdyti ar kontroliuoti.
5. Energijos konversijos sistema (PCS): Baterijų generuojama nuolatinė srovė (DC) per PCS arba dvikrypčius keitiklius paverčiama kintamąja srove (AC), kuri perduodama į elektros tinklą (įrenginiams arba galutiniams vartotojams). Prireikus ši sistema taip pat gali imti energiją iš tinklo, kad įkrautų baterijas.
Koks yra akumuliatorinių energijos kaupimo sistemų (BESS) veikimo principas?
Baterijų energijos kaupimo sistemos (BESS) veikimo principas daugiausia apima tris procesus: įkrovimą, kaupimą ir iškrovimą. Įkrovimo metu BESS kaupia elektros energiją baterijoje per išorinį maitinimo šaltinį. Įgyvendinimas gali būti nuolatinė arba kintama srovė, priklausomai nuo sistemos konstrukcijos ir taikymo reikalavimų. Kai išorinis maitinimo šaltinis tiekia pakankamai energijos, BESS perteklinę energiją paverčia chemine energija ir kaupia ją įkraunamose baterijose atsinaujinančia forma viduje. Kaupimo proceso metu, kai išorinio maitinimo nepakanka arba jo visai nėra, BESS išlaiko visiškai įkrautą sukauptą energiją ir išlaiko jos stabilumą būsimam naudojimui. Iškrovimo proceso metu, kai reikia panaudoti sukauptą energiją, BESS išskiria atitinkamą energijos kiekį pagal poreikį įvairiems įrenginiams, varikliams ar kitoms apkrovoms maitinti.
Kokie yra BESS naudojimo privalumai ir iššūkiai?
BESS gali teikti įvairių privalumų ir paslaugų elektros energijos sistemai, pavyzdžiui:
1. Atsinaujinančiosios energijos integracijos didinimas: BESS gali kaupti atsinaujinančiosios energijos perteklių didelės gamybos ir mažos paklausos laikotarpiais ir ją išleisti mažos gamybos ir didelės paklausos laikotarpiais. Tai gali sumažinti vėjo energijos apribojimus, pagerinti jos panaudojimo rodiklį ir pašalinti jos pertrūkius bei kintamumą.
2. Elektros energijos kokybės ir patikimumo gerinimas: BESS gali greitai ir lanksčiai reaguoti į įtampos ir dažnio svyravimus, harmonikas ir kitas elektros energijos kokybės problemas. Ji taip pat gali būti atsarginis maitinimo šaltinis ir palaikyti paleidimo po avarijos funkciją tinklo gedimų ar avarinių situacijų metu.
3. Piko paklausos mažinimas: BESS gali įkrauti ne piko valandomis, kai elektros energijos kainos yra mažos, ir iškrauti piko valandomis, kai kainos yra didelės. Tai gali sumažinti piko paklausą, sumažinti elektros energijos sąnaudas ir atidėti naujų gamybos pajėgumų plėtros ar perdavimo modernizavimo poreikį.
4. Šiltnamio efektą sukeliančių dujų išmetimo mažinimas: BESS gali sumažinti priklausomybę nuo iškastinio kuro pagrindu pagamintos energijos gamybos, ypač piko metu, kartu padidinant atsinaujinančiosios energijos dalį energijos derinyje. Tai padeda sumažinti šiltnamio efektą sukeliančių dujų išmetimą ir sušvelninti klimato kaitos poveikį.
Tačiau BESS taip pat susiduria su tam tikrais iššūkiais, tokiais kaip:
1. Didelė kaina: palyginti su kitais energijos šaltiniais, BESS vis dar yra gana brangi, ypač kalbant apie kapitalo sąnaudas, eksploatavimo ir priežiūros sąnaudas bei gyvavimo ciklo sąnaudas. BESS kaina priklauso nuo daugelio veiksnių, tokių kaip akumuliatoriaus tipas, sistemos dydis, taikymas ir rinkos sąlygos. Technologijoms tobulėjant ir didėjant jų masiniam naudojimui, tikimasi, kad BESS kaina ateityje mažės, tačiau vis tiek gali būti kliūtis plačiam pritaikymui.
2. Saugos problemos: BESS naudojamos aukštos įtampos, didelės srovės ir aukštos temperatūros sąlygomis, todėl kyla potencialių pavojų, tokių kaip gaisro pavojus, sprogimai, elektros smūgiai ir kt. BESS taip pat sudėtyje yra pavojingų medžiagų, tokių kaip metalai, rūgštys ir elektrolitai, kurios, jei netinkamai tvarkomos ar šalinamos, gali kelti pavojų aplinkai ir sveikatai. Siekiant užtikrinti saugų BESS eksploatavimą ir valdymą, reikalingi griežti saugos standartai, taisyklės ir procedūros.
5. Poveikis aplinkai: BESS gali turėti neigiamą poveikį aplinkai, įskaitant išteklių išeikvojimą, žemės naudojimo problemas, vandens naudojimo problemas, atliekų susidarymą ir taršos problemas. BESS reikia didelių kiekių žaliavų, tokių kaip litis, kobaltas, nikelis, varis ir kt., kurių visame pasaulyje trūksta ir kurios pasiskirsto netolygiai. BESS taip pat sunaudoja vandenį ir žemę kasybos, gamybos įrengimui ir eksploatavimui. BESS per savo gyvavimo ciklą generuoja atliekas ir išmetamus teršalus, kurie gali turėti įtakos oro, vandens, dirvožemio kokybei. Reikia atsižvelgti į poveikį aplinkai, taikant tvarią praktiką, kad kuo labiau sumažintų jo poveikį.
Kokie yra pagrindiniai BESS taikymo būdai ir naudojimo atvejai?
BESS plačiai naudojama įvairiose pramonės šakose ir srityse, tokiose kaip elektros energijos gamyba, energijos kaupimo įrenginiai, perdavimo ir paskirstymo linijos elektros sistemoje, taip pat elektromobilių ir jūrų sistemos transporto sektoriuje. Ji taip pat naudojama gyvenamųjų ir komercinių pastatų akumuliatorinėse energijos kaupimo sistemose. Šios sistemos gali patenkinti perteklinės energijos kaupimo poreikius ir užtikrinti atsarginius pajėgumus, kad būtų sumažintas perdavimo ir paskirstymo linijų perkrovimas, kartu užkertant kelią perdavimo sistemos perkrovoms. BESS atlieka labai svarbų vaidmenį mikro tinkluose, kurie yra paskirstyti elektros tinklai, prijungti prie pagrindinio tinklo arba veikiantys nepriklausomai. Nepriklausomi mikro tinklai, esantys atokiose vietovėse, gali pasikliauti BESS kartu su pertraukiamais atsinaujinančiais energijos šaltiniais, kad užtikrintų stabilią elektros energijos gamybą ir padėtų išvengti didelių išlaidų, susijusių su dyzeliniais varikliais ir oro taršos problemomis. BESS būna įvairių dydžių ir konfigūracijų, tinka tiek mažai buitinei įrangai, tiek didelėms komunalinėms sistemoms. Jas galima montuoti skirtingose vietose, įskaitant namus, komercinius pastatus ir pastotes. Be to, jos gali būti naudojamos kaip avariniai atsarginiai maitinimo šaltiniai elektros energijos tiekimo sutrikimų atveju.
Kokie skirtingi baterijų tipai naudojami BESS sistemoje?
1. Švino-rūgšties akumuliatoriai yra plačiausiai naudojamas akumuliatorių tipas, sudarytas iš švino plokščių ir sieros rūgšties elektrolito. Jie labai vertinami dėl mažos kainos, brandžios technologijos ir ilgo tarnavimo laiko, daugiausia naudojami tokiose srityse kaip užvedimo akumuliatoriai, avariniai maitinimo šaltiniai ir nedidelio masto energijos kaupimas.
2. Ličio jonų akumuliatoriai, vienas populiariausių ir pažangiausių akumuliatorių tipų, susideda iš teigiamų ir neigiamų elektrodų, pagamintų iš ličio metalo arba kompozicinių medžiagų kartu su organiniais tirpikliais. Jie pasižymi tokiais privalumais kaip didelis energijos tankis, didelis efektyvumas ir mažas poveikis aplinkai, todėl atlieka labai svarbų vaidmenį mobiliuosiuose įrenginiuose, elektrinėse transporto priemonėse ir kitose energijos kaupimo srityse.
3. Srauto baterijos yra įkraunami energijos kaupimo įrenginiai, veikiantys naudojant skystą terpę, laikomą išorinėse talpyklose. Jų savybės apima mažą energijos tankį, tačiau didelį efektyvumą ir ilgą tarnavimo laiką.
4. Be aukščiau paminėtų variantų, galima rinktis ir kitų tipų BESS, pvz., natrio-sieros baterijas, nikelio-kadmio baterijas ir superkondensatorius; kiekvienas iš jų pasižymi skirtingomis savybėmis ir našumu, tinkančiais įvairiems atvejams.
Įrašo laikas: 2024 m. lapkričio 22 d.