A modern elektromos hálózatok és kereskedelmi létesítmények egyre növekvő kihívásokkal néznek szembe az energiastabilitás, a növekvő energiaköltségek és a megújuló energia integrációja miatt. Az akkumulátoros energiatároló rendszer (BESS) úgy kezeli ezeket a kihívásokat, hogy alacsony költségű vagy zöld villamos energiát tárol, és a csúcsigény idején kisüti. Az akkumulátoros energiatároló rendszerek különböző típusainak megismerése segít az energiamenedzsereknek és a projektfejlesztőknek kiválasztani a működési igényeiknek megfelelő technológiát.

Kulcs elvitelek

• Főbb BESS technológiák: Az akkumulátoros energiatároló rendszerek közé tartoznak a lítium-ion-, ólom-sav-, áramlási-, nátrium-ion- és nátrium-kén-akkumulátorok, amelyek mindegyikének külön előnyei, korlátai és alkalmazásai vannak.
• Különböző rendszerkonfigurációk: A BESS a C&I ESS szekrények, a konténeres BESS, a lakossági ESS és a mobil ESS kategóriába is sorolható fizikai kialakításuk, kapacitásuk és telepítési igényeik alapján.
• Főbb kiválasztási tényezők: A megfelelő BESS kiválasztásához ki kell értékelni az energiakapacitást, a teljesítményt, a kisütés időtartamát, a ciklus élettartamát, a hatékonyságot, a biztonságot és az életciklus költségeit, hogy megfeleljenek a konkrét projektkövetelményeknek.

Mi az akkumulátoros energiatároló rendszer (BESS)?

A akkumulátoros energiatároló rendszer (BESS) egy olyan technológia, amely újratölthető akkumulátorokban tárolja az elektromos energiát, és szükség esetén felszabadítja. Lehetővé teszi a napelemekből, szélturbinákból vagy a hálózatból előállított villamos energia tárolását későbbi felhasználás céljából.

Például egy kereskedelmi létesítmény feltöltheti BESS rendszerét alacsony villamosenergia-igényű időszakokban, és lemerítheti csúcsidőben, hogy csökkentse az energiaköltségeket.

Egy tipikus BESS több egymással összekapcsolt komponenst tartalmaz:

• Akkumulátorkezelő rendszer (BMS): Figyeli az akkumulátor feszültségét, hőmérsékletét, áramát és működési feltételeit.
• Teljesítményátalakító rendszer (PCS): Lehetővé teszi a kétirányú áramátalakítást az akkumulátor egyenáramú rendszere és a váltakozó áramú hálózat vagy terhelés között, miközben a rendszerkövetelményeknek megfelelően szabályozza a töltési és kisütési teljesítményt.
• Energiagazdálkodási rendszer (EMS): Koordinálja a töltést, a kisütést és az energiaelosztást a működési követelményeknek megfelelően.
• Hőgazdálkodási rendszer: Szabályozza az akkumulátor hőmérsékletét léghűtés vagy folyadékhűtés segítségével.

Az akkumulátoros energiatároló rendszereket (BESS) két fő módon lehet osztályozni: akkumulátor kémia és rendszerkonfiguráció szerint. A kémia alapú kategóriák közé tartoznak a lítium-ion, ólom-savas, áramlási, nátrium-ion és nátrium-kén akkumulátorok, amelyek mindegyike eltérő működési jellemzőkkel rendelkezik.

A konfiguráción alapuló kategóriák, például a C&I ESS szekrények, a konténeres BESS, a lakossági ESS és a mobil ESS leírják a rendszer csomagolását, üzembe helyezését és használatát. Ez a két osztályozási módszer inkább kiegészíti egymást, semmint felcserélhető.

Melyek az akkumulátoros energiatároló rendszerek fő típusai?

Az akkumulátoros energiatároló rendszerek fő típusai közé tartoznak a lítium-ion-, ólom-savas, áramlásos és nátrium-alapú akkumulátorok. Mindegyik technológia más-más tulajdonságokkal rendelkezik, amelyek befolyásolják a kereskedelmi, ipari és közüzemi méretű projektekhez való alkalmasságát.

1. Lítium-ion akkumulátoros energiatároló rendszerek

A lítium-ion akkumulátorokat széles körben használják helyhez kötött energiatárolásban, az LFP (lítium-vas-foszfát) és az NMC (nikkel-mangán-kobalt) pedig a gyakran tárgyalt kémiák közé tartozik.

Az LFP kémia jó termikus stabilitást, kobaltmentes katódösszetételt és hosszú élettartamot kínál. Ezek a jellemzők teszik az LFP-t népszerű választássá kereskedelmi épületek, gyárak és napenergia-tárolási projektek számára.

Az NMC akkumulátorok általában nagyobb gravimetrikus energiasűrűséget kínálnak, mint az LFP akkumulátorok, így széles körben használják olyan alkalmazásokban, ahol a súly és a hely fontos szempont, például elektromos járművek. Az LFP akkumulátorok általában jobb hőstabilitást biztosítanak, és hosszabb élettartamot biztosítanak hasonló működési feltételek mellett.

2. Ólom-savas akkumulátoros energiatároló rendszerek

Az ólom-sav rendszerek hagyományos akkumulátortechnológiát képviselnek, több évtizedes terepi használattal. Elsődleges előnyük az alacsony előzetes beszerzési költség.

Az ólom-savas akkumulátorok azonban általában alacsonyabb energiasűrűséggel és rövidebb élettartammal rendelkeznek, mint a lítium-ion akkumulátorok, különösen gyakori mély ciklusok esetén. Általában UPS-rendszerekben, tartalék tápellátásban és bizonyos helyhez kötött tárolási alkalmazásokban használják őket, de ezek a korlátozások kevésbé alkalmasak intenzív napi energiatárolásra.

3. Flow akkumulátoros energiatároló rendszerek

Az áramlási akkumulátorok külső tartályokban tárolt folyékony elektrolitokban tárolják az energiát, amelyeket egy membránt tartalmazó cellakötegben keringenek. Az áramlási akkumulátoroknál a teljesítménykapacitást elsősorban a cellaköteg mérete és konfigurációja határozza meg, míg az energiakapacitás elsősorban az elektrolit térfogatától és koncentrációjától függ.

Ez az elválasztás az áramlási akkumulátorokat alkalmassá teszi hosszú távú energiatárolásra, a kisülési időtartamot a rendszer energiakapacitása és teljesítménye határozza meg.

A bonyolult szivattyús infrastruktúra, a rendszeres karbantartási igények és a nagy telepítési helyigény azonban korlátozza alkalmazásukat a szűkös ipari telephelyeken.

4. Nátrium alapú akkumulátoros energiatároló rendszerek

A nátrium-ion és a nátrium-kén akkumulátorok nátrium-alapú anyagokat használnak, de eltérően működnek. A nátrium-ion akkumulátorok a nátriumionok elektródák közötti mozgásával tárolják az energiát, míg a hagyományos nátrium-kén akkumulátorok nátriumot és ként használnak aktív anyagként, és magas hőmérsékleten működnek. Működési körülményeik és alkalmazásaik technológiánként eltérőek.

Mik a különböző BESS konfigurációk az energiatárolási projektekhez?

Az akkumulátorok kémiáján túl a BESS telepítéseit fizikai tervezés és telepítési skála szerint osztályozzák. Az alapvető rendszerarchitektúra határozza meg, hogy a berendezések milyen könnyen telepíthetők, karbantarthatók és idővel skálázhatók.

1. Kereskedelmi és ipari ESS szekrények

Kereskedelmi és ipari (C&I) ESS szekrények az akkumulátormodulokat és a támogató berendezéseket egy viszonylag kompakt házban kombinálni.

Kivitelüktől függően ezek a szekrények integrálhatják a PCS-t, a BMS-t, az EMS-t, a hűtőberendezéseket és a tűzvédelmi alkatrészeket.

A gyakori alkalmazások a következők:

• Csúcsborotválkozás és áramigény-kezelés.
• Napelemes fotovoltaikus energiatárolás.
• EV töltési terhelés kezelése.
• Tartalék áramellátás kereskedelmi és ipari létesítményekhez.

Integrált felépítésük praktikussá teszi gyárakban, kereskedelmi épületekben és más, korlátozott beépítési hellyel rendelkező telephelyeken.

2. Konténeres BESS

A konténeres BESS megoldások nagy kapacitású akkumulátorrendszereket csomagolnak szállítható konténerszerkezetekbe.

Ezeket a rendszereket általában közüzemi méretű megújuló energia projektekben, ipari parkokban és megawattóra szintű tárolást igénylő hálózattámogatási alkalmazásokban alkalmazzák.

Moduláris felépítésük lehetővé teszi a fejlesztők számára, hogy több egységet kombináljanak, hogy megfeleljenek a nagyobb projektkövetelményeknek, az elektromos tervezés és a helyszíni korlátok függvényében.

3. Lakossági és mobil BESS

Lakossági BESS A konfigurációk általában kisebb rendszerek, amelyeket háztartási napenergia-tárolásra, elektromos önfogyasztásra és tartalék áramellátásra terveztek.

A mobil BESS megoldások előnyben részesítik a szállíthatóságot, és kiszolgálhatnak ideiglenes építkezéseket, rendezvényeket vagy olyan helyeket, ahol rugalmas energiaelhelyezésre van szükség.

Hogyan válasszuk ki a megfelelő akkumulátor-energia-tároló rendszert projektjéhez

A megfelelő BESS kiválasztása megköveteli a műszaki teljesítmény értékelését az üzemeltetési követelmények és a hosszú távú költségek mellett.

1. Határozza meg az energiakapacitást és a névleges teljesítményt

Az energiakapacitás kWh-ban vagy MWh-ban mérve azt jelzi, hogy egy akkumulátor mennyi energiát képes tárolni. A kW-ban vagy MW-ban mért névleges teljesítmény azt írja le, hogy a rendszer milyen gyorsan képes energiát leadni vagy elnyelni.

Például egy 2 MW/4 MWh BESS névleges kisülési ideje körülbelül két óra névleges teljesítmény mellett. A tényleges használati időtartam a kisülési határoktól, az átalakítási veszteségektől, az üzemi feltételektől és a rendszer kialakításától függ.

2. Értékelje az akkumulátor teljesítményét

Az akkumulátor teljesítménye befolyásolja a hosszú távú működést és a projekt gazdaságosságát.

A fontos mutatók a következők:

• Ciklusi élet: A meghatározott vizsgálati körülmények között elérhető töltési-kisütési ciklusok száma.
• Kisülési mélység (DoD): A kisütés során felhasznált akkumulátorkapacitás százalékos aránya.
• Oda-vissza hatékonyság: A tárolás után visszanyert bemeneti energia aránya.
• Degradáció: A hasznosítható kapacitás fokozatos csökkenése az idő múlásával.

A napi kerékpározást igénylő projekteknél különös figyelmet kell fordítani a várható minőségromlásra és a garanciális feltételekre.

3. Értékelje a biztonságot és a hőkezelést

A BESS biztonsága az akkumulátor kémiájától, az elektromos védelemtől, a hőkezeléstől és a rendszerszintű tervezéstől függ. Értékelje a hőmérséklet-felügyeletet, a tűzérzékelést és -oltást, a vészleállítási funkciókat és az alkalmazandó biztonsági szabványokat.

A kültéri rendszerek esetében a környezetvédelmi besorolások és az üzemi hőmérsékleti határértékek is fontosak. A folyadékhűtés támogathatja a hőmérséklet-szabályozást nagy akkumulátoregységekben, de hatékonysága a rendszer kialakításától függ.

4. Hasonlítsa össze a teljes életciklus-költséget

A kezdeti vételár a pénzügyi képnek csak egy részét adja.

A projektfejlesztőknek figyelembe kell venniük a telepítést, a kiegészítő villamosenergia-fogyasztást, a karbantartást, az akkumulátorcserét és a várható élettartamot is.

A kiegyenlített tárolási költségek értékelése segíthet összehasonlítani a különböző befektetési és működési jellemzőkkel rendelkező technológiákat.

5. Illessze a rendszert az alkalmazásához

A tervezett alkalmazásnak vezérelnie kell mind a kémiát, mind a konfiguráció kiválasztását. A C&I projektek előnyben részesíthetik a keresletkezelést és a kompakt telepítést. A közüzemi méretű projektek gyakran nagyobb kapacitást, hálózati integrációs képességeket és bővítési tervezést igényelnek.

A Wenergy LFP akkumulátoros energiatároló megoldásai

Wenergy LFP-alapú akkumulátoros energiatárolási megoldásokat kínál kereskedelmi, ipari és közüzemi alkalmazásokhoz. Termékportfóliója integrált ESS szekrényeket és konténeres rendszereket tartalmaz, amelyeket különböző projektkapacitásokhoz és működési követelményekhez terveztek.

Két reprezentatív megoldás a Stars CL289Pro és a Turtle Series 5MWh BESS Container.

1. Stars CL289Pro: Integrált C&I energiatároló

Minden az egyben konstrukciója hat akkumulátorcsomagot, egy PCS-t, folyadékhűtést, tűzvédelmet és beépített EMS-t tartalmaz.

A legfontosabb előnyök közé tartozik:

• Kompakt integráció:A hozzávetőlegesen 1588 × 1380 × 2450 mm-es szekrény méretei lehetővé teszik a telepítést helyigényes kereskedelmi és ipari projektekben.
• Hő- és biztonsági menedzsment:Folyadékhűtés, többrétegű biztonsági védelem és aeroszolos tűzoltó rendszer.
• Hosszú távú kerékpározás:A Wenergy termékspecifikációi szerint legalább 8000 ciklus meghatározott ciklusidő és 89% feletti maximális rendszerhatékonyság.

A szekrényt -30°C és 55°C közötti üzemi hőmérsékletre tervezték, 45°C feletti teljesítménycsökkentés szükséges.

Ezek a jellemzők alkalmassá teszik olyan alkalmazásokhoz, mint például a kereskedelmi csúcs borotválkozás, napelemes tárolás és elektromos járművek töltési energiagazdálkodása.

Csillagok CL289Pro

2. Turtle sorozat: konténeres tároló nagyobb projektekhez

20 méteres konténerarchitektúrája hat akkumulátorcsoportot foglal magában, amelyek mindegyike nyolc akkumulátormodult tartalmaz, valamint akkumulátorkezelést, folyadékhűtést és tűzvédelmi berendezéseket.

A legfontosabb előnyök közé tartozik:

• Nagy kapacitású integráció:MWh méretű energiatárolás szállítható konténerszerkezetben.
• Moduláris bővítés:Az akkumulátorfürt architektúra támogatja a nagyobb projektszintű konfigurációkat.
• Működési felügyelet:Az intelligens akkumulátorkezelés és kommunikációs protokollok támogatják a külső vezérlőrendszerekkel való integrációt.
• Környezetvédelem:Folyadékhűtés és IP55-ös védettség meghatározott burkolati területeken, meghatározott kivételekkel.

A rendszer meghatározott üzemi hőmérséklet-tartománya -30°C és 50°C között van (az alsó határt nem számítva), 45°C feletti leértékelés szükséges.

Nagy megújulóenergia-létesítményekhez, közüzemi szintű hálózati támogatáshoz, ipari energiagazdálkodáshoz és mikrohálózati alkalmazásokhoz tervezték.

Turtle sorozat 5MWh

Mindkét Wenergy megoldás LFP technológiát használ, de eltérő kapacitásaik és konfigurációik különböző projektkövetelményeket elégítenek ki.

Következtetés

A különböző típusú akkumulátoros energiatároló rendszerek határozott előnyöket kínálnak a teljesítményben, a költségekben és az alkalmazásokban. A megfelelő megoldás kiválasztásához ki kell értékelni az akkumulátor kémiáját, a rendszer konfigurációját, a biztonságot és a projekt követelményeit.

Érintkezés Wenergyé csapatok megfelelő lehetőségeket találni kereskedelmi, ipari és közüzemi méretű projektekhez.