شبکه‌های برق مدرن و تأسیسات تجاری با چالش‌های فزاینده‌ای با پایداری نیرو، افزایش هزینه‌های انرژی و یکپارچه‌سازی انرژی‌های تجدیدپذیر مواجه هستند. یک سیستم ذخیره انرژی باتری (BESS) این چالش ها را با ذخیره سازی برق ارزان قیمت یا سبز و تخلیه آن در زمان اوج تقاضا برطرف می کند. درک انواع مختلف سیستم های ذخیره انرژی باتری به مدیران انرژی و توسعه دهندگان پروژه کمک می کند تا فناوری مناسب را برای نیازهای عملیاتی خود انتخاب کنند.

خوراکی های کلیدی

• فناوری های اصلی BESS: سیستم های ذخیره انرژی باتری شامل باتری های لیتیوم-یون، سرب-اسید، جریان، سدیم-یون و باتری های سدیم-گوگرد است که هر کدام دارای مزایا، محدودیت ها و کاربردهای متمایز هستند.
• پیکربندی های مختلف سیستم: BESS را می توان بر اساس طراحی فیزیکی، ظرفیت و نیازهای استقرار به عنوان کابینت های C&I ESS، BESS کانتینری، ESS مسکونی و ESS سیار طبقه بندی کرد.
• عوامل کلیدی انتخاب: انتخاب BESS مناسب مستلزم ارزیابی ظرفیت انرژی، رتبه‌بندی توان، مدت زمان تخلیه، عمر چرخه، کارایی، ایمنی و هزینه‌های چرخه عمر برای مطابقت با الزامات پروژه خاص است.

سیستم ذخیره انرژی باتری (BESS) چیست؟

A سیستم ذخیره انرژی باتری (BESS) فناوری است که انرژی الکتریکی را در باتری های قابل شارژ ذخیره می کند و در صورت نیاز آن را آزاد می کند. این اجازه می دهد تا الکتریسیته تولید شده از صفحات خورشیدی، توربین های بادی یا شبکه برای استفاده بعدی ذخیره شود.

به عنوان مثال، یک مرکز تجاری می تواند سیستم BESS خود را در دوره هایی که تقاضای برق کم است شارژ کند و در ساعات اوج مصرف آن را تخلیه کند تا به کاهش هزینه های انرژی کمک کند.

یک BESS معمولی شامل چندین مؤلفه به هم پیوسته است:

• سیستم مدیریت باتری (BMS): ولتاژ، دما، جریان و شرایط عملکرد باتری را کنترل می کند.
• سیستم تبدیل توان (PCS): تبدیل دو طرفه برق بین سیستم DC باتری و شبکه AC یا بار را فعال می کند، در حالی که شارژ و تخلیه برق را مطابق با نیاز سیستم کنترل می کند.
• سیستم مدیریت انرژی (EMS): شارژ، دشارژ و ارسال انرژی را با توجه به نیازهای عملیاتی هماهنگ می کند.
• سیستم مدیریت حرارتی: دمای باتری را با استفاده از خنک کننده هوا یا خنک کننده مایع کنترل می کند.

سیستم های ذخیره انرژی باتری (BESS) را می توان به دو روش اصلی طبقه بندی کرد: از نظر شیمی باتری و پیکربندی سیستم. دسته های مبتنی بر شیمی شامل باتری های لیتیوم-یون، سرب-اسید، جریان، سدیم-یون و باتری های سدیم-گوگرد هستند که هر کدام دارای ویژگی های عملکردی متمایز هستند.

دسته‌های مبتنی بر پیکربندی، مانند کابینت‌های C&I ESS، BESS کانتینری، ESS مسکونی، و ESS سیار، نحوه بسته‌بندی، استقرار و استفاده سیستم را توصیف می‌کنند. این دو روش طبقه بندی مکمل یکدیگر هستند نه قابل تعویض.

انواع اصلی سیستم های ذخیره انرژی باتری چیست؟

انواع اصلی سیستم های ذخیره انرژی باتری شامل باتری های لیتیوم یون، سرب اسید، جریان و باتری های مبتنی بر سدیم است. هر فناوری ویژگی‌های متفاوتی را ارائه می‌کند که بر مناسب بودن آن برای پروژه‌های تجاری، صنعتی و در مقیاس ابزار تأثیر می‌گذارد.

1. سیستم های ذخیره انرژی باتری لیتیوم یونی

باتری‌های لیتیوم یونی به طور گسترده در ذخیره‌سازی انرژی ثابت استفاده می‌شوند، با LFP (لیتیوم فسفات آهن) و NMC (کبالت نیکل منگنز) در میان شیمی‌های رایج مورد بحث قرار می‌گیرند.

شیمی LFP پایداری حرارتی خوب، ترکیب کاتدی بدون کبالت و عمر چرخه طولانی را ارائه می دهد. این ویژگی ها LFP را به یک انتخاب محبوب برای ساختمان های تجاری، کارخانه ها و پروژه های ذخیره انرژی خورشیدی تبدیل می کند.

باتری‌های NMC عموماً چگالی انرژی گرانشی بالاتری نسبت به باتری‌های LFP ارائه می‌کنند، که باعث می‌شود در کاربردهایی که وزن و فضا ملاحظات مهمی هستند، مانند وسایل نقلیه الکتریکی، به‌طور گسترده مورد استفاده قرار گیرند. باتری های LFP معمولاً پایداری حرارتی بهتری را ارائه می دهند و می توانند عمر چرخه طولانی تری را در شرایط عملیاتی مشابه ارائه دهند.

2. سیستم های ذخیره انرژی باتری سرب اسیدی

سیستم‌های اسید سرب نشان‌دهنده یک فناوری باتری سنتی با چندین دهه استفاده میدانی است. مزیت اصلی آنها هزینه پایین خرید اولیه است.

با این حال، باتری‌های سرب اسیدی معمولاً چگالی انرژی کمتر و عمر چرخه‌ای کوتاه‌تری نسبت به باتری‌های لیتیوم یونی دارند، به‌ویژه در شرایط دوچرخه‌سواری عمیق مکرر. آنها معمولاً در سیستم‌های UPS، توان پشتیبان، و برنامه‌های ذخیره‌سازی ثابت انتخاب شده استفاده می‌شوند، اما این محدودیت‌ها می‌تواند آنها را برای ذخیره‌سازی فشرده انرژی روزانه کمتر مناسب کند.

3. سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی باتری جریان

باتری‌های جریان انرژی را در الکترولیت‌های مایع ذخیره می‌کنند که در مخازن خارجی نگهداری می‌شوند، که از طریق یک پشته سلولی حاوی یک غشاء به گردش در می‌آیند. در باتری های جریان، ظرفیت توان در درجه اول با اندازه و پیکربندی پشته سلول تعیین می شود، در حالی که ظرفیت انرژی عمدتاً به حجم و غلظت الکترولیت بستگی دارد.

این جداسازی باتری‌های جریان را برای ذخیره‌سازی انرژی طولانی مدت مناسب می‌سازد که مدت زمان تخلیه آن با ظرفیت انرژی و توان سیستم تعیین می‌شود.

با این حال، زیرساخت های پمپاژ پیچیده، نیازهای تعمیر و نگهداری منظم، و ردپای نصب بزرگ، پذیرش آنها را در سایت های صنعتی با محدودیت فضا محدود می کند.

4. سیستم های ذخیره انرژی باتری مبتنی بر سدیم

باتری های سدیم یون و سدیم سولفور هر دو از مواد مبتنی بر سدیم استفاده می کنند اما عملکرد متفاوتی دارند. باتری های یون سدیم انرژی را از طریق حرکت یون های سدیم بین الکترودها ذخیره می کنند، در حالی که باتری های سدیم-گوگرد معمولی از سدیم و گوگرد به عنوان مواد فعال استفاده می کنند و در دماهای بالا کار می کنند. شرایط عملیاتی و کاربرد آنها بسته به فناوری متفاوت است.

پیکربندی های مختلف BESS برای پروژه های ذخیره انرژی چیست؟

فراتر از شیمی باتری، تاسیسات BESS بر اساس طراحی فیزیکی و مقیاس استقرار طبقه بندی می شوند. معماری سیستم اصلی تعیین می کند که چگونه تجهیزات می توانند به راحتی نصب، نگهداری و در طول زمان مقیاس شوند.

1. کابینت ESS تجاری و صنعتی

کابینت ESS تجاری و صنعتی (C&I). ماژول های باتری و تجهیزات پشتیبانی را در یک محفظه نسبتا فشرده ترکیب کنید.

بسته به طراحی، این کابینت ها ممکن است PCS، BMS، EMS، تجهیزات خنک کننده و اجزای حفاظت در برابر آتش را یکپارچه کنند.

کاربردهای رایج عبارتند از:

• پیک اصلاح و مدیریت تقاضای برق.
• ذخیره انرژی فتوولتائیک خورشیدی
• مدیریت بار شارژ EV
• برق پشتیبان برای تاسیسات تجاری و صنعتی.

ساخت یکپارچه آنها آنها را برای کارخانه ها، ساختمان های تجاری و سایر مکان هایی با فضای نصب محدود کاربردی می کند.

2. BESS کانتینری

راه حل های کانتینری BESS سیستم های باتری با ظرفیت بالا را در ساختارهای کانتینری قابل حمل بسته بندی می کنند.

این سیستم‌ها معمولاً در پروژه‌های انرژی تجدیدپذیر، پارک‌های صنعتی و برنامه‌های پشتیبانی شبکه که نیاز به ذخیره‌سازی در سطح مگاوات ساعت دارند، مستقر می‌شوند.

معماری ماژولار آنها به توسعه دهندگان اجازه می دهد تا چندین واحد را برای برآوردن نیازهای پروژه بزرگتر، مشروط به طراحی الکتریکی و محدودیت های سایت، ترکیب کنند.

3. BESS مسکونی و سیار

BESS مسکونی پیکربندی‌ها معمولاً سیستم‌های کوچک‌تری هستند که برای ذخیره‌سازی خورشیدی خانگی، خود مصرفی برق و توان پشتیبان طراحی شده‌اند.

راه‌حل‌های Mobile BESS قابلیت حمل و نقل را در اولویت قرار می‌دهند و می‌توانند به مکان‌های ساخت‌وساز موقت، رویدادها یا مکان‌هایی که نیاز به استقرار انرژی انعطاف‌پذیر دارند خدمات دهند.

چگونه سیستم ذخیره انرژی باتری مناسب را برای پروژه خود انتخاب کنید

انتخاب یک BESS مناسب مستلزم ارزیابی عملکرد فنی در کنار الزامات عملیاتی و هزینه های بلند مدت است.

1. ظرفیت انرژی و رتبه بندی توان را تعیین کنید

ظرفیت انرژی که بر حسب کیلووات ساعت یا مگاوات ساعت اندازه گیری می شود، نشان می دهد که یک باتری چقدر انرژی می تواند ذخیره کند. رتبه‌بندی توان که بر حسب کیلووات یا مگاوات اندازه‌گیری می‌شود، نشان می‌دهد که سیستم با چه سرعتی می‌تواند انرژی را تحویل یا جذب کند.

به عنوان مثال، یک BESS 2 مگاوات/4 مگاوات ساعت دارای مدت تخلیه اسمی تقریباً دو ساعت در توان نامی است. مدت زمان واقعی قابل استفاده به محدودیت های تخلیه، تلفات تبدیل، شرایط عملیاتی و طراحی سیستم بستگی دارد.

2. ارزیابی عملکرد باتری

عملکرد باتری بر عملکرد طولانی مدت و اقتصاد پروژه تأثیر می گذارد.

شاخص های مهم عبارتند از:

• عمر چرخه: تعداد چرخه های شارژ-تخلیه قابل دستیابی تحت شرایط آزمایش مشخص.
• عمق تخلیه (DoD): درصد ظرفیت باتری استفاده شده در هنگام تخلیه.
• راندمان رفت و برگشت: نسبت انرژی ورودی که پس از ذخیره سازی بازیافت می شود.
• تخریب: کاهش تدریجی ظرفیت قابل استفاده در طول زمان.

پروژه‌هایی که نیاز به دوچرخه‌سواری روزانه دارند، باید توجه ویژه‌ای به تخریب مورد انتظار و شرایط گارانتی داشته باشند.

3. ارزیابی ایمنی و مدیریت حرارتی

ایمنی BESS به شیمی باتری، حفاظت الکتریکی، مدیریت حرارتی و مهندسی در سطح سیستم بستگی دارد. نظارت بر دما، تشخیص و سرکوب آتش، عملکردهای خاموش شدن اضطراری، و استانداردهای ایمنی قابل اجرا را ارزیابی کنید.

برای سیستم های فضای باز، رتبه بندی حفاظت از محیط زیست و محدودیت های دمای عملیاتی نیز مهم هستند. خنک کننده مایع می تواند از کنترل دما در مجموعه باتری های بزرگ پشتیبانی کند، اما اثربخشی آن به طراحی سیستم بستگی دارد.

4. مجموع هزینه های چرخه عمر را مقایسه کنید

قیمت اولیه خرید تنها بخشی از تصویر مالی را ارائه می دهد.

توسعه دهندگان پروژه باید نصب، مصرف برق کمکی، تعمیر و نگهداری، تعویض باتری و عمر مورد انتظار را نیز در نظر بگیرند.

ارزیابی هزینه ذخیره سازی سطح شده می تواند به مقایسه فناوری ها با ویژگی های سرمایه گذاری و عملیاتی متفاوت کمک کند.

5. سیستم را با برنامه خود مطابقت دهید

برنامه مورد نظر باید هم شیمی و هم انتخاب پیکربندی را هدایت کند. پروژه های C&I ممکن است مدیریت تقاضا و نصب فشرده را در اولویت قرار دهند. پروژه های در مقیاس شهری اغلب به ظرفیت های بزرگتر، قابلیت های یکپارچه سازی شبکه و برنامه ریزی توسعه نیاز دارند.

راهکارهای ذخیره انرژی باتری LFP Wenergy

ونرژی راه حل های ذخیره انرژی باتری مبتنی بر LFP را برای کاربردهای تجاری، صنعتی و مقیاس کاربردی ارائه می دهد. سبد محصولات آن شامل کابینت های ESS یکپارچه و سیستم های کانتینری است که برای ظرفیت های مختلف پروژه و نیازهای عملیاتی طراحی شده اند.

دو راه حل نماینده کانتینر BESS 5MWh سری Stars CL289Pro و Turtle Series هستند.

1. Stars CL289Pro: یکپارچه ذخیره انرژی C&I

ساختار همه کاره آن دارای شش بسته باتری، PCS، خنک کننده مایع، حفاظت در برابر آتش و EMS داخلی است.

مزایای کلیدی عبارتند از:

• ادغام فشرده:ابعاد کابینت تقریباً 1588 × 1380 × 2450 میلی‌متر از نصب در پروژه‌های تجاری و صنعتی مبتنی بر فضا پشتیبانی می‌کند.
• مدیریت حرارتی و ایمنی:خنک کننده مایع، حفاظت ایمنی چند لایه و سیستم اطفاء حریق در هوا.
• دوچرخه سواری طولانی مدت:طول عمر چرخه مشخص حداقل 8000 چرخه و حداکثر راندمان سیستم بالای 89٪ طبق مشخصات محصول Wenergy.

کابینت برای دمای کارکرد از -30 درجه سانتیگراد تا 55 درجه سانتیگراد طراحی شده است، با کاهش توان مورد نیاز بالای 45 درجه سانتیگراد.

این ویژگی ها آن را برای کاربردهایی مانند تراشیدن پیک تجاری، ذخیره سازی خورشیدی و مدیریت انرژی شارژ EV مناسب می کند.

ستاره CL289Pro

2. سری Turtle: ذخیره سازی کانتینری برای پروژه های بزرگتر

معماری کانتینر 20 فوتی آن شامل شش دسته باتری است که هر کدام شامل هشت ماژول باتری، در کنار تجهیزات مدیریت باتری، خنک کننده مایع و تجهیزات حفاظت در برابر آتش است.

مزایای کلیدی عبارتند از:

• یکپارچه سازی با ظرفیت بالا:ذخیره انرژی در مقیاس مگاوات ساعت در ساختار کانتینری قابل حمل.
• گسترش مدولار:معماری کلاستر باتری از پیکربندی های بزرگتر در سطح پروژه پشتیبانی می کند.
• نظارت عملیاتی:مدیریت هوشمند باتری و پروتکل های ارتباطی از ادغام با سیستم های کنترل خارجی پشتیبانی می کنند.
• حفاظت از محیط زیست:خنک کننده مایع و حفاظت IP55 برای مناطق محفظه مشخص، با استثنائات تعریف شده.

این سیستم دارای محدوده دمای عملیاتی مشخصی از -30 درجه سانتیگراد تا 50 درجه سانتیگراد (با حذف حد پایین)، با درجه بندی بالای 45 درجه سانتیگراد مورد نیاز است.

این برای تاسیسات بزرگ انرژی تجدیدپذیر، پشتیبانی از شبکه در مقیاس ابزار، مدیریت انرژی صنعتی و کاربردهای ریزشبکه طراحی شده است.

سری Turtle 5MWh

هر دو راه‌حل Wenergy از فناوری LFP استفاده می‌کنند، اما ظرفیت‌ها و پیکربندی‌های متفاوت آن‌ها نیازمندی‌های پروژه متمایز را برآورده می‌کنند.

نتیجه گیری

انواع مختلف سیستم های ذخیره انرژی باتری دارای مزایای متمایز در عملکرد، هزینه و کاربردها هستند. انتخاب راه حل مناسب نیازمند ارزیابی شیمی باتری، پیکربندی سیستم، ایمنی و الزامات پروژه است.

تماس بگیرید ونرژی تیم ها برای یافتن گزینه‌های مناسب برای پروژه‌های تجاری، صنعتی و در مقیاس ابزار.