Съвременните електрически мрежи и търговски съоръжения са изправени пред нарастващи предизвикателства, свързани със стабилността на захранването, нарастващите разходи за енергия и интегрирането на възобновяеми източници. Системата за съхранение на енергия от батерии (BESS) се справя с тези предизвикателства, като съхранява евтина или екологична електроенергия и я разрежда по време на пиково потребление. Разбирането на различните видове системи за съхранение на енергия от батерии помага на енергийните мениджъри и разработчиците на проекти да изберат правилната технология за своите оперативни нужди.

Ключови изводи

• Основни BESS технологии: Системите за съхранение на енергия от батерии включват литиево-йонни, оловно-киселинни, поточни, натриево-йонни и натриево-серни батерии, всяка с различни предимства, ограничения и приложения.
• Различни системни конфигурации: BESS може също да се категоризира като C&I ESS шкафове, BESS в контейнери, жилищни ESS и мобилни ESS въз основа на техния физически дизайн, капацитет и нужди за внедряване.
• Основни фактори за избор: Изборът на правилния BESS изисква оценка на енергийния капацитет, номиналната мощност, продължителността на разреждането, живота на цикъла, ефективността, безопасността и разходите за жизнения цикъл, за да отговарят на специфичните изисквания на проекта.

Какво е система за съхранение на енергия от батерии (BESS)?

A система за съхранение на батерията (BESS) е технология, която съхранява електрическа енергия в акумулаторни батерии и я освобождава, когато е необходимо. Той позволява електричеството, генерирано от слънчеви панели, вятърни турбини или мрежата, да се съхранява за по-късна употреба.

Например, търговско съоръжение може да зарежда своята BESS система по време на периоди на ниско търсене на електроенергия и да я разрежда по време на пиковите часове, за да помогне за намаляване на разходите за енергия.

Типичният BESS включва няколко взаимосвързани компонента:

• Система за управление на батерията (BMS): Следи напрежението на батерията, температурата, тока и работните условия.
• Система за преобразуване на мощност (PCS): Позволява двупосочно преобразуване на мощността между DC системата на батерията и AC мрежата или товара, като същевременно контролира мощността за зареждане и разреждане според системните изисквания.
• Система за управление на енергията (EMS): Координира зареждането, разреждането и диспечирането на енергия според оперативните изисквания.
• Система за управление на топлината: Контролира температурите на батерията чрез въздушно или течно охлаждане.

Системите за съхранение на енергия от батерии (BESS) могат да бъдат класифицирани по два основни начина: по химия на батерията и по конфигурация на системата. Базираните на химията категории включват литиево-йонни, оловно-киселинни, поточни, натриево-йонни и натриево-серни батерии, всяка с различни работни характеристики.

Категории, базирани на конфигурация, като C&I ESS шкафове, BESS в контейнери, жилищни ESS и мобилни ESS, описват как системата е пакетирана, разгърната и използвана. Тези два метода за класификация са по-скоро допълващи се, отколкото взаимозаменяеми.

Какви са основните типове системи за съхранение на енергия от батерии?

Основните типове системи за съхранение на енергия от батерии включват литиево-йонни, оловно-киселинни, поточни и натриеви батерии. Всяка технология предлага различни характеристики, които влияят на нейната пригодност за търговски, промишлени и комунални проекти.

1. Системи за съхранение на енергия с литиево-йонна батерия

Литиево-йонните батерии се използват широко в стационарно съхранение на енергия, като LFP (литиево-железен фосфат) и NMC (никел-манган-кобалт) са сред често обсъжданите химикали.

LFP химията предлага добра термична стабилност, катоден състав без кобалт и дълъг живот на цикъла. Тези характеристики правят LFP популярен избор за търговски сгради, фабрики и проекти за съхранение на слънчева енергия.

NMC батериите обикновено предлагат по-висока гравиметрична енергийна плътност от LFP батериите, което ги прави широко използвани в приложения, където теглото и пространството са важни съображения, като електрически превозни средства. LFP батериите обикновено осигуряват по-добра термична стабилност и могат да предложат по-дълъг цикъл на живот при сравними работни условия.

2. Системи за съхранение на енергия от оловно-киселинни батерии

Оловно-киселинните системи представляват традиционна технология за батерии с десетилетия използване на полето. Основното им предимство е ниската първоначална цена за покупка.

Въпреки това, оловно-киселинните батерии обикновено имат по-ниска енергийна плътност и по-кратък жизнен цикъл от литиево-йонните батерии, особено при чести дълбоки цикли. Те обикновено се използват в UPS системи, резервно захранване и избрани стационарни приложения за съхранение, но тези ограничения могат да ги направят по-малко подходящи за интензивно ежедневно съхранение на енергия.

3. Системи за съхранение на енергия с поточна батерия

Проточните батерии съхраняват енергия в течни електролити, съхранявани във външни резервоари, които циркулират през купчина клетки, съдържаща мембрана. При проточните батерии мощностният капацитет се определя основно от размера и конфигурацията на стека от клетки, докато енергийният капацитет зависи главно от обема и концентрацията на електролита.

Това разделяне прави поточните батерии подходящи за дълготрайно съхранение на енергия, като продължителността на разреждане се определя от енергийния капацитет и номиналната мощност на системата.

Въпреки това сложната помпена инфраструктура, нуждите от редовна поддръжка и големият отпечатък на инсталацията ограничават тяхното приемане в индустриални обекти с ограничено пространство.

4. Системи за съхранение на енергия от батерии на основата на натрий

Натриево-йонните и натриево-серните батерии използват материали на основата на натрий, но работят по различен начин. Натриево-йонните батерии съхраняват енергия чрез движението на натриеви йони между електродите, докато конвенционалните натриево-серни батерии използват натрий и сяра като активни материали и работят при повишени температури. Техните условия на работа и приложения се различават в зависимост от технологията.

Какви са различните конфигурации на BESS за проекти за съхранение на енергия?

Освен химията на батериите, инсталациите на BESS са категоризирани по физически дизайн и мащаб на внедряване. Основната системна архитектура определя колко лесно оборудването може да бъде инсталирано, поддържано и мащабирано във времето.

1. Търговски и промишлени ESS шкафове

Търговски и промишлени (C&I) ESS шкафове комбинирайте батерийни модули и поддържащо оборудване в сравнително компактен корпус.

В зависимост от техния дизайн, тези шкафове могат да интегрират PCS, BMS, EMS, охлаждащо оборудване и противопожарни компоненти.

Общите приложения включват:

• Пиково бръснене и управление на търсенето на електроенергия.
• Слънчево фотоволтаично съхранение на енергия.
• Управление на натоварването при зареждане на EV.
• Резервно захранване за търговски и индустриални съоръжения.

Интегрираната им конструкция ги прави практични за фабрики, търговски сгради и други обекти с ограничено пространство за монтаж.

2. Контейнер BESS

Контейнерните решения на BESS пакетират акумулаторни системи с голям капацитет в транспортируеми контейнерни структури.

Тези системи обикновено се внедряват в проекти за възобновяема енергия от комунални услуги, индустриални паркове и приложения за поддръжка на мрежи, изискващи съхранение на ниво мегаватчас.

Тяхната модулна архитектура позволява на разработчиците да комбинират множество единици, за да отговорят на по-големи изисквания на проекта, в зависимост от електрическия дизайн и ограниченията на обекта.

3. Жилищни и мобилни BESS

Жилищен BESS конфигурациите обикновено са по-малки системи, предназначени за домакинско слънчево съхранение, собствено потребление на електроенергия и резервно захранване.

Мобилните решения на BESS дават приоритет на транспортируемостта и могат да обслужват временни строителни обекти, събития или места, изискващи гъвкаво внедряване на захранване.

Как да изберете правилната система за съхранение на енергия от батерии за вашия проект

Изборът на подходящ BESS изисква оценка на техническите характеристики заедно с оперативните изисквания и дългосрочните разходи.

1. Определете енергийния капацитет и мощността

Енергийният капацитет, измерен в kWh или MWh, показва колко енергия може да съхранява една батерия. Номиналната мощност, измерена в kW или MW, описва колко бързо системата може да достави или абсорбира енергия.

Например, 2 MW/4 MWh BESS има номинална продължителност на разреждане от приблизително два часа при номинална мощност. Действителната използваема продължителност зависи от границите на разряда, загубите при преобразуване, работните условия и дизайна на системата.

2. Оценете производителността на батерията

Производителността на батерията влияе върху дългосрочната работа и икономиката на проекта.

Важните показатели включват:

• Живот на цикъла: Броят на циклите зареждане-разреждане, постижими при определени условия на изпитване.
• Дълбочина на разреждане (DoD): Процентът на капацитета на батерията, използван по време на разреждане.
• Ефективност на кръгло пътуване: Пропорцията на входящата енергия, възстановена след съхранение.
• Разграждане: Постепенното намаляване на използваемия капацитет с течение на времето.

Проекти, изискващи ежедневна цикличност, трябва да обърнат специално внимание на очакваното влошаване и гаранционните условия.

3. Оценете безопасността и управлението на топлината

Безопасността на BESS зависи от химията на батерията, електрическата защита, термичното управление и инженеринга на системно ниво. Оценете наблюдението на температурата, откриването и потушаването на пожар, функциите за аварийно изключване и приложимите стандарти за безопасност.

За системите на открито, оценките за защита на околната среда и границите на работната температура също са важни. Течното охлаждане може да поддържа контрол на температурата в големи батерийни модули, но неговата ефективност зависи от дизайна на системата.

4. Сравнете общите разходи за жизнения цикъл

Първоначалната покупна цена предоставя само част от финансовата картина.

Разработчиците на проекти трябва също така да вземат предвид инсталацията, спомагателната консумация на електроенергия, поддръжката, смяната на батерията и очаквания експлоатационен живот.

Оценяването на изравнените разходи за съхранение може да помогне за сравняване на технологии с различни инвестиционни и експлоатационни характеристики.

5. Съобразете системата с вашето приложение

Предвиденото приложение трябва да ръководи както химията, така и избора на конфигурация. C&I проектите могат да дават приоритет на управлението на търсенето и компактното инсталиране. Проектите с мащаб на комунални услуги често изискват по-голям капацитет, възможности за интегриране на мрежата и планиране на разширяване.

Решенията за LFP батерия на Wenergy за съхранение на енергия

Wenergy предоставя базирани на LFP решения за съхранение на енергия от батерии за търговски, индустриални и комунални приложения. Продуктовото му портфолио включва интегрирани ESS шкафове и контейнерни системи, проектирани за различни капацитети на проекти и оперативни изисквания.

Две представителни решения са Stars CL289Pro и Turtle Series 5MWh BESS Container.

1. Stars CL289Pro: Интегрирано C&I съхранение на енергия

Неговата конструкция "всичко в едно" включва шест батерийни пакета, PCS, течно охлаждане, противопожарна защита и вграден EMS.

Основните предимства включват:

• Компактна интеграция:Размерите на шкафа от приблизително 1588 × 1380 × 2450 mm поддържат инсталация в търговски и индустриални проекти, съобразени с пространството.
• Управление на топлината и безопасността:Течно охлаждане, многослойна защитна защита и аерозолна система за гасене на пожар.
• Дългосрочно колоездене:Определен живот на цикъла от най-малко 8000 цикъла и максимална ефективност на системата над 89%, съгласно продуктовите спецификации на Wenergy.

Шкафът е проектиран за работни температури от -30°C до 55°C, като е необходимо намаляване на мощността над 45°C.

Тези характеристики го правят подходящ за приложения като комерсиално бръснене при пикови натоварвания, слънчево съхранение и управление на енергията при зареждане на EV.

Звезди CL289Pro

2. Серия Turtle: Контейнерно съхранение за по-големи проекти

Неговата 20-футова контейнерна архитектура включва шест батерийни клъстера, всеки от които съдържа осем батерийни модула, заедно с оборудване за управление на батерията, течно охлаждане и противопожарна защита.

Основните предимства включват:

• Интеграция с голям капацитет:Съхранение на енергия в размер на MWh в транспортируема контейнерна конструкция.
• Модулно разширение:Архитектурата на клъстера на батерията поддържа по-големи конфигурации на ниво проект.
• Оперативен мониторинг:Интелигентното управление на батерията и комуникационните протоколи поддържат интеграция с външни системи за управление.
• Опазване на околната среда:Течно охлаждане и защита IP55 за определени области на корпуса, с определени изключения.

Системата има определен работен температурен диапазон от -30°C до 50°C (с изключение на долната граница), с необходимо намаляване на номиналните стойности над 45°C.

Той е предназначен за големи инсталации за възобновяема енергия, поддръжка на мрежа от комунални услуги, управление на промишлена енергия и микромрежови приложения.

Turtle Series 5MWh

И двете решения на Wenergy използват LFP технология, но техните различни капацитети и конфигурации отговарят на различни изисквания на проекта.

Заключение

Различните видове системи за съхранение на енергия от батерии предлагат различни предимства в производителността, цената и приложенията. Изборът на правилното решение изисква оценка на химията на батерията, конфигурацията на системата, безопасността и изискванията на проекта.

Контакт Wenergy's екипи за намиране на подходящи варианти за търговски, индустриални и комунални проекти.