Система хранения энергии на основе батарей (BESS) — это крупномасштабная аккумуляторная система, подключаемая к электросети, используемая для хранения электроэнергии и энергии. Она объединяет несколько батарей в единое интегрированное устройство хранения энергии.
1. Аккумуляторная ячейка: Являясь частью аккумуляторной системы, она преобразует химическую энергию в электрическую.
2. Аккумуляторный модуль: состоит из множества последовательно и параллельно соединенных аккумуляторных элементов и включает в себя систему управления аккумуляторным модулем (MBMS) для мониторинга работы аккумуляторных элементов.
3. Аккумуляторный блок: Используется для размещения нескольких последовательно соединенных модулей и блоков защиты батарей (BPU), также известных как контроллер аккумуляторного блока. Система управления батареями (BMS) для аккумуляторного блока контролирует напряжение, температуру и состояние зарядки батарей, регулируя при этом циклы зарядки и разрядки.
4. Контейнер для хранения энергии: может вмещать несколько параллельно соединенных аккумуляторных блоков и может быть оснащен другими дополнительными компонентами для управления или контроля внутренней среды контейнера.
5. Система преобразования энергии (PCS): Постоянный ток (DC), генерируемый батареями, преобразуется в переменный ток (AC) с помощью системы PCS или двунаправленных инверторов для передачи в электросеть (на объекты или конечных потребителей). При необходимости эта система также может получать энергию из сети для зарядки батарей.
В чём принцип работы систем хранения энергии на основе батарей (BESS)?
Принцип работы системы хранения энергии на основе батарей (BESS) включает в себя три основных процесса: зарядку, хранение и разрядку. В процессе зарядки BESS накапливает электрическую энергию в батарее за счет внешнего источника питания. В зависимости от конструкции системы и требований к применению, источником может быть постоянный или переменный ток. При достаточном количестве энергии, подаваемой внешним источником, BESS преобразует избыточную энергию в химическую энергию и хранит ее в перезаряжаемых батареях в возобновляемой форме. В процессе хранения, когда внешнего источника недостаточно или он отсутствует, BESS сохраняет полностью заряженную энергию и поддерживает ее стабильность для дальнейшего использования. В процессе разрядки, когда возникает необходимость использования накопленной энергии, BESS высвобождает соответствующее количество энергии в соответствии с потребностью для привода различных устройств, двигателей или других видов нагрузок.
Каковы преимущества и проблемы использования систем хранения энергии на основе биомассы (BESS)?
Системы накопления энергии (BESS) могут предоставлять энергосистеме различные преимущества и услуги, такие как:
1. Повышение уровня интеграции возобновляемых источников энергии: Системы хранения энергии на основе возобновляемых источников (BESS) могут накапливать избыточную возобновляемую энергию в периоды высокой выработки и низкого спроса, а также высвобождать ее в периоды низкой выработки и высокого спроса. Это может снизить ограничения выработки ветровой энергии, повысить коэффициент ее использования и устранить ее прерывистость и изменчивость.
2. Повышение качества и надежности электроснабжения: Системы накопления энергии на основе аккумуляторов (BESS) обеспечивают быстрое и гибкое реагирование на колебания напряжения и частоты, гармоники и другие проблемы качества электроэнергии. Они также могут служить резервным источником питания и поддерживать функцию «черного запуска» во время отключений электроэнергии или чрезвычайных ситуаций.
3. Снижение пиковой нагрузки: Системы хранения энергии могут заряжаться в непиковые часы, когда цены на электроэнергию низкие, и разряжаться в пиковые часы, когда цены высокие. Это может снизить пиковую нагрузку, уменьшить затраты на электроэнергию и отсрочить необходимость расширения генерирующих мощностей или модернизации линий электропередачи.
4. Снижение выбросов парниковых газов: Системы хранения энергии на основе биотоплива могут уменьшить зависимость от генерации на основе ископаемого топлива, особенно в пиковые периоды, одновременно увеличивая долю возобновляемой энергии в энергетическом балансе. Это помогает сократить выбросы парниковых газов и смягчить последствия изменения климата.
Однако системы хранения энергии также сталкиваются с некоторыми проблемами, такими как:
1. Высокая стоимость: По сравнению с другими источниками энергии, системы хранения энергии на основе аккумуляторов (BESS) по-прежнему относительно дороги, особенно с точки зрения капитальных затрат, эксплуатационных расходов и затрат на техническое обслуживание, а также стоимости жизненного цикла. Стоимость BESS зависит от многих факторов, таких как тип батареи, размер системы, область применения и рыночные условия. По мере развития и масштабирования технологий ожидается снижение стоимости BESS в будущем, но это все еще может быть препятствием для их широкого внедрения.
2. Вопросы безопасности: Системы накопления энергии на основе аккумуляторов (BESS) работают при высоком напряжении, больших токах и высоких температурах, что создает потенциальные риски, такие как пожарная опасность, взрывы, поражение электрическим током и т. д. BESS также содержат опасные вещества, такие как металлы, кислоты и электролиты, которые могут представлять опасность для окружающей среды и здоровья, если с ними обращаться или утилизировать их неправильно. Для обеспечения безопасной эксплуатации и управления системами BESS необходимы строгие стандарты, правила и процедуры безопасности.
5. Воздействие на окружающую среду: Системы хранения энергии на основе биомассы (BESS) могут оказывать негативное воздействие на окружающую среду, включая истощение ресурсов, проблемы землепользования, водопотребления, образование отходов и загрязнение. Для работы BESS требуются значительные объемы сырья, такого как литий, кобальт, никель, медь и т. д., которые в мире являются дефицитными и неравномерно распределенными. BESS также потребляют воду и землю для добычи, производства, установки и эксплуатации. На протяжении всего жизненного цикла BESS генерируют отходы и выбросы, которые могут повлиять на качество воздуха, воды и почвы. Воздействие на окружающую среду необходимо учитывать, внедряя устойчивые методы для минимизации его последствий.
Каковы основные области применения и сценарии использования систем накопления энергии (BESS)?
Системы накопления энергии на основе аккумуляторов (BESS) широко используются в различных отраслях и областях применения, таких как производство электроэнергии, хранилища энергии, линии электропередачи и распределения в энергосистеме, а также в системах электромобилей и морских судов в транспортном секторе. Они также применяются в системах хранения энергии на основе аккумуляторов для жилых и коммерческих зданий. Эти системы могут удовлетворять потребности в хранении избыточной энергии и обеспечивать резервную мощность для снижения перегрузки линий электропередачи и распределения, предотвращая при этом перегрузки в системе передачи. BESS играют решающую роль в микросетях, которые представляют собой распределенные энергосети, подключенные к основной сети или работающие независимо. Независимые микросети, расположенные в отдаленных районах, могут полагаться на BESS в сочетании с возобновляемыми источниками энергии с переменной выработкой для достижения стабильного производства электроэнергии, помогая избежать высоких затрат, связанных с дизельными двигателями и проблемами загрязнения воздуха. Системы BESS выпускаются в различных размерах и конфигурациях, подходящих как для небольшого бытового оборудования, так и для крупных энергосистем. Их можно устанавливать в различных местах, включая дома, коммерческие здания и подстанции. Кроме того, они могут служить аварийными резервными источниками питания во время отключений электроэнергии.
Какие типы батарей используются в системах накопления энергии (BESS)?
1. Свинцово-кислотные батареи — наиболее распространенный тип батарей, состоящий из свинцовых пластин и электролита на основе серной кислоты. Они высоко ценятся за свою низкую стоимость, отработанную технологию и длительный срок службы, в основном применяются в таких областях, как стартерные батареи, аварийные источники питания и малогабаритные системы хранения энергии.
2. Литий-ионные батареи, один из самых популярных и передовых типов батарей, состоят из положительного и отрицательного электродов, изготовленных из металлического лития или композитных материалов с добавлением органических растворителей. Они обладают такими преимуществами, как высокая плотность энергии, высокая эффективность и низкое воздействие на окружающую среду; играют решающую роль в мобильных устройствах, электромобилях и других системах хранения энергии.
3. Проточные батареи — это перезаряжаемые устройства хранения энергии, работающие с использованием жидкой среды, хранящейся во внешних резервуарах. Их характеристики включают низкую плотность энергии, но высокую эффективность и длительный срок службы.
4. Помимо упомянутых выше вариантов, доступны и другие типы систем хранения энергии, такие как натриево-серные батареи, никель-кадмиевые батареи и суперконденсаторы; каждая из них обладает различными характеристиками и производительностью, подходящими для различных сценариев использования.
Дата публикации: 22 ноября 2024 г.