Система накопления энергии на основе аккумуляторных батарей (BESS) — это крупномасштабная система аккумуляторных батарей, работающая на основе сетевого подключения и используемая для хранения электроэнергии и энергии. Она объединяет несколько аккумуляторных батарей в интегрированное устройство хранения энергии.
1. Элемент аккумуляторной батареи: как часть аккумуляторной системы, он преобразует химическую энергию в электрическую.
2. Модуль батареи: состоит из нескольких последовательно и параллельно соединенных ячеек батареи и включает в себя систему управления модулем батареи (MBMS) для контроля работы ячеек батареи.
3. Аккумуляторный кластер: используется для размещения нескольких последовательно соединённых модулей и блоков защиты аккумуляторных батарей (BPU), также известных как контроллер аккумуляторного кластера. Система управления аккумуляторными батареями (BMS) для аккумуляторного кластера контролирует напряжение, температуру и состояние заряда аккумуляторных батарей, регулируя циклы их зарядки и разрядки.
4. Контейнер для хранения энергии: может вмещать несколько параллельно соединенных групп батарей и может быть оснащен другими дополнительными компонентами для управления или контроля внутренней среды контейнера.
5. Система преобразования энергии (СПЭ): постоянный ток (ПТ), вырабатываемый аккумуляторными батареями, преобразуется в переменный ток (ПТ) с помощью СПЭ или двунаправленных инверторов для передачи в электросеть (объектам или конечным потребителям). При необходимости эта система может также извлекать энергию из сети для зарядки аккумуляторных батарей.
Каков принцип работы систем хранения энергии на основе аккумуляторных батарей (BESS)?
Принцип работы системы хранения энергии аккумуляторных батарей (BESS) в основном включает три процесса: зарядку, хранение и разрядку. В процессе зарядки BESS накапливает электрическую энергию в аккумуляторе через внешний источник питания. Реализация может быть как постоянного, так и переменного тока, в зависимости от конструкции системы и требований к применению. При наличии достаточной мощности внешнего источника питания BESS преобразует избыточную энергию в химическую энергию и запасает ее в аккумуляторных батареях в возобновляемой форме внутри. В процессе хранения, когда внешнего источника недостаточно или нет, BESS сохраняет полностью заряженную накопленную энергию и поддерживает ее стабильность для будущего использования. В процессе разрядки, когда возникает необходимость использовать накопленную энергию, BESS высвобождает соответствующее количество энергии в соответствии с потребностью для питания различных устройств, двигателей или других видов нагрузок.
Каковы преимущества и проблемы использования BESS?
BESS может предоставить энергосистеме различные преимущества и услуги, такие как:
1. Повышение интеграции возобновляемой энергии: BESS может накапливать избыток возобновляемой энергии в периоды высокой генерации и низкого спроса, а также высвобождать её в периоды низкой генерации и высокого спроса. Это может снизить ограничения ветроэнергетики, повысить коэффициент её использования и устранить её прерывистость и изменчивость.
2. Повышение качества и надежности электроснабжения: система BESS обеспечивает быстрое и гибкое реагирование на колебания напряжения и частоты, гармоники и другие проблемы с качеством электроэнергии. Она также может служить резервным источником питания и поддерживать функцию «черного» запуска при отключениях электросети или аварийных ситуациях.
3. Снижение пикового спроса: BESS может заряжаться в часы пониженной нагрузки, когда цены на электроэнергию низкие, и разряжаться в часы пик, когда цены высокие. Это может снизить пиковый спрос, снизить стоимость электроэнергии и отсрочить необходимость расширения новых генерирующих мощностей или модернизации линий электропередачи.
4. Снижение выбросов парниковых газов: BESS может снизить зависимость от ископаемого топлива, особенно в периоды пиковой нагрузки, одновременно увеличивая долю возобновляемых источников энергии в энергобалансе. Это способствует сокращению выбросов парниковых газов и смягчению последствий изменения климата.
Однако BESS также сталкивается с некоторыми проблемами, такими как:
1. Высокая стоимость: по сравнению с другими источниками энергии, BESS всё ещё относительно дорога, особенно с точки зрения капитальных затрат, затрат на эксплуатацию и обслуживание, а также стоимости жизненного цикла. Стоимость BESS зависит от многих факторов, таких как тип аккумулятора, размер системы, область применения и рыночные условия. По мере развития и масштабирования технологии ожидается снижение стоимости BESS в будущем, но она всё ещё может оставаться препятствием для широкого внедрения.
2. Вопросы безопасности: BESS использует высокое напряжение, большой ток и высокую температуру, что создает потенциальные риски, такие как опасность возгорания, взрыва, поражения электрическим током и т. д. BESS также содержит опасные вещества, такие как металлы, кислоты и электролиты, которые могут представлять опасность для окружающей среды и здоровья при неправильном обращении или утилизации. Для обеспечения безопасной эксплуатации и управления BESS необходимы строгие стандарты, правила и процедуры безопасности.
5. Воздействие на окружающую среду: BESS может оказывать негативное воздействие на окружающую среду, включая истощение ресурсов, проблемы землепользования, проблемы водопользования, образование отходов и проблемы загрязнения. BESS требует значительных объемов сырья, такого как литий, кобальт, никель, медь и т. д., которые в мире редки и распределены неравномерно. BESS также потребляет воду и землю для горнодобывающих производственных установок и эксплуатации. BESS генерирует отходы и выбросы на протяжении всего своего жизненного цикла, что может повлиять на качество воздуха, воды и почвы. Необходимо учитывать воздействие на окружающую среду, внедряя устойчивые методы, чтобы максимально минимизировать его последствия.
Каковы основные области применения и варианты использования BESS?
BESS широко используется в различных отраслях промышленности и сферах применения, таких как производство электроэнергии, накопители энергии, линии передачи и распределения в энергосистеме, а также электромобили и морские системы в транспортном секторе. Система также используется в системах накопления энергии в аккумуляторных батареях для жилых и коммерческих зданий. Эти системы способны удовлетворить потребности в хранении избыточной энергии и обеспечить резервную емкость для снижения перегрузки линий передачи и распределения, предотвращая перегрузку в системе передачи. BESS играет ключевую роль в микросетях, представляющих собой распределенные энергосети, подключенные к основной сети или работающие автономно. Независимые микросети, расположенные в удаленных районах, могут использовать BESS в сочетании с непостоянными возобновляемыми источниками энергии для обеспечения стабильной генерации электроэнергии, одновременно помогая избежать высоких затрат, связанных с дизельными двигателями и проблемами загрязнения воздуха. BESS доступны в различных размерах и конфигурациях, подходящих как для небольшого бытового оборудования, так и для крупных коммунальных систем. Они могут быть установлены в разных местах, включая жилые дома, коммерческие здания и подстанции. Кроме того, они могут служить аварийными резервными источниками питания во время отключений электроэнергии.
Какие типы батарей используются в BESS?
1. Свинцово-кислотные аккумуляторы — наиболее распространённый тип аккумуляторов, состоящий из свинцовых пластин и сернокислотного электролита. Они высоко ценятся за свою низкую стоимость, отработанную технологию и длительный срок службы. Они применяются в основном в качестве пусковых аккумуляторов, аварийных источников питания и малогабаритных накопителей энергии.
2. Литий-ионные аккумуляторы, один из самых популярных и передовых типов аккумуляторов, состоят из положительных и отрицательных электродов, изготовленных из металлического лития или композитных материалов, а также органических растворителей. Они обладают такими преимуществами, как высокая плотность энергии, высокая эффективность и низкое воздействие на окружающую среду, играя ключевую роль в мобильных устройствах, электромобилях и других системах накопления энергии.
3. Проточные аккумуляторы — это перезаряжаемые накопители энергии, работающие на жидкой среде, хранящейся во внешних резервуарах. Они характеризуются низкой плотностью энергии, но высокой эффективностью и длительным сроком службы.
4. Помимо упомянутых выше вариантов, на выбор доступны и другие типы BESS, такие как натрий-серные батареи, никель-кадмиевые батареи и суперконденсаторы; каждый из них обладает различными характеристиками и производительностью, подходящими для различных сценариев.
Время публикации: 22 ноября 2024 г.