Система акумуляторного накопичення енергії (BESS) – це великомасштабна акумуляторна система, що базується на підключенні до мережі та використовується для зберігання електроенергії та енергії. Вона поєднує кілька акумуляторів разом, утворюючи інтегрований пристрій накопичення енергії.
1. Акумуляторний елемент: Як частина акумуляторної системи, він перетворює хімічну енергію на електричну.
2. Модуль акумулятора: складається з кількох послідовно та паралельно з'єднаних акумуляторних елементів і включає систему керування акумулятором модуля (MBMS) для контролю роботи акумуляторних елементів.
3. Кластер акумуляторів: Використовується для розміщення кількох послідовно з'єднаних модулів та блоків захисту акумуляторів (BPU), також відомих як контролер кластера акумуляторів. Система керування акумуляторами (BMS) для кластера акумуляторів контролює напругу, температуру та стан заряджання акумуляторів, регулюючи їх цикли заряджання та розряджання.
4. Контейнер для накопичення енергії: Може містити кілька паралельно з'єднаних кластерів акумуляторів і може бути оснащений іншими додатковими компонентами для керування або контролю внутрішнього середовища контейнера.
5. Система перетворення енергії (PCS): Постійний струм (DC), що генерується акумуляторами, перетворюється на змінний струм (AC) за допомогою PCS або двонаправлених інверторів для передачі в енергомережу (об'єкти або кінцеві споживачі). За необхідності ця система також може витягувати енергію з мережі для заряджання акумуляторів.
Який принцип роботи систем акумуляторного накопичення енергії (BESS)?
Принцип роботи системи накопичення енергії в акумуляторах (BESS) включає в себе три основні процеси: заряджання, зберігання та розряджання. Під час заряджання BESS накопичує електричну енергію в акумуляторі через зовнішнє джерело живлення. Реалізація може бути як постійного, так і змінного струму, залежно від конструкції системи та вимог застосування. Коли зовнішнє джерело живлення забезпечує достатню потужність, BESS перетворює надлишкову енергію на хімічну та зберігає її в акумуляторних батареях у відновлюваній формі. Під час процесу накопичення, коли зовнішнього джерела живлення недостатньо або відсутнє, BESS зберігає повністю заряджену накопичену енергію та підтримує її стабільність для подальшого використання. Під час процесу розряджання, коли є потреба використовувати накопичену енергію, BESS вивільняє відповідну кількість енергії відповідно до потреб для живлення різних пристроїв, двигунів або інших видів навантажень.
Які переваги та труднощі використання BESS?
BESS може надавати різні переваги та послуги енергосистемі, такі як:
1. Посилення інтеграції відновлюваної енергетики: BESS може накопичувати надлишок відновлюваної енергії в періоди високого виробництва та низького попиту, а також вивільняти її в періоди низького виробництва та високого попиту. Це може зменшити обмеження вітрової енергії, покращити коефіцієнт її використання та усунути її переривчастість та мінливість.
2. Покращення якості та надійності електроенергії: BESS може забезпечити швидке та гнучке реагування на коливання напруги та частоти, гармоніки та інші проблеми з якістю електроенергії. Він також може служити резервним джерелом живлення та підтримувати функцію запуску без живлення під час відключень електроенергії або надзвичайних ситуацій.
3. Зменшення пікового навантаження: BESS можуть заряджатися в години поза піковим навантаженням, коли ціни на електроенергію низькі, та розряджатися в години піковим навантаженням, коли ціни високі. Це може зменшити пікове навантаження, знизити витрати на електроенергію та відтермінувати необхідність розширення нових генеруючих потужностей або модернізації передачі.
4. Зменшення викидів парникових газів: BESS може зменшити залежність від виробництва електроенергії на основі викопного палива, особливо в пікові періоди, одночасно збільшуючи частку відновлюваної енергії в енергетичному балансі. Це допомагає зменшити викиди парникових газів та пом'якшити наслідки зміни клімату.
Однак, BESS також стикається з деякими проблемами, такими як:
1. Висока вартість: Порівняно з іншими джерелами енергії, BESS все ще є відносно дорогим, особливо з точки зору капітальних витрат, витрат на експлуатацію та обслуговування, а також витрат на життєвий цикл. Вартість BESS залежить від багатьох факторів, таких як тип акумулятора, розмір системи, застосування та ринкові умови. З розвитком та масштабуванням технологій очікується, що вартість BESS у майбутньому знизиться, але все ще може бути перешкодою для широкого впровадження.
2. Питання безпеки: BESS використовують високу напругу, великий струм і високу температуру, що створює потенційні ризики, такі як пожежа, вибухи, ураження електричним струмом тощо. BESS також містить небезпечні речовини, такі як метали, кислоти та електроліти, які можуть спричинити небезпеку для навколишнього середовища та здоров'я, якщо з ними не поводитися належним чином або не утилізувати їх. Для забезпечення безпечної експлуатації та управління BESS необхідні суворі стандарти безпеки, правила та процедури.
5. Вплив на навколишнє середовище: BESS може мати негативний вплив на навколишнє середовище, включаючи виснаження ресурсів, проблеми землекористування, проблеми водокористування, утворення відходів та проблеми забруднення. BESS потребує значної кількості сировини, такої як літій, кобальт, нікель, мідь тощо, які є дефіцитними у світі та розподілені нерівномірно. BESS також споживає воду та землю для гірничодобувних виробничих установок та експлуатації. BESS генерує відходи та викиди протягом свого життєвого циклу, які можуть вплинути на якість повітря, води та ґрунту. Вплив на навколишнє середовище необхідно враховувати, впроваджуючи сталий розвиток, щоб максимально мінімізувати його вплив.
Які основні застосування та варіанти використання BESS?
BESS широко використовується в різних галузях промисловості та застосуваннях, таких як виробництво електроенергії, накопичувачі енергії, лінії передачі та розподілу в енергосистемі, а також електромобілі та морські системи в транспортному секторі. Він також використовується в системах акумуляторного накопичення енергії для житлових та комерційних будівель. Ці системи можуть задовольнити потреби в зберіганні надлишкової енергії та забезпечити резервну потужність для зменшення перевантаження ліній передачі та розподілу, запобігаючи перевантаженням у системі передачі. BESS відіграє вирішальну роль у мікромережах, які є розподіленими енергетичними мережами, підключеними до основної мережі або що працюють незалежно. Незалежні мікромережі, розташовані у віддалених районах, можуть покладатися на BESS у поєднанні з періодичними відновлюваними джерелами енергії для досягнення стабільного виробництва електроенергії, допомагаючи уникнути високих витрат, пов'язаних з дизельними двигунами та проблемами забруднення повітря. BESS випускається в різних розмірах та конфігураціях, що підходять як для невеликого побутового обладнання, так і для великих комунальних систем. Вони можуть бути встановлені в різних місцях, включаючи будинки, комерційні будівлі та підстанції. Крім того, вони можуть служити резервними джерелами живлення під час відключень електроенергії.
Які різні типи батарей використовуються в BESS?
1. Свинцево-кислотні акумулятори є найпоширенішим типом акумуляторів, що складаються зі свинцевих пластин та сірчанокислотного електроліту. Вони високо цінуються за низьку вартість, зрілу технологію та тривалий термін служби, головним чином застосовуючись у таких галузях, як пускові акумулятори, аварійні джерела живлення та невеликі накопичувачі енергії.
2. Літій-іонні акумулятори, один з найпопулярніших і найсучасніших типів акумуляторів, складаються з позитивних і негативних електродів, виготовлених з літієво-металевих або композитних матеріалів разом з органічними розчинниками. Вони мають такі переваги, як висока щільність енергії, висока ефективність і низький вплив на навколишнє середовище; відіграють вирішальну роль у мобільних пристроях, електромобілях та інших застосуваннях для накопичення енергії.
3. Проточні акумулятори – це акумуляторні накопичувачі енергії, що працюють на рідких середовищах, що зберігаються у зовнішніх резервуарах. Їхні характеристики включають низьку щільність енергії, але високу ефективність та тривалий термін служби.
4. Окрім згаданих вище варіантів, доступні також інші типи BESS, такі як натрій-сірчані батареї, нікель-кадмієві батареї та суперконденсатори; кожен з яких має різні характеристики та продуктивність, що підходять для різних сценаріїв.
Час публікації: 22 листопада 2024 р.