System Magazynowania Energii Bateryjnej (BESS) to rozbudowany system akumulatorów, oparty na połączeniu z siecią elektroenergetyczną, służący do magazynowania energii elektrycznej. Łączy on wiele akumulatorów, tworząc zintegrowane urządzenie magazynujące energię.
1. Ogniwo baterii: Jako część systemu baterii, zamienia energię chemiczną na energię elektryczną.
2. Moduł baterii: Składa się z wielu szeregowo i równolegle połączonych ogniw baterii i zawiera modułowy system zarządzania baterią (MBMS) monitorujący działanie ogniw baterii.
3. Klaster baterii: Służy do obsługi wielu połączonych szeregowo modułów i jednostek ochrony baterii (BPU), znanych również jako kontroler klastra baterii. System zarządzania bateriami (BMS) dla klastra baterii monitoruje napięcie, temperaturę i stan naładowania baterii, regulując jednocześnie ich cykle ładowania i rozładowywania.
4. Kontener do magazynowania energii: Może przenosić wiele równolegle połączonych klastrów baterii i może być wyposażony w inne dodatkowe komponenty do zarządzania lub kontrolowania wewnętrznego środowiska kontenera.
5. System konwersji energii (PCS): Prąd stały (DC) generowany przez akumulatory jest przekształcany w prąd przemienny (AC) za pomocą PCS lub falowników dwukierunkowych, a następnie przesyłany do sieci elektroenergetycznej (obiektów lub użytkowników końcowych). W razie potrzeby system ten może również pobierać energię z sieci w celu ładowania akumulatorów.
Jaka jest zasada działania systemów magazynowania energii akumulatorowej (BESS)?
Zasada działania systemu magazynowania energii akumulatorowej (BESS) obejmuje trzy główne procesy: ładowanie, magazynowanie i rozładowywanie. Podczas ładowania, BESS magazynuje energię elektryczną w akumulatorze za pośrednictwem zewnętrznego źródła zasilania. W zależności od konstrukcji systemu i wymagań aplikacji, system może wykorzystywać prąd stały lub przemienny. Gdy zewnętrzne źródło zasilania dostarcza wystarczającą ilość energii, BESS przekształca nadmiar energii w energię chemiczną i magazynuje ją w akumulatorach w formie odnawialnej. Podczas magazynowania, gdy zewnętrzne źródło zasilania jest niewystarczające lub jej brak, BESS zachowuje w pełni naładowaną zmagazynowaną energię i utrzymuje jej stabilność do wykorzystania w przyszłości. Podczas rozładowywania, gdy zachodzi potrzeba wykorzystania zmagazynowanej energii, BESS uwalnia odpowiednią jej ilość, w zależności od zapotrzebowania na energię do napędzania różnych urządzeń, silników lub innych obciążeń.
Jakie są korzyści i wyzwania związane ze stosowaniem BESS?
BESS może zapewnić systemowi energetycznemu szereg korzyści i usług, takich jak:
1. Zwiększenie integracji energii odnawialnej: System BESS może magazynować nadmiar energii odnawialnej w okresach wysokiej generacji i niskiego zapotrzebowania oraz uwalniać ją w okresach niskiej generacji i wysokiego zapotrzebowania. Może to zmniejszyć ograniczenia wiatru, poprawić wskaźnik jego wykorzystania oraz wyeliminować jego nieregularność i zmienność.
2. Poprawa jakości i niezawodności zasilania: System BESS może zapewnić szybką i elastyczną reakcję na wahania napięcia i częstotliwości, harmoniczne i inne problemy z jakością zasilania. Może również służyć jako zapasowe źródło zasilania i obsługiwać funkcję black startu podczas przerw w dostawie prądu lub sytuacji awaryjnych.
3. Zmniejszenie zapotrzebowania szczytowego: BESS może ładować się poza godzinami szczytu, gdy ceny energii elektrycznej są niskie, i rozładowywać się w godzinach szczytu, gdy ceny są wysokie. Może to zmniejszyć zapotrzebowanie szczytowe, obniżyć koszty energii elektrycznej i opóźnić potrzebę rozbudowy mocy wytwórczych lub modernizacji sieci przesyłowych.
4. Obniżenie emisji gazów cieplarnianych: BESS może zmniejszyć zależność od wytwarzania energii z paliw kopalnych, szczególnie w okresach szczytowych, jednocześnie zwiększając udział energii odnawialnej w miksie energetycznym. Pomaga to zmniejszyć emisję gazów cieplarnianych i złagodzić skutki zmian klimatu.
Jednak BESS musi stawić czoła również pewnym wyzwaniom, takim jak:
1. Wysoki koszt: W porównaniu z innymi źródłami energii, BESS jest nadal stosunkowo drogi, zwłaszcza pod względem kosztów kapitałowych, kosztów eksploatacji i konserwacji oraz kosztów cyklu życia. Koszt BESS zależy od wielu czynników, takich jak rodzaj akumulatora, rozmiar systemu, zastosowanie i warunki rynkowe. Wraz z rozwojem technologii i jej skalowaniem, oczekuje się, że koszt BESS będzie spadał w przyszłości, ale nadal może stanowić barierę dla powszechnego wdrożenia.
2. Kwestie bezpieczeństwa: System BESS charakteryzuje się wysokim napięciem, dużym natężeniem prądu i wysoką temperaturą, co stwarza potencjalne zagrożenia, takie jak pożar, wybuchy, porażenia prądem itp. System BESS zawiera również substancje niebezpieczne, takie jak metale, kwasy i elektrolity, które mogą stanowić zagrożenie dla środowiska i zdrowia, jeśli nie będą odpowiednio obsługiwane lub utylizowane. Aby zapewnić bezpieczną obsługę i zarządzanie systemem BESS, wymagane są surowe normy, przepisy i procedury bezpieczeństwa.
5. Wpływ na środowisko: BESS może mieć negatywny wpływ na środowisko, w tym wyczerpywanie się zasobów, problemy z użytkowaniem gruntów, problemy z zużyciem wody, wytwarzanie odpadów i obawy związane z zanieczyszczeniem. BESS wymaga znacznych ilości surowców, takich jak lit, kobalt, nikiel, miedź itp., które są globalnie ograniczone i nierównomiernie rozłożone. BESS zużywa również wodę i ziemię na potrzeby instalacji produkcyjnych i eksploatacyjnych górnictwa. W całym cyklu życia BESS generuje odpady i emisje, które mogą wpływać na jakość powietrza, wody, gleby. Wpływ na środowisko należy brać pod uwagę, przyjmując zrównoważone praktyki w celu zminimalizowania jego skutków w jak największym stopniu.
Jakie są główne zastosowania i przypadki użycia BESS?
System BESS jest szeroko stosowany w różnych gałęziach przemysłu i zastosowaniach, takich jak wytwarzanie energii, magazynowanie energii, linie przesyłowe i dystrybucyjne w systemie elektroenergetycznym, a także systemy pojazdów elektrycznych i morskich w sektorze transportu. Jest również wykorzystywany w bateryjnych systemach magazynowania energii w budynkach mieszkalnych i komercyjnych. Systemy te mogą zaspokoić zapotrzebowanie na nadwyżki energii i zapewnić rezerwowe zasilanie, aby zmniejszyć przeciążenia linii przesyłowych i dystrybucyjnych, zapobiegając jednocześnie przeciążeniom w systemie przesyłowym. BESS odgrywa kluczową rolę w mikrosieciach, czyli rozproszonych sieciach energetycznych połączonych z siecią główną lub działających niezależnie. Niezależne mikrosieci zlokalizowane na odległych obszarach mogą polegać na połączeniu BESS z niestabilnymi odnawialnymi źródłami energii, aby osiągnąć stabilne wytwarzanie energii elektrycznej, pomagając jednocześnie uniknąć wysokich kosztów związanych z silnikami Diesla i problemami związanymi z zanieczyszczeniem powietrza. Systemy BESS są dostępne w różnych rozmiarach i konfiguracjach, odpowiednich zarówno dla małych urządzeń gospodarstwa domowego, jak i dużych systemów użyteczności publicznej. Mogą być instalowane w różnych lokalizacjach, w tym w domach, budynkach komercyjnych i podstacjach. Dodatkowo mogą służyć jako awaryjne źródła zasilania rezerwowego podczas przerw w dostawie prądu.
Jakie rodzaje baterii stosuje się w BESS?
1. Akumulatory kwasowo-ołowiowe to najpopularniejszy rodzaj akumulatorów, składający się z płyt ołowianych i elektrolitu kwasu siarkowego. Są one wysoko cenione ze względu na niski koszt, zaawansowaną technologię i długą żywotność, a znajdują zastosowanie głównie w takich obszarach jak akumulatory rozruchowe, awaryjne źródła zasilania i magazyny energii na małą skalę.
2. Baterie litowo-jonowe, jeden z najpopularniejszych i najbardziej zaawansowanych typów baterii, składają się z dodatnich i ujemnych elektrod wykonanych z litu metalicznego lub materiałów kompozytowych, a także rozpuszczalników organicznych. Ich zalety to wysoka gęstość energetyczna, wysoka wydajność i niski wpływ na środowisko, odgrywając kluczową rolę w urządzeniach mobilnych, pojazdach elektrycznych i innych zastosowaniach związanych z magazynowaniem energii.
3. Akumulatory przepływowe to akumulatorowe urządzenia magazynujące energię, które działają z wykorzystaniem ciekłego medium magazynowanego w zewnętrznych zbiornikach. Charakteryzują się niską gęstością energii, wysoką wydajnością i długą żywotnością.
4. Oprócz opcji wymienionych powyżej, dostępne są również inne rodzaje BESS do wyboru, takie jak baterie sodowo-siarkowe, baterie niklowo-kadmowe i superkondensatory; każdy z nich charakteryzuje się innymi właściwościami i wydajnością, odpowiednimi do różnych scenariuszy.
Czas publikacji: 22-11-2024