Sodobna električna omrežja in komercialni objekti se soočajo z vedno večjimi izzivi glede stabilnosti električne energije, naraščajočih stroškov energije in integracije obnovljivih virov. Sistem za shranjevanje energije v baterijah (BESS) obravnava te izzive s shranjevanjem poceni ali zelene električne energije in njenim praznjenjem med največjim povpraševanjem. Razumevanje različnih tipov baterijskih sistemov za shranjevanje energije pomaga upravljavcem energije in razvijalcem projektov izbrati pravo tehnologijo za njihove operativne potrebe.

Ključni zaključki

• Glavne tehnologije BESS: Baterijski sistemi za shranjevanje energije vključujejo litij-ionske, svinčeno-kislinske, pretočne, natrijevo-ionske in natrijevo-žveplove baterije, od katerih ima vsaka različne prednosti, omejitve in uporabo.
• Različne konfiguracije sistema: BESS lahko kategoriziramo tudi kot omare C&I ESS, kontejnerske BESS, stanovanjske ESS in mobilne ESS glede na njihovo fizično zasnovo, zmogljivost in potrebe po uvajanju.
• Ključni dejavniki izbire: Izbira pravega BESS zahteva oceno energetske zmogljivosti, nazivne moči, trajanja praznjenja, življenjskega cikla, učinkovitosti, varnosti in stroškov življenjskega cikla, da ustrezajo specifičnim zahtevam projekta.

Kaj je baterijski sistem za shranjevanje energije (BESS)?

A baterijski sistem za shranjevanje energije (BESS) je tehnologija, ki shranjuje električno energijo v polnilne baterije in jo sprosti, ko je to potrebno. Omogoča shranjevanje električne energije, proizvedene iz sončnih kolektorjev, vetrnih turbin ali omrežja, za kasnejšo uporabo.

Na primer, komercialni objekt lahko svoj sistem BESS polni v obdobjih nizkega povpraševanja po električni energiji in ga prazni med konicami, da zmanjša stroške energije.

Tipičen BESS vključuje več med seboj povezanih komponent:

• Sistem za upravljanje baterije (BMS): Spremlja napetost baterije, temperaturo, tok in pogoje delovanja.
• Sistem za pretvorbo moči (PCS): Omogoča dvosmerno pretvorbo moči med sistemom enosmernega toka baterije in omrežjem izmeničnega toka ali obremenitvijo, medtem ko nadzoruje moč polnjenja in praznjenja v skladu s sistemskimi zahtevami.
• Sistem upravljanja z energijo (EMS): Usklajuje polnjenje, praznjenje in dispečiranje energije v skladu z operativnimi zahtevami.
• Sistem toplotnega upravljanja: Nadzoruje temperaturo baterije z zračnim ali tekočinskim hlajenjem.

Baterijski sistemi za shranjevanje energije (BESS) se lahko razvrstijo na dva glavna načina: po kemiji baterije in po konfiguraciji sistema. Kategorije, ki temeljijo na kemiji, vključujejo litij-ionske, svinčeno-kislinske, pretočne, natrijevo-ionske in natrijevo-žveplove baterije, od katerih ima vsaka svoje značilnosti delovanja.

Kategorije, ki temeljijo na konfiguraciji, kot so omare C&I ESS, kontejnerski BESS, stanovanjski ESS in mobilni ESS, opisujejo, kako je sistem pakiran, nameščen in uporabljen. Ti dve metodi razvrščanja se dopolnjujeta in ne zamenljiva.

Katere so glavne vrste baterijskih sistemov za shranjevanje energije?

Glavne vrste baterijskih sistemov za shranjevanje energije vključujejo litij-ionske, svinčeno-kislinske, pretočne in natrijeve baterije. Vsaka tehnologija ponuja različne značilnosti, ki vplivajo na njeno primernost za komercialne, industrijske in komunalne projekte.

1. Litij-ionski akumulatorski sistemi za shranjevanje energije

Litij-ionske baterije se pogosto uporabljajo v stacionarnem shranjevanju energije, pri čemer sta LFP (litijev železov fosfat) in NMC (nikelj-mangan-kobalt) med pogosto obravnavanimi kemikalijami.

LFP kemija ponuja dobro toplotno stabilnost, sestavo katode brez kobalta in dolgo življenjsko dobo. Zaradi teh značilnosti je LFP priljubljena izbira za poslovne zgradbe, tovarne in projekte za shranjevanje sončne energije.

Baterije NMC na splošno nudijo višjo gravimetrično gostoto energije kot baterije LFP, zaradi česar se pogosto uporabljajo v aplikacijah, kjer sta teža in prostor pomembna dejavnika, kot so električna vozila. Baterije LFP običajno zagotavljajo boljšo toplotno stabilnost in lahko ponudijo daljšo življenjsko dobo v primerljivih pogojih delovanja.

2. Sistemi za shranjevanje energije svinčeno-kislinskih baterij

Svinčeno-kislinski sistemi predstavljajo tradicionalno baterijsko tehnologijo z desetletji uporabe na terenu. Njihova glavna prednost so nizki začetni stroški nakupa.

Vendar imajo svinčeno-kislinske baterije na splošno nižjo energijsko gostoto in krajšo življenjsko dobo kot litij-ionske baterije, zlasti pri pogostem globokem cikliranju. Običajno se uporabljajo v sistemih UPS, rezervnem napajanju in izbranih stacionarnih aplikacijah za shranjevanje, vendar so zaradi teh omejitev lahko manj primerni za intenzivno dnevno shranjevanje energije.

3. Pretočni akumulatorski sistemi za shranjevanje energije

Pretočne baterije shranjujejo energijo v tekočih elektrolitih, shranjenih v zunanjih rezervoarjih, ki krožijo skozi sklop celic, ki vsebuje membrano. Pri pretočnih baterijah je močna zmogljivost v prvi vrsti določena z velikostjo in konfiguracijo celicnega sklada, medtem ko je energetska zmogljivost odvisna predvsem od prostornine in koncentracije elektrolita.

Zaradi te ločitve so pretočne baterije primerne za dolgotrajno shranjevanje energije, pri čemer je čas praznjenja določen z energijsko zmogljivostjo in nazivno močjo sistema.

Vendar kompleksna črpalna infrastruktura, potrebe po rednem vzdrževanju in velik odtis namestitve omejujejo njihovo uporabo v prostorsko omejenih industrijskih območjih.

4. Baterijski sistemi za shranjevanje energije na osnovi natrija

Natrijeve ionske in natrijevo-žveplove baterije uporabljajo materiale na osnovi natrija, vendar delujejo drugače. Natrijeve ionske baterije shranjujejo energijo s premikanjem natrijevih ionov med elektrodami, medtem ko običajne natrijevo-žveplove baterije uporabljajo natrij in žveplo kot aktivna materiala in delujejo pri povišanih temperaturah. Njihovi pogoji delovanja in uporaba se razlikujejo glede na tehnologijo.

Katere so različne konfiguracije BESS za projekte shranjevanja energije?

Poleg kemije baterij so instalacije BESS razvrščene glede na fizično zasnovo in obseg uvajanja. Osrednja sistemska arhitektura določa, kako preprosto je mogoče opremo namestiti, vzdrževati in prilagajati skozi čas.

1. Komercialne in industrijske omare ESS

Komercialne in industrijske (C&I) ESS omare združiti baterijske module in podporno opremo v razmeroma kompaktnem ohišju.

Odvisno od njihove zasnove lahko te omare integrirajo PCS, BMS, EMS, hladilno opremo in komponente protipožarne zaščite.

Skupne aplikacije vključujejo:

• Britje ob konicah in upravljanje povpraševanja po električni energiji.
• Sončni fotovoltaični hranilnik energije.
• Upravljanje obremenitve polnjenja EV.
• Rezervno napajanje za komercialne in industrijske objekte.

Zaradi integrirane konstrukcije so praktični za tovarne, poslovne zgradbe in druga mesta z omejenim prostorom za namestitev.

2. Kontejnerski BESS

Kontejnerske rešitve BESS združujejo visokozmogljive baterijske sisteme v premičnih kontejnerskih strukturah.

Ti sistemi se običajno uporabljajo v projektih obnovljivih virov energije, industrijskih parkih in aplikacijah za podporo omrežij, ki zahtevajo shranjevanje na ravni megavatnih ur.

Njihova modularna arhitektura omogoča razvijalcem, da združijo več enot, da izpolnijo zahteve večjega projekta, ob upoštevanju električnih načrtov in omejitev lokacije.

3. Stanovanjski in mobilni BESS

Stanovanjski BESS konfiguracije so na splošno manjši sistemi, zasnovani za shranjevanje sončne energije v gospodinjstvih, lastno porabo električne energije in rezervno napajanje.

Mobilne rešitve BESS dajejo prednost transportnosti in lahko služijo začasnim gradbiščam, dogodkom ali lokacijam, ki zahtevajo prilagodljivo uporabo električne energije.

Kako izbrati pravi akumulatorski sistem za shranjevanje energije za vaš projekt

Izbira ustreznega BESS zahteva oceno tehnične učinkovitosti skupaj z operativnimi zahtevami in dolgoročnimi stroški.

1. Določite energijsko zmogljivost in nazivno moč

Energetska zmogljivost, merjena v kWh ali MWh, označuje, koliko energije lahko shrani baterija. Nazivna moč, merjena v kW ali MW, opisuje, kako hitro lahko sistem odda ali absorbira energijo.

Na primer, BESS z močjo 2 MW/4 MWh ima nazivno trajanje praznjenja približno dve uri pri nazivni moči. Dejansko uporabno trajanje je odvisno od mejnih vrednosti praznjenja, izgub pretvorbe, delovnih pogojev in zasnove sistema.

2. Ocenite zmogljivost baterije

Zmogljivost baterije vpliva na dolgoročno delovanje in ekonomičnost projekta.

Pomembni kazalniki vključujejo:

• Cikla življenje: Število ciklov polnjenja in praznjenja, ki jih je mogoče doseči v določenih preskusnih pogojih.
• Globina praznjenja (DoD): Odstotek porabljene zmogljivosti baterije med praznjenjem.
• Učinkovitost okroglih izletov: Delež vhodne energije, ki se obnovi po shranjevanju.
• Razgradnja: Postopno zmanjšanje uporabne zmogljivosti skozi čas.

Pri projektih, ki zahtevajo vsakodnevno kroženje, je treba posebno pozornost nameniti pričakovani degradaciji in garancijskim pogojem.

3. Ocenite varnost in upravljanje toplote

Varnost BESS je odvisna od kemije baterije, električne zaščite, toplotnega upravljanja in inženiringa na ravni sistema. Ocenite spremljanje temperature, odkrivanje in gašenje požara, funkcije zaustavitve v sili in veljavne varnostne standarde.

Pri zunanjih sistemih so pomembne tudi stopnje varovanja okolja in omejitve delovne temperature. Tekočinsko hlajenje lahko podpira nadzor temperature v velikih baterijskih sklopih, vendar je njegova učinkovitost odvisna od zasnove sistema.

4. Primerjajte skupne stroške življenjskega cikla

Začetna kupnina daje le del finančne slike.

Razvijalci projektov bi morali upoštevati tudi namestitev, pomožno porabo električne energije, vzdrževanje, zamenjavo baterije in pričakovano življenjsko dobo.

Vrednotenje izravnanih stroškov shranjevanja lahko pomaga pri primerjavi tehnologij z različnimi naložbenimi in operativnimi lastnostmi.

5. Uskladite sistem s svojo aplikacijo

Predvidena aplikacija mora voditi izbiro kemije in konfiguracije. Projekti C&I lahko dajejo prednost upravljanju povpraševanja in kompaktni namestitvi. Projekti velikega obsega pogosto zahtevajo večje zmogljivosti, zmogljivosti integracije omrežja in načrtovanje širitve.

Wenergy LFP baterijske rešitve za shranjevanje energije

Wenergy zagotavlja rešitve za shranjevanje energije v baterijah na osnovi LFP za komercialne, industrijske in komunalne aplikacije. Njegov portfelj izdelkov vključuje integrirane omare ESS in kontejnerske sisteme, zasnovane za različne projektne zmogljivosti in operativne zahteve.

Dve reprezentativni rešitvi sta Stars CL289Pro in Turtle Series 5MWh BESS Container.

1. Stars CL289Pro: integrirano shranjevanje energije C&I

Njegova konstrukcija vse v enem vključuje šest baterijskih paketov, PCS, tekočinsko hlajenje, protipožarno zaščito in vgrajen EMS.

Glavne prednosti vključujejo:

• Kompaktna integracija:Dimenzije omare približno 1588 × 1380 × 2450 mm podpirajo vgradnjo v komercialne in industrijske projekte, ki upoštevajo prostor.
• Toplotno in varnostno upravljanje:Tekočinsko hlajenje, večslojna varnostna zaščita in aerosolni sistem za gašenje požara.
• Dolgotrajno kolesarjenje:Določena življenjska doba vsaj 8.000 ciklov in največja učinkovitost sistema nad 89 % v skladu s specifikacijami izdelka Wenergy.

Omara je zasnovana za delovne temperature od -30 °C do 55 °C, pri čemer je potrebno znižanje moči nad 45 °C.

Zaradi teh lastnosti je primeren za aplikacije, kot je komercialno britje ob konični obremenitvi, shranjevanje energije na sončno energijo in upravljanje energije pri polnjenju električnih vozil.

Zvezdice CL289Pro

2. Serija Turtle: shranjevanje v kontejnerjih za večje projekte

Njegova 20-čeveljska kontejnerska arhitektura vključuje šest baterijskih grozdov, od katerih vsaka vsebuje osem baterijskih modulov, skupaj z opremo za upravljanje baterij, tekočinsko hlajenje in protipožarno zaščito.

Glavne prednosti vključujejo:

• Visoko zmogljiva integracija:Shranjevanje energije v obsegu MWh v strukturi prenosne posode.
• Modularna razširitev:Arhitektura baterijske gruče podpira večje konfiguracije na ravni projekta.
• Operativni nadzor:Inteligentno upravljanje baterije in komunikacijski protokoli podpirajo integracijo z zunanjimi nadzornimi sistemi.
• Varstvo okolja:Tekočinsko hlajenje in zaščita IP55 za določena področja ohišja, z opredeljenimi izjemami.

Sistem ima določeno delovno temperaturno območje od -30 °C do 50 °C (brez spodnje meje), pri čemer je potrebno zmanjšanje moči nad 45 °C.

Zasnovan je za velike naprave za obnovljivo energijo, podporo omrežij v komunalnem merilu, upravljanje industrijske energije in aplikacije mikromrež.

Turtle Series 5MWh

Obe rešitvi Wenergy uporabljata tehnologijo LFP, vendar njune različne zmogljivosti in konfiguracije obravnavajo različne zahteve projekta.

Zaključek

Različni tipi baterijskih sistemov za shranjevanje energije ponujajo različne prednosti v zmogljivosti, ceni in aplikacijah. Izbira prave rešitve zahteva oceno kemije akumulatorja, sistemske konfiguracije, varnosti in projektnih zahtev.

Stik Wenergyja ekipe najti primerne možnosti za komercialne, industrijske in komunalne projekte.