Nowoczesne sieci elektryczne i obiekty komercyjne stoją przed rosnącymi wyzwaniami związanymi ze stabilnością zasilania, rosnącymi kosztami energii i integracją odnawialnych źródeł energii. System magazynowania energii akumulatorowej (BESS) pozwala sprostać tym wyzwaniom poprzez magazynowanie taniej lub ekologicznej energii elektrycznej i rozładowywanie jej w godzinach szczytu. Zrozumienie różnych typów akumulatorowych systemów magazynowania energii pomaga menedżerom ds. energii i wykonawcom projektów wybrać technologię odpowiednią do ich potrzeb operacyjnych.

Kluczowe dania na wynos

• Główne technologie BESS: Bateryjne systemy magazynowania energii obejmują akumulatory litowo-jonowe, kwasowo-ołowiowe, przepływowe, sodowo-jonowe i sodowo-siarkowe, każdy z odrębnymi zaletami, ograniczeniami i zastosowaniami.
• Różne konfiguracje systemu: BESS można również podzielić na szafy C&I ESS, kontenerowe BESS, mieszkalne ESS i mobilne ESS w oparciu o ich fizyczną konstrukcję, pojemność i potrzeby wdrożeniowe.
• Kluczowe czynniki wyboru: Wybór odpowiedniego BESS wymaga oceny pojemności energetycznej, mocy znamionowej, czasu rozładowania, żywotności cyklu, wydajności, bezpieczeństwa i kosztów cyklu życia, aby dopasować je do konkretnych wymagań projektu.

Co to jest system magazynowania energii akumulatorowej (BESS)?

A system magazynowania energii akumulatorowej (BESS) to technologia, która magazynuje energię elektryczną w akumulatorach i uwalnia ją w razie potrzeby. Umożliwia magazynowanie energii elektrycznej wytworzonej z paneli słonecznych, turbin wiatrowych lub sieci do późniejszego wykorzystania.

Na przykład obiekt komercyjny może ładować swój system BESS w okresach niskiego zapotrzebowania na energię elektryczną i rozładowywać go w godzinach szczytu, aby pomóc w obniżeniu kosztów energii.

Typowy BESS składa się z kilku połączonych ze sobą komponentów:

• System zarządzania baterią (BMS): Monitoruje napięcie, temperaturę, prąd i warunki pracy akumulatora.
• System konwersji mocy (PCS): Umożliwia dwukierunkową konwersję mocy pomiędzy systemem prądu stałego akumulatora a siecią prądu przemiennego lub obciążeniem, jednocześnie kontrolując moc ładowania i rozładowywania zgodnie z wymaganiami systemu.
• System zarządzania energią (EMS): Koordynuje ładowanie, rozładowywanie i wysyłanie energii zgodnie z wymaganiami operacyjnymi.
• System zarządzania temperaturą: Kontroluje temperaturę akumulatora za pomocą chłodzenia powietrzem lub chłodzenia cieczą.

Bateryjne systemy magazynowania energii (BESS) można klasyfikować na dwa główne sposoby: według składu chemicznego baterii i konfiguracji systemu. Kategorie oparte na chemii obejmują akumulatory litowo-jonowe, kwasowo-ołowiowe, przepływowe, sodowo-jonowe i sodowo-siarkowe, każdy o innej charakterystyce operacyjnej.

Kategorie oparte na konfiguracji, takie jak szafy C&I ESS, kontenerowy BESS, mieszkaniowy ESS i mobilny ESS, opisują sposób pakowania, wdrażania i użytkowania systemu. Te dwie metody klasyfikacji raczej się uzupełniają niż wymienne.

Jakie są główne typy akumulatorowych systemów magazynowania energii?

Główne typy akumulatorowych systemów magazynowania energii obejmują akumulatory litowo-jonowe, kwasowo-ołowiowe, przepływowe i sodowe. Każda technologia ma inne cechy, które wpływają na jej przydatność w projektach komercyjnych, przemysłowych i użyteczności publicznej.

1. Systemy magazynowania energii w akumulatorach litowo-jonowych

Baterie litowo-jonowe są szeroko stosowane w stacjonarnych magazynach energii, a do powszechnie omawianych substancji chemicznych zaliczają się LFP (fosforan litowo-żelazowy) i NMC (niklowo-manganowo-kobaltowy).

Chemia LFP zapewnia dobrą stabilność termiczną, skład katod niezawierający kobaltu i długi cykl życia. Te cechy sprawiają, że LFP jest popularnym wyborem w przypadku budynków komercyjnych, fabryk i projektów magazynowania energii słonecznej.

Akumulatory NMC generalnie oferują wyższą grawimetryczną gęstość energii niż akumulatory LFP, co czyni je szeroko stosowanymi w zastosowaniach, w których ważne są waga i przestrzeń, np. w pojazdach elektrycznych. Akumulatory LFP zazwyczaj zapewniają lepszą stabilność termiczną i mogą oferować dłuższy cykl życia w porównywalnych warunkach pracy.

2. Systemy magazynowania energii w akumulatorach kwasowo-ołowiowych

Systemy kwasowo-ołowiowe reprezentują tradycyjną technologię akumulatorów stosowaną od kilkudziesięciu lat w terenie. Ich podstawową zaletą jest niski koszt zakupu.

Jednakże akumulatory kwasowo-ołowiowe mają na ogół niższą gęstość energii i krótszy cykl życia niż akumulatory litowo-jonowe, szczególnie w przypadku częstych głębokich cykli. Są powszechnie stosowane w systemach UPS, źródłach zasilania rezerwowego i wybranych stacjonarnych zastosowaniach związanych z magazynowaniem, ale te ograniczenia mogą sprawić, że będą mniej przydatne do intensywnego, codziennego magazynowania energii.

3. Systemy magazynowania energii w akumulatorach przepływowych

Baterie przepływowe magazynują energię w ciekłych elektrolitach przechowywanych w zewnętrznych zbiornikach, które przepływają przez stos ogniw zawierający membranę. W akumulatorach przepływowych pojemność elektryczna zależy przede wszystkim od wielkości i konfiguracji stosu ogniw, natomiast pojemność energetyczna zależy głównie od objętości i stężenia elektrolitu.

Ta separacja sprawia, że akumulatory przepływowe nadają się do długotrwałego magazynowania energii, a czas rozładowania zależy od pojemności energetycznej i mocy znamionowej systemu.

Jednakże złożona infrastruktura pompowa, potrzeby regularnej konserwacji i duża powierzchnia instalacji ograniczają ich zastosowanie w obiektach przemysłowych o ograniczonej przestrzeni.

4. Systemy magazynowania energii w bateriach sodowych

Zarówno baterie sodowo-jonowe, jak i sodowo-siarkowe wykorzystują materiały na bazie sodu, ale działają inaczej. Baterie sodowo-jonowe magazynują energię poprzez ruch jonów sodu pomiędzy elektrodami, podczas gdy konwencjonalne baterie sodowo-siarkowe wykorzystują sód i siarkę jako materiały aktywne i działają w podwyższonych temperaturach. Warunki ich pracy i zastosowania różnią się w zależności od technologii.

Jakie są różne konfiguracje BESS dla projektów magazynowania energii?

Oprócz składu chemicznego akumulatorów instalacje BESS są podzielone na kategorie według projektu fizycznego i skali wdrożenia. Podstawowa architektura systemu określa łatwość instalacji, konserwacji i skalowania sprzętu w miarę upływu czasu.

1. Komercyjne i przemysłowe szafy ESS

Komercyjne i przemysłowe (C&I) szafy ESS łączą moduły akumulatorowe i sprzęt pomocniczy w stosunkowo kompaktowej obudowie.

W zależności od konstrukcji, szafy te mogą integrować elementy PCS, BMS, EMS, urządzenia chłodnicze i elementy przeciwpożarowe.

Typowe aplikacje obejmują:

• Zarządzanie szczytami i zapotrzebowaniem na energię elektryczną.
• Magazynowanie energii fotowoltaicznej.
• Zarządzanie obciążeniem ładowania pojazdów elektrycznych.
• Zasilanie rezerwowe dla obiektów komercyjnych i przemysłowych.

Ich zintegrowana konstrukcja sprawia, że są praktyczne w fabrykach, budynkach komercyjnych i innych miejscach o ograniczonej przestrzeni instalacyjnej.

2. Kontenerowy BESS

Kontenerowe rozwiązania BESS obejmują systemy akumulatorów o dużej pojemności w przenośnych konstrukcjach kontenerowych.

Systemy te są powszechnie stosowane w projektach energii odnawialnej na skalę użyteczności publicznej, w parkach przemysłowych i zastosowaniach wspierających sieć wymagających magazynowania na poziomie megawatogodzin.

Ich modułowa architektura umożliwia deweloperom łączenie wielu jednostek w celu spełnienia wymagań większych projektów, z zastrzeżeniem projektu elektrycznego i ograniczeń miejsca.

3. Mieszkalny i mobilny BESS

Mieszkaniowy BESS konfiguracje to na ogół mniejsze systemy przeznaczone do magazynowania energii słonecznej w gospodarstwach domowych, własnego zużycia energii elektrycznej i zasilania rezerwowego.

Mobilne rozwiązania BESS kładą nacisk na możliwość transportu i mogą obsługiwać tymczasowe place budowy, wydarzenia lub lokalizacje wymagające elastycznego rozmieszczenia zasilania.

Jak wybrać odpowiedni system magazynowania energii akumulatorowej dla swojego projektu

Wybór odpowiedniego BESS wymaga oceny parametrów technicznych, wymagań operacyjnych i kosztów długoterminowych.

1. Określ pojemność energetyczną i moc znamionową

Pojemność energetyczna, mierzona w kWh lub MWh, wskazuje, ile energii może zmagazynować akumulator. Moc znamionowa, mierzona w kW lub MW, opisuje, jak szybko system może dostarczyć lub pochłonąć energię.

Na przykład BESS o mocy 2 MW/4 MWh ma nominalny czas rozładowania przy mocy znamionowej wynoszący około dwóch godzin. Rzeczywisty czas użytkowania zależy od limitów rozładowania, strat konwersji, warunków pracy i projektu systemu.

2. Oceń wydajność baterii

Wydajność baterii wpływa na długoterminową eksploatację i ekonomikę projektu.

Ważne wskaźniki obejmują:

• Życie rowerowe: Liczba cykli ładowania i rozładowania osiągalna w określonych warunkach testowych.
• Głębokość rozładowania (DoD): Procent pojemności baterii wykorzystanej podczas rozładowywania.
• Wydajność w obie strony: Udział energii wejściowej odzyskanej po magazynowaniu.
• Degradacja: Stopniowe zmniejszanie się pojemności użytkowej w czasie.

Projekty wymagające codziennej jazdy na rowerze powinny zwracać szczególną uwagę na przewidywaną degradację i warunki gwarancji.

3. Oceń bezpieczeństwo i zarządzanie temperaturą

Bezpieczeństwo BESS zależy od składu chemicznego baterii, ochrony elektrycznej, zarządzania temperaturą i inżynierii na poziomie systemu. Oceń monitorowanie temperatury, wykrywanie i tłumienie pożaru, funkcje wyłączania awaryjnego i obowiązujące standardy bezpieczeństwa.

W przypadku systemów zewnętrznych ważne są również parametry ochrony środowiska i dopuszczalne temperatury robocze. Chłodzenie cieczą może wspomagać kontrolę temperatury w dużych zespołach akumulatorów, ale jego skuteczność zależy od projektu systemu.

4. Porównaj całkowite koszty cyklu życia

Początkowa cena zakupu przedstawia jedynie część obrazu finansowego.

Twórcy projektu powinni również wziąć pod uwagę instalację, zużycie dodatkowej energii elektrycznej, konserwację, wymianę baterii i oczekiwaną żywotność.

Ocena uśrednionego kosztu przechowywania może pomóc w porównaniu technologii o różnych charakterystykach inwestycyjnych i operacyjnych.

5. Dopasuj system do swojej aplikacji

Zamierzone zastosowanie powinno kierować zarówno wyborem składu chemicznego, jak i konfiguracją. W projektach C&I priorytetem może być zarządzanie popytem i kompaktowa instalacja. Projekty na skalę użyteczności publicznej często wymagają większych wydajności, możliwości integracji z siecią i planowania rozbudowy.

Rozwiązania magazynowania energii LFP firmy Wenergy

Energia dostarcza rozwiązania w zakresie magazynowania energii oparte na akumulatorach LFP do zastosowań komercyjnych, przemysłowych i na skalę użyteczności publicznej. Portfolio produktów obejmuje zintegrowane szafy ESS i systemy kontenerowe zaprojektowane z myślą o różnych wydajnościach projektów i wymaganiach operacyjnych.

Dwa reprezentatywne rozwiązania to kontener BESS Stars CL289Pro i Turtle Series 5MWh.

1. Stars CL289Pro: Zintegrowane magazynowanie energii C&I

Jego konstrukcja typu „wszystko w jednym” obejmuje sześć zestawów akumulatorów, PCS, chłodzenie cieczą, ochronę przeciwpożarową i wbudowany moduł EMS.

Kluczowe zalety to:

• Kompaktowa integracja:Wymiary szafki wynoszące około 1588 × 1380 × 2450 mm ułatwiają instalację w projektach komercyjnych i przemysłowych, które ograniczają przestrzeń.
• Zarządzanie temperaturą i bezpieczeństwem:Chłodzenie cieczą, wielowarstwowa ochrona bezpieczeństwa i aerozolowy system tłumienia pożaru.
• Długotrwała jazda na rowerze:Określony cykl życia wynoszący co najmniej 8000 cykli i maksymalna wydajność systemu powyżej 89%, zgodnie ze specyfikacjami produktu Wenergy.

Szafa jest zaprojektowana do pracy w temperaturach od -30°C do 55°C, przy czym wymagane jest obniżenie mocy powyżej 45°C.

Te cechy sprawiają, że nadaje się do zastosowań takich jak komercyjne golenie szczytu, magazynowanie energii słonecznej i zarządzanie energią podczas ładowania pojazdów elektrycznych.

Gwiazdy CL289Pro

2. Seria Turtle: Kontenerowe przechowywanie dla większych projektów

Architektura kontenera o długości 20 stóp obejmuje sześć klastrów akumulatorów, każdy zawierający osiem modułów akumulatorowych, a także zarządzanie akumulatorami, chłodzenie cieczą i sprzęt przeciwpożarowy.

Kluczowe zalety to:

• Integracja o dużej wydajności:Magazynowanie energii w skali MWh w przenośnej konstrukcji kontenerowej.
• Rozbudowa modułowa:Architektura klastra baterii obsługuje większe konfiguracje na poziomie projektu.
• Monitorowanie operacyjne:Inteligentne protokoły zarządzania baterią i komunikacji umożliwiają integrację z zewnętrznymi systemami sterowania.
• Ochrona środowiska:Chłodzenie cieczą i stopień ochrony IP55 dla określonych obszarów obudowy, z określonymi wyjątkami.

System ma określony zakres temperatur roboczych od -30°C do 50°C (z wyłączeniem dolnej granicy), przy czym wymagane jest obniżenie wartości znamionowych powyżej 45°C.

Jest przeznaczony do dużych instalacji energii odnawialnej, obsługi sieci na skalę przemysłową, zarządzania energią przemysłową i zastosowań w mikrosieciach.

Seria Żółw 5MWh

Obydwa rozwiązania Wenergy wykorzystują technologię LFP, ale ich różne wydajności i konfiguracje odpowiadają różnym wymaganiom projektu.

Wniosek

Różne typy akumulatorowych systemów magazynowania energii oferują wyraźne zalety w zakresie wydajności, kosztów i zastosowań. Wybór odpowiedniego rozwiązania wymaga oceny składu chemicznego baterii, konfiguracji systemu, bezpieczeństwa i wymagań projektu.

Kontakt Weenergy zespoły znaleźć odpowiednie opcje dla projektów komercyjnych, przemysłowych i użyteczności publicznej.