Šiuolaikiniai elektros tinklai ir komerciniai įrenginiai susiduria su vis didesniais iššūkiais dėl energijos stabilumo, didėjančių energijos sąnaudų ir atsinaujinančios energijos integracijos. Akumuliatoriaus energijos kaupimo sistema (BESS) sprendžia šiuos iššūkius kaupdama pigią arba ekologišką elektros energiją ir iškraudama ją didžiausios paklausos metu. Įvairių tipų baterijų energijos kaupimo sistemų supratimas padeda energijos vadybininkams ir projektų kūrėjams pasirinkti tinkamą technologiją, atitinkančią jų veiklos poreikius.

Raktai išsinešti

• Pagrindinės BESS technologijos: Akumuliatorių energijos kaupimo sistemos apima ličio jonų, švino rūgšties, srauto, natrio jonų ir natrio sieros baterijas, kurių kiekviena turi skirtingus privalumus, apribojimus ir pritaikymą.
• Skirtingos sistemos konfigūracijos: BESS taip pat gali būti klasifikuojamos kaip C&I ESS spintos, konteinerinės BESS, gyvenamosios ESS ir mobiliosios ESS pagal jų fizinį dizainą, pajėgumus ir diegimo poreikius.
• Pagrindiniai pasirinkimo veiksniai: Norint pasirinkti tinkamą BESS, reikia įvertinti energijos talpą, galią, iškrovos trukmę, ciklo trukmę, efektyvumą, saugą ir gyvavimo ciklo išlaidas, kad atitiktų konkrečius projekto reikalavimus.

Kas yra akumuliatoriaus energijos kaupimo sistema (BESS)?

A akumuliatoriaus energijos kaupimo sistema (BESS) yra technologija, kuri kaupia elektros energiją įkraunamose baterijose ir išleidžia ją, kai reikia. Tai leidžia saugoti elektros energiją, pagamintą iš saulės baterijų, vėjo turbinų ar tinklo, kad būtų galima naudoti vėliau.

Pavyzdžiui, komercinis objektas gali įkrauti savo BESS sistemą mažo elektros poreikio laikotarpiais ir iškrauti piko valandomis, kad sumažintų energijos sąnaudas.

Įprastą BESS sudaro keli tarpusavyje susiję komponentai:

• Akumuliatoriaus valdymo sistema (BMS): Stebi akumuliatoriaus įtampą, temperatūrą, srovę ir veikimo sąlygas.
• Galios konvertavimo sistema (PCS): Įgalinamas dvikryptis maitinimo konvertavimas tarp akumuliatoriaus nuolatinės srovės sistemos ir kintamosios srovės tinklo arba apkrovos, kartu valdant įkrovimo ir iškrovimo galią pagal sistemos reikalavimus.
• Energijos valdymo sistema (EMS): Koordinuoja įkrovimą, iškrovimą ir energijos išsiuntimą pagal eksploatacinius reikalavimus.
• Šilumos valdymo sistema: Valdo akumuliatoriaus temperatūrą, naudodamas oro arba skysčio aušinimą.

Akumuliatoriaus energijos kaupimo sistemas (BESS) galima klasifikuoti dviem pagrindiniais būdais: pagal akumuliatoriaus chemiją ir pagal sistemos konfigūraciją. Chemija pagrįstos kategorijos apima ličio jonų, švino rūgšties, srauto, natrio jonų ir natrio sieros baterijas, kurių kiekviena turi skirtingas veikimo charakteristikas.

Konfigūracija pagrįstos kategorijos, pvz., C&I ESS spintelės, konteinerinės BESS, gyvenamosios paskirties ESS ir mobiliosios ESS, aprašo, kaip sistema supakuota, įdiegta ir naudojama. Šie du klasifikavimo metodai yra vienas kitą papildantys, o ne pakeičiami.

Kokie yra pagrindiniai akumuliatoriaus energijos kaupimo sistemų tipai?

Pagrindiniai akumuliatorių energijos kaupimo sistemų tipai yra ličio jonų, švino rūgšties, srauto ir natrio baterijos. Kiekviena technologija pasižymi skirtingomis savybėmis, kurios turi įtakos jos tinkamumui komerciniams, pramoniniams ir komunaliniams projektams.

1. Ličio jonų baterijų energijos kaupimo sistemos

Ličio jonų baterijos yra plačiai naudojamos stacionariai energijos kaupimui, o LFP (ličio geležies fosfatas) ir NMC (nikelio mangano kobaltas) yra vienos dažniausiai aptariamos chemijos.

LFP chemija siūlo gerą terminį stabilumą, katodo sudėtį be kobalto ir ilgą ciklo tarnavimo laiką. Dėl šių savybių LFP yra populiarus pasirinkimas komerciniams pastatams, gamykloms ir saulės energijos kaupimo projektams.

NMC baterijos paprastai pasižymi didesniu gravimetrinės energijos tankiu nei LFP baterijos, todėl jos plačiai naudojamos ten, kur svarbu atsižvelgti į svorį ir erdvę, pavyzdžiui, elektrinėse transporto priemonėse. LFP baterijos paprastai užtikrina geresnį šiluminį stabilumą ir gali užtikrinti ilgesnį veikimo laiką panašiomis eksploatavimo sąlygomis.

2. Švino rūgšties baterijų energijos kaupimo sistemos

Švino rūgšties sistemos yra tradicinė baterijų technologija, kuri naudojama dešimtmečius. Pagrindinis jų pranašumas yra maža išankstinio pirkimo kaina.

Tačiau švino rūgšties baterijos paprastai turi mažesnį energijos tankį ir trumpesnį veikimo laiką nei ličio jonų baterijos, ypač dažnai važiuojant giliai. Jie dažniausiai naudojami UPS sistemose, atsarginiame maitinimo šaltinyje ir tam tikrose stacionariose saugojimo programose, tačiau dėl šių apribojimų jie gali būti mažiau tinkami intensyviam kasdieniniam energijos kaupimui.

3. Srauto akumuliatoriaus energijos kaupimo sistemos

Srauto baterijos kaupia energiją skystuose elektrolituose, laikomuose išorinėse talpyklose, kurie cirkuliuoja per elementų krūvą, kurioje yra membrana. Srauto baterijose galios pajėgumą pirmiausia lemia elementų kamino dydis ir konfigūracija, o energijos talpa daugiausia priklauso nuo elektrolito tūrio ir koncentracijos.

Dėl šio atskyrimo srauto baterijos yra tinkamos ilgalaikiam energijos kaupimui, o išsikrovimo trukmę lemia sistemos energijos talpa ir galia.

Tačiau sudėtinga siurbimo infrastruktūra, reguliarios priežiūros poreikiai ir didelis įrengimo plotas riboja jų pritaikymą ribotos erdvės pramoninėse vietose.

4. Natrio baterijų energijos kaupimo sistemos

Natrio jonų ir natrio sieros baterijos naudoja natrio pagrindu pagamintas medžiagas, tačiau veikia skirtingai. Natrio jonų baterijos kaupia energiją per natrio jonų judėjimą tarp elektrodų, o įprastose natrio sieros baterijose kaip aktyviosios medžiagos naudojamas natris ir siera ir jos veikia aukštesnėje temperatūroje. Jų veikimo sąlygos ir pritaikymas skiriasi priklausomai nuo technologijos.

Kokios yra skirtingos BESS konfigūracijos energijos kaupimo projektams?

Be akumuliatorių chemijos, BESS įrenginiai skirstomi pagal fizinį projektavimą ir diegimo skalę. Pagrindinė sistemos architektūra nustato, kaip lengvai galima įdiegti, prižiūrėti ir pakeisti įrangą laikui bėgant.

1. Komercinės ir pramoninės ESS spintos

Komercinės ir pramoninės (C&I) ESS spintos sujungti akumuliatoriaus modulius ir pagalbinę įrangą santykinai kompaktiškame korpuse.

Priklausomai nuo jų konstrukcijos, šiose spintose gali būti integruoti PCS, BMS, EMS, aušinimo įranga ir priešgaisrinės apsaugos komponentai.

Įprastos programos apima:

• Didžiausias skutimosi ir elektros energijos poreikio valdymas.
• Saulės fotovoltinės energijos kaupimas.
• EV įkrovimo apkrovos valdymas.
• Atsarginė elektros energija komerciniams ir pramoniniams objektams.

Dėl integruotos konstrukcijos jie yra praktiški gamyklose, komerciniuose pastatuose ir kitose vietose, kuriose įrengimo erdvė yra ribota.

2. Konteineris BESS

Konteinerių BESS sprendimai supakuoja didelės talpos akumuliatorių sistemas į transportuojamų konteinerių konstrukcijas.

Šios sistemos dažniausiai diegiamos komunalinių paslaugų masto atsinaujinančios energijos projektuose, pramonės parkuose ir tinklo palaikymo programose, kurioms reikalinga megavatvalandžių saugykla.

Jų modulinė architektūra leidžia kūrėjams sujungti kelis įrenginius, kad atitiktų didesnius projekto reikalavimus, atsižvelgiant į elektros projektavimo ir vietos apribojimus.

3. Gyvenamieji ir mobilieji BESS

Gyvenamasis BESS konfigūracijos paprastai yra mažesnės sistemos, skirtos buitiniam saulės energijos kaupimui, savarankiškam elektros vartojimui ir atsarginei galiai.

Mobilieji BESS sprendimai teikia pirmenybę transportavimui ir gali aptarnauti laikinąsias statybvietes, renginius ar vietas, kuriose reikalingas lankstus energijos panaudojimas.

Kaip pasirinkti tinkamą akumuliatoriaus energijos kaupimo sistemą jūsų projektui

Norint pasirinkti tinkamą BESS, reikia įvertinti technines charakteristikas, kartu su eksploataciniais reikalavimais ir ilgalaikėmis sąnaudomis.

1. Nustatykite energijos talpą ir galios reitingą

Energijos talpa, matuojama kWh arba MWh, rodo, kiek energijos gali sukaupti akumuliatorius. Galingumas, matuojamas kW arba MW, apibūdina, kaip greitai sistema gali tiekti arba sugerti energiją.

Pavyzdžiui, 2 MW/4 MWh BESS nominali iškrovos trukmė yra maždaug dvi valandos esant vardinei galiai. Faktinė naudojimo trukmė priklauso nuo iškrovos ribų, konversijos nuostolių, veikimo sąlygų ir sistemos konstrukcijos.

2. Įvertinkite akumuliatoriaus našumą

Akumuliatoriaus našumas turi įtakos ilgalaikiam veikimui ir projekto ekonomiškumui.

Svarbūs rodikliai yra šie:

• Ciklo gyvenimas: Įkrovimo ir iškrovimo ciklų skaičius, kurį galima pasiekti nurodytomis bandymo sąlygomis.
• Iškrovimo gylis (DoD): Iškrovimo metu sunaudotos akumuliatoriaus talpos procentas.
• Efektyvumas kelionėse: Po saugojimo atgauta įvesties energijos dalis.
• Degradacija: Laipsniškas naudingo pajėgumo mažėjimas laikui bėgant.

Projektuose, kuriems reikalingas kasdienis važiavimas dviračiu, ypatingas dėmesys turėtų būti skiriamas numatomam gedimui ir garantinėms sąlygoms.

3. Įvertinkite saugą ir šilumos valdymą

BESS sauga priklauso nuo akumuliatoriaus chemijos, elektros apsaugos, šilumos valdymo ir sistemos lygio inžinerijos. Įvertinkite temperatūros stebėjimą, gaisro aptikimą ir slopinimą, avarinio išjungimo funkcijas ir taikomus saugos standartus.

Lauko sistemoms taip pat svarbūs aplinkos apsaugos rodikliai ir darbo temperatūros ribos. Aušinimas skysčiu gali palaikyti temperatūros valdymą dideliuose akumuliatorių mazguose, tačiau jo efektyvumas priklauso nuo sistemos konstrukcijos.

4. Palyginkite visas gyvavimo ciklo išlaidas

Pradinė pirkimo kaina suteikia tik dalį finansinio vaizdo.

Projekto rengėjai taip pat turėtų atsižvelgti į įrengimą, pagalbinį elektros suvartojimą, priežiūrą, baterijų keitimą ir numatomą tarnavimo laiką.

Įvertinus išlygintą saugojimo kainą, galima palyginti technologijas su skirtingomis investicinėmis ir eksploatacinėmis savybėmis.

5. Suderinkite sistemą su savo programa

Numatyta programa turėtų vadovautis ir chemijos, ir konfigūracijos pasirinkimu. C&I projektuose pirmenybė gali būti teikiama paklausos valdymui ir kompaktiškam diegimui. Komunalinių paslaugų masto projektams dažnai reikia didesnių pajėgumų, tinklo integravimo galimybių ir plėtros planavimo.

Wenergy LFP baterijų energijos saugojimo sprendimai

Wenergy teikia LFP pagrindu sukurtus akumuliatorių energijos kaupimo sprendimus komerciniams, pramoniniams ir komunaliniams tikslams. Jo produktų portfelyje yra integruotos ESS spintos ir konteinerinės sistemos, skirtos įvairiems projektų pajėgumams ir veiklos reikalavimams.

Du tipiški sprendimai yra Stars CL289Pro ir Turtle Series 5MWh BESS konteineris.

1. Stars CL289Pro: Integruota C&I energijos saugykla

Jo „viskas viename“ konstrukcija apima šešis akumuliatorių blokus, PCS, aušinimą skysčiu, apsaugą nuo gaisro ir įmontuotą EMS.

Pagrindiniai pranašumai apima:

• Kompaktiška integracija:Apytiksliai 1588 × 1380 × 2450 mm spintelės matmenys palaiko montavimą erdviuose komerciniuose ir pramoniniuose projektuose.
• Šiluminis ir saugos valdymas:Aušinimas skysčiu, daugiasluoksnė saugos apsauga ir aerozolinė gaisro gesinimo sistema.
• Ilgalaikis važiavimas dviračiu:Nurodytas mažiausiai 8 000 ciklų ciklo trukmė ir maksimalus sistemos efektyvumas viršija 89%, pagal Wenergy gaminio specifikacijas.

Spintelė skirta darbo temperatūrai nuo -30°C iki 55°C, kai reikia sumažinti galią virš 45°C.

Dėl šių savybių jis tinkamas tokioms reikmėms kaip komercinis skutimasis, saulės energijos kaupimas ir EV įkrovimo energijos valdymas.

Žvaigždės CL289Pro

2. Vėžlių serija: talpykla didesniems projektams

Jo 20 pėdų konteinerio architektūra apima šešias akumuliatorių grupes, kurių kiekvienoje yra aštuoni akumuliatorių moduliai, kartu su akumuliatoriaus valdymu, aušinimo skysčiais ir priešgaisrine įranga.

Pagrindiniai pranašumai apima:

• Didelės talpos integracija:MWh masto energijos kaupimas transportuojamoje konteinerio konstrukcijoje.
• Modulinis išplėtimas:Akumuliatoriaus klasterio architektūra palaiko didesnes projekto lygio konfigūracijas.
• Veiklos stebėjimas:Išmanūs baterijų valdymo ir ryšio protokolai palaiko integraciją su išorinėmis valdymo sistemomis.
• Aplinkos apsauga:Aušinimas skysčiu ir IP55 apsauga nurodytoms atitvarų sritims, su nustatytomis išimtimis.

Sistema turi nurodytą darbinės temperatūros diapazoną nuo -30°C iki 50°C (neįskaitant apatinės ribos), o sumažinimas reikalingas virš 45°C.

Jis skirtas dideliems atsinaujinančios energijos įrenginiams, komunalinio tinklo palaikymui, pramonės energijos valdymui ir mikrotinklo programoms.

Vėžlių serija 5MWh

Abiejuose „Wenergy“ sprendimuose naudojama LFP technologija, tačiau skirtinga jų talpa ir konfigūracija atitinka skirtingus projekto reikalavimus.

Išvada

Įvairių tipų baterijų energijos kaupimo sistemos turi skirtingus našumo, kainos ir taikymo pranašumus. Norint pasirinkti tinkamą sprendimą, reikia įvertinti akumuliatoriaus chemiją, sistemos konfigūraciją, saugą ir projekto reikalavimus.

Susisiekite Wenergy's komandos rasti tinkamų variantų komerciniams, pramoniniams ir komunaliniams projektams.