Suvremene električne mreže i komercijalni objekti suočavaju se sa sve većim izazovima sa stabilnošću napajanja, sve većim troškovima energije i integracijom obnovljivih izvora energije. Sustav baterijskog skladištenja energije (BESS) rješava ove izazove skladištenjem jeftine ili zelene električne energije i njezinim pražnjenjem tijekom najveće potražnje. Razumijevanje različitih tipova baterijskih sustava za pohranu energije pomaže energetskim menadžerima i razvijačima projekata odabrati pravu tehnologiju za svoje operativne potrebe.

Ključni zahvati

• Glavne BESS tehnologije: Baterijski sustavi za pohranu energije uključuju litij-ionske, olovno-kiselinske, protočne, natrij-ionske i natrij-sumporne baterije, od kojih svaka ima različite prednosti, ograničenja i primjene.
• Različite konfiguracije sustava: BESS se također može kategorizirati kao C&I ESS ormari, kontejnerski BESS, rezidencijalni ESS i mobilni ESS na temelju njihovog fizičkog dizajna, kapaciteta i potreba za postavljanjem.
• Ključni faktori odabira: Odabir pravog BESS-a zahtijeva procjenu energetskog kapaciteta, nazivne snage, trajanja pražnjenja, životnog ciklusa, učinkovitosti, sigurnosti i troškova životnog ciklusa kako bi odgovarali specifičnim zahtjevima projekta.

Što je sustav za pohranu baterije (BESS)?

A baterijski sustav za pohranu energije (BESS) je tehnologija koja pohranjuje električnu energiju u punjive baterije i oslobađa je kada je to potrebno. Omogućuje pohranjivanje električne energije proizvedene iz solarnih panela, vjetroturbina ili mreže za kasniju upotrebu.

Na primjer, komercijalni objekt može puniti svoj BESS sustav tijekom razdoblja niske potražnje za električnom energijom i prazniti ga tijekom vršnih sati kako bi se smanjili troškovi energije.

Tipični BESS uključuje nekoliko međusobno povezanih komponenti:

• Sustav upravljanja baterijom (BMS): Prati napon baterije, temperaturu, struju i uvjete rada.
• Sustav za pretvorbu energije (PCS): Omogućuje dvosmjernu pretvorbu energije između istosmjernog sustava baterije i izmjenične mreže ili opterećenja, dok kontrolira snagu punjenja i pražnjenja prema zahtjevima sustava.
• Sustav upravljanja energijom (EMS): Koordinira punjenje, pražnjenje i dispečiranje energije prema operativnim zahtjevima.
• Sustav toplinskog upravljanja: Kontrolira temperaturu baterije pomoću hlađenja zrakom ili tekućinom.

Baterijski sustavi za pohranu energije (BESS) mogu se klasificirati na dva glavna načina: prema kemiji baterije i prema konfiguraciji sustava. Kategorije temeljene na kemiji uključuju litij-ionske, olovno-kiselinske, protočne, natrij-ionske i natrij-sumporne baterije, a svaka ima različite radne karakteristike.

Kategorije temeljene na konfiguraciji, kao što su C&I ESS ormarići, kontejnerski BESS, rezidencijalni ESS i mobilni ESS, opisuju kako je sustav pakiran, postavljen i korišten. Ove dvije metode klasifikacije su komplementarne, a ne međusobno zamjenjive.

Koje su glavne vrste baterijskih sustava za pohranu energije?

Glavne vrste baterijskih sustava za pohranu energije uključuju litij-ionske, olovno-kiselinske, protočne i natrijeve baterije. Svaka tehnologija nudi različite karakteristike koje utječu na njezinu prikladnost za komercijalne, industrijske i komunalne projekte.

1. Litij-ionski baterijski sustavi za pohranu energije

Litij-ionske baterije naširoko se koriste u stacionarnom skladištenju energije, s LFP (litij željezo fosfat) i NMC (nikl mangan kobalt) među uobičajenim kemijskim spojevima.

LFP kemija nudi dobru toplinsku stabilnost, sastav katode bez kobalta i dug životni ciklus. Ove karakteristike čine LFP popularnim izborom za poslovne zgrade, tvornice i projekte skladištenja solarne energije.

NMC baterije općenito nude veću gravimetrijsku gustoću energije od LFP baterija, što ih čini naširoko korištenim u aplikacijama gdje su težina i prostor važni, kao što su električna vozila. LFP baterije obično pružaju bolju toplinsku stabilnost i mogu ponuditi duži radni vijek u usporedivim radnim uvjetima.

2. Sustavi za pohranu energije olovnih baterija

Sustavi s olovnom kiselinom predstavljaju tradicionalnu baterijsku tehnologiju s desetljećima upotrebe na terenu. Njihova primarna prednost je nizak početni trošak kupnje.

Međutim, olovno-kiselinske baterije općenito imaju manju gustoću energije i kraći radni vijek od litij-ionskih baterija, osobito kod čestih dubokih ciklusa. Obično se koriste u UPS sustavima, rezervnom napajanju i odabranim stacionarnim aplikacijama za pohranu, ali ova ograničenja mogu ih učiniti manje prikladnima za intenzivno dnevno pohranjivanje energije.

3. Protočni baterijski sustavi za pohranu energije

Protočne baterije pohranjuju energiju u tekućim elektrolitima koji se drže u vanjskim spremnicima, koji cirkuliraju kroz skup ćelija koji sadrži membranu. U protočnim baterijama kapacitet snage prvenstveno je određen veličinom i konfiguracijom sklopa ćelija, dok kapacitet energije uglavnom ovisi o volumenu i koncentraciji elektrolita.

Ovo odvajanje čini protočne baterije prikladnima za dugotrajnu pohranu energije, s trajanjem pražnjenja određenim energetskim kapacitetom sustava i nazivnom snagom.

Međutim, složena crpna infrastruktura, potrebe za redovitim održavanjem i veliki otisak instalacije ograničavaju njihovu primjenu u prostorno ograničenim industrijskim mjestima.

4. Baterijski sustavi za pohranu energije na bazi natrija

Natrij-ionske i natrij-sumporne baterije koriste materijale na bazi natrija, ali rade drugačije. Natrij-ionske baterije pohranjuju energiju kretanjem natrijevih iona između elektroda, dok konvencionalne natrij-sumporne baterije koriste natrij i sumpor kao aktivne materijale i rade na povišenim temperaturama. Njihovi radni uvjeti i primjene razlikuju se ovisno o tehnologiji.

Koje su različite BESS konfiguracije za projekte skladištenja energije?

Osim kemije baterija, BESS instalacije su kategorizirane prema fizičkom dizajnu i razmjeru postavljanja. Temeljna arhitektura sustava određuje koliko se lako oprema može instalirati, održavati i skalirati tijekom vremena.

1. Komercijalni i industrijski ESS ormari

Komercijalni i industrijski (C&I) ESS ormari kombinirajte baterijske module i prateću opremu unutar relativno kompaktnog kućišta.

Ovisno o njihovom dizajnu, ovi ormari mogu integrirati PCS, BMS, EMS, opremu za hlađenje i komponente za zaštitu od požara.

Uobičajene prijave uključuju:

• Brijanje tijekom vršnog razdoblja i upravljanje potražnjom za električnom energijom.
• Solarna fotonaponska pohrana energije.
• Upravljanje opterećenjem punjenja EV.
• Rezervno napajanje za komercijalne i industrijske objekte.

Njihova integrirana konstrukcija čini ih praktičnim za tvornice, poslovne zgrade i druga mjesta s ograničenim prostorom za ugradnju.

2. BESS u kontejnerima

Kontejnerska BESS rješenja pakiraju sustave baterija velikog kapaciteta unutar transportnih kontejnerskih struktura.

Ovi se sustavi obično koriste u projektima obnovljivih izvora energije na razini komunalnih poduzeća, industrijskim parkovima i aplikacijama za podršku mreži koje zahtijevaju pohranu na razini megavat sati.

Njihova modularna arhitektura omogućuje programerima da kombiniraju više jedinica kako bi zadovoljili zahtjeve većeg projekta, ovisno o električnom dizajnu i ograničenjima mjesta.

3. Stambeni i mobilni BESS

Stambeni BESS konfiguracije općenito su manji sustavi dizajnirani za solarno skladištenje kućanstava, vlastitu potrošnju električne energije i rezervno napajanje.

Mobilna BESS rješenja daju prednost transportnosti i mogu služiti privremenim gradilištima, događajima ili lokacijama koje zahtijevaju fleksibilnu implementaciju napajanja.

Kako odabrati pravi baterijski sustav za pohranu energije za vaš projekt

Odabir odgovarajućeg BESS-a zahtijeva procjenu tehničke izvedbe zajedno s operativnim zahtjevima i dugoročnim troškovima.

1. Odredite energetski kapacitet i ocjenu snage

Energetski kapacitet, mjeren u kWh ili MWh, pokazuje koliko energije baterija može pohraniti. Nazivna snaga, mjerena u kW ili MW, opisuje koliko brzo sustav može isporučiti ili apsorbirati energiju.

Na primjer, BESS od 2 MW/4 MWh ima nominalno trajanje pražnjenja od približno dva sata pri nazivnoj snazi. Stvarno uporabno trajanje ovisi o granicama pražnjenja, gubicima konverzije, radnim uvjetima i dizajnu sustava.

2. Procijenite performanse baterije

Performanse baterije utječu na dugoročni rad i ekonomičnost projekta.

Važni pokazatelji uključuju:

• Život ciklusa: Broj ciklusa punjenja i pražnjenja koji se mogu postići u određenim uvjetima ispitivanja.
• Dubina pražnjenja (DoD): Postotak kapaciteta baterije koji se koristi tijekom pražnjenja.
• Učinkovitost kružnog puta: Udio ulazne energije vraćene nakon skladištenja.
• Degradacija: Postupno smanjenje korisnog kapaciteta tijekom vremena.

Projekti koji zahtijevaju svakodnevno kruženje trebaju obratiti posebnu pozornost na očekivanu degradaciju i uvjete jamstva.

3. Procijenite sigurnost i upravljanje toplinom

Sigurnost BESS-a ovisi o kemiji baterija, električnoj zaštiti, upravljanju toplinom i inženjeringu na razini sustava. Ocijenite nadzor temperature, otkrivanje i suzbijanje požara, funkcije isključivanja u nuždi i primjenjive sigurnosne standarde.

Za vanjske sustave također su važne ocjene zaštite okoliša i ograničenja radne temperature. Hlađenje tekućinom može podržati kontrolu temperature u velikim sklopovima baterija, ali njegova učinkovitost ovisi o dizajnu sustava.

4. Usporedite ukupne troškove životnog ciklusa

Početna kupoprodajna cijena daje samo dio financijske slike.

Projektanti bi također trebali razmotriti instalaciju, pomoćnu potrošnju električne energije, održavanje, zamjenu baterije i očekivani radni vijek.

Procjena niveliranih troškova skladištenja može pomoći u usporedbi tehnologija s različitim karakteristikama ulaganja i rada.

5. Uskladite sustav sa svojom aplikacijom

Predviđena primjena trebala bi voditi odabirom kemije i konfiguracije. C&I projekti mogu dati prioritet upravljanju potražnjom i kompaktnoj instalaciji. Projekti komunalnih razmjera često zahtijevaju veće kapacitete, mogućnosti integracije mreže i planiranje proširenja.

Rješenja za pohranu energije LFP baterije tvrtke Wenergy

Vješt pruža rješenja za pohranu baterije temeljena na LFP-u za komercijalne, industrijske i komunalne aplikacije. Njegov portfelj proizvoda uključuje integrirane ESS ormare i kontejnerske sustave dizajnirane za različite projektne kapacitete i radne zahtjeve.

Dva reprezentativna rješenja su Stars CL289Pro i Turtle Series 5MWh BESS kontejner.

1. Stars CL289Pro: Integrirana C&I pohrana energije

Njegova sveobuhvatna konstrukcija integrira šest paketa baterija, PCS, tekućinsko hlađenje, zaštitu od požara i ugrađeni EMS.

Ključne prednosti uključuju:

• Kompaktna integracija:Dimenzije ormarića od približno 1588 × 1380 × 2450 mm podržavaju instalaciju u komercijalnim i industrijskim projektima koji paze na prostor.
• Upravljanje toplinom i sigurnošću:Hlađenje tekućinom, višeslojna sigurnosna zaštita i aerosolni sustav za suzbijanje požara.
• Dugotrajna vožnja biciklom:Određeni vijek trajanja od najmanje 8000 ciklusa i maksimalna učinkovitost sustava iznad 89%, prema Wenergy specifikacijama proizvoda.

Kabinet je dizajniran za radne temperature od -30°C do 55°C, sa potrebnim smanjenjem snage iznad 45°C.

Ove karakteristike čine ga prikladnim za aplikacije kao što su komercijalno brijanje tijekom vršnog vremena, solarno skladištenje i upravljanje energijom punjenja EV-a.

Zvjezdice CL289Pro

2. Serija Turtle: skladištenje u kontejnerima za veće projekte

Njegova kontejnerska arhitektura od 20 stopa uključuje šest baterijskih klastera, od kojih svaki sadrži osam baterijskih modula, zajedno s opremom za upravljanje baterijom, tekućinskim hlađenjem i opremom za zaštitu od požara.

Ključne prednosti uključuju:

• Integracija velikog kapaciteta:Skladištenje energije veličine MWh unutar strukture prijenosnog spremnika.
• Modularno proširenje:Arhitektura baterijskog klastera podržava veće konfiguracije na razini projekta.
• Operativni nadzor:Inteligentno upravljanje baterijom i komunikacijski protokoli podržavaju integraciju s vanjskim sustavima upravljanja.
• Zaštita okoliša:Hlađenje tekućinom i IP55 zaštita za određena područja kućišta, uz definirane iznimke.

Sustav ima određeni raspon radne temperature od -30°C do 50°C (s isključenom donjom granicom), s potrebnim smanjenjem snage iznad 45°C.

Dizajniran je za velika postrojenja za obnovljive izvore energije, mrežnu podršku na razini komunalnih poduzeća, industrijsko upravljanje energijom i mikromrežne aplikacije.

Turtle Series 5MWh

Oba Wenergy rješenja koriste LFP tehnologiju, ali njihovi različiti kapaciteti i konfiguracije rješavaju različite zahtjeve projekta.

Zaključak

Različiti tipovi sustava za pohranu baterije nude različite prednosti u izvedbi, cijeni i primjeni. Odabir pravog rješenja zahtijeva procjenu kemije baterije, konfiguracije sustava, sigurnosti i projektnih zahtjeva.

Kontakt Wenergyjev timovi pronaći odgovarajuće opcije za komercijalne, industrijske i komunalne projekte.