Сучасні електричні мережі та комерційні об’єкти стикаються зі зростаючими проблемами, пов’язаними зі стабільністю електроенергії, зростанням вартості енергії та інтеграцією відновлюваних джерел. Система накопичення енергії акумулятора (BESS) вирішує ці проблеми, накопичуючи недорогу або екологічну електроенергію та розряджаючи її під час пікового попиту. Розуміння різних типів акумуляторних систем накопичення енергії допомагає енергоменеджерам і розробникам проектів вибрати правильну технологію для своїх операційних потреб.

Ключові висновки

• Основні технології BESS: Акумуляторні системи зберігання енергії включають літій-іонні, свинцево-кислотні, проточні, натрієво-іонні та натрієво-сірчані батареї, кожна з яких має певні переваги, обмеження та застосування.
• Різні конфігурації системи: BESS також можна класифікувати як шафи C&I ESS, контейнерні BESS, житлові ESS і мобільні ESS на основі їх фізичного дизайну, місткості та потреб у розгортанні.
• Основні фактори вибору: Вибір правильного BESS вимагає оцінки енергетичної потужності, номінальної потужності, тривалості розряду, життєвого циклу, ефективності, безпеки та витрат протягом життєвого циклу відповідно до конкретних вимог проекту.

Що таке система накопичення енергії батареї (BESS)?

A акумуляторна система накопичення енергії (BESS) це технологія, яка накопичує електричну енергію в акумуляторних батареях і вивільняє її за потреби. Це дозволяє зберігати електроенергію, вироблену від сонячних панелей, вітрових турбін або мережі, для подальшого використання.

Наприклад, комерційний об’єкт може заряджати свою систему BESS у періоди низького попиту на електроенергію та розряджати її в години пік, щоб зменшити витрати на електроенергію.

Типовий BESS включає кілька взаємопов'язаних компонентів:

• Система керування акумулятором (BMS): Контролює напругу акумулятора, температуру, силу струму та робочі умови.
• Система перетворення електроенергії (PCS): Забезпечує двонаправлене перетворення живлення між системою постійного струму батареї та мережею змінного струму або навантаженням, одночасно контролюючи потужність заряджання та розряджання відповідно до системних вимог.
• Система управління енергією (EMS): Координує зарядку, розрядку та розподіл енергії відповідно до експлуатаційних вимог.
• Система теплового управління: Контролює температуру батареї за допомогою повітряного або рідинного охолодження.

Акумуляторні системи зберігання енергії (BESS) можна класифікувати двома основними способами: за хімічним складом акумулятора та за конфігурацією системи. Категорії на основі хімії включають літій-іонні, свинцево-кислотні, проточні, натрієво-іонні та натрієво-сірчані батареї, кожна з яких має відмінні робочі характеристики.

Категорії на основі конфігурації, такі як шафи C&I ESS, BESS у контейнерах, житлові ESS і мобільні ESS, описують, як система упаковується, розгортається та використовується. Ці два методи класифікації доповнюють один одного, а не взаємозамінні.

Які основні типи акумуляторних систем накопичення енергії?

Основні типи акумуляторних систем зберігання енергії включають літій-іонні, свинцево-кислотні, проточні та натрієві батареї. Кожна технологія пропонує різні характеристики, які впливають на її придатність для комерційних, промислових і комунальних проектів.

1. Системи зберігання енергії на літій-іонних акумуляторах

Літій-іонні батареї широко використовуються в стаціонарних накопичувачах енергії, з LFP (літій-залізо-фосфатний) і NMC (нікель-марганцево-кобальтовий) серед часто обговорюваних хімікатів.

Хімія LFP забезпечує хорошу термостабільність, катодний склад без кобальту та тривалий термін служби. Ці характеристики роблять LFP популярним вибором для комерційних будівель, фабрик і проектів зберігання сонячної енергії.

Батареї NMC, як правило, забезпечують більш високу щільність енергії, ніж батареї LFP, що робить їх широко використовуваними в додатках, де вага та простір є важливими міркуваннями, наприклад, електромобілі. Батареї LFP зазвичай забезпечують кращу термічну стабільність і можуть запропонувати довший термін служби за порівнянних умов експлуатації.

2. Системи накопичення енергії свинцево-кислотних акумуляторів

Свинцево-кислотні системи представляють традиційну технологію акумуляторів, яка використовується десятиліттями. Їх головною перевагою є низька початкова вартість покупки.

Однак свинцево-кислотні батареї, як правило, мають нижчу щільність енергії та коротший термін служби, ніж літій-іонні батареї, особливо за частого глибокого циклу. Вони зазвичай використовуються в системах ДБЖ, резервному джерелі живлення та окремих стаціонарних системах зберігання, але ці обмеження можуть зробити їх менш придатними для інтенсивного щоденного зберігання енергії.

3. Системи накопичення енергії з потоковими батареями

Проточні батареї зберігають енергію в рідких електролітах, що зберігаються у зовнішніх резервуарах, які циркулюють через комірку елементів, що містить мембрану. У проточних батареях енергоємність в основному визначається розміром і конфігурацією комірок, тоді як енергетична ємність залежить головним чином від об’єму та концентрації електроліту.

Це розділення робить проточні батареї придатними для тривалого зберігання енергії, причому тривалість розряду визначається енергетичною ємністю системи та номінальною потужністю.

Однак складна насосна інфраструктура, потреби в регулярному технічному обслуговуванні та великі розміри установки обмежують їх застосування на промислових об’єктах з обмеженим простором.

4. Системи накопичення енергії на основі натрієвих батарей

Натрієво-іонні та натрієво-сірчані батареї використовують матеріали на основі натрію, але працюють по-різному. Натрієво-іонні батареї зберігають енергію за рахунок руху іонів натрію між електродами, тоді як звичайні натрієво-сірчані батареї використовують натрій і сірку як активні речовини та працюють при підвищених температурах. Умови їх експлуатації та застосування відрізняються залежно від технології.

Які різні конфігурації BESS для проектів зберігання енергії?

Окрім хімії акумуляторів, установки BESS класифікуються за фізичним дизайном і масштабом розгортання. Архітектура ядра системи визначає, наскільки легко обладнання можна встановити, обслуговувати та масштабувати з часом.

1. Комерційні та промислові шафи ESS

Комерційно-промислові (C&I) шафи ESS поєднайте модулі акумуляторів і допоміжне обладнання в відносно компактному корпусі.

Залежно від конструкції ці шафи можуть інтегрувати PCS, BMS, EMS, охолоджувальне обладнання та компоненти протипожежного захисту.

Поширені програми включають:

• Гоління в пік і керування попитом на електроенергію.
• Сонячне фотоелектричне накопичення енергії.
• Керування зарядним навантаженням електромобіля.
• Резервне живлення комерційних і промислових об'єктів.

Інтегрована конструкція робить їх практичними для фабрик, комерційних будівель та інших об’єктів з обмеженим простором для встановлення.

2. Контейнерний BESS

Контейнерні рішення BESS містять акумуляторні системи великої ємності в транспортних контейнерних конструкціях.

Ці системи зазвичай розгортаються в масштабних проектах відновлюваної енергетики, промислових парках і додатках підтримки електромереж, які вимагають накопичення на рівні мегават-годин.

Їхня модульна архітектура дозволяє розробникам об’єднувати кілька блоків, щоб задовольнити більші вимоги проекту з урахуванням електричного дизайну та обмежень на місці.

3. Житлові та мобільні BESS

Житловий BESS конфігурації, як правило, є меншими системами, призначеними для домашнього зберігання сонячної енергії, власного споживання електроенергії та резервного живлення.

Мобільні рішення BESS надають пріоритет транспортабельності та можуть обслуговувати тимчасові будівельні майданчики, заходи чи місця, де потрібне гнучке розгортання електроенергії.

Як вибрати правильну систему накопичення енергії для вашого проекту

Вибір відповідного BESS вимагає оцінки технічних характеристик разом із експлуатаційними вимогами та довгостроковими витратами.

1. Визначте енергетичну потужність і потужність

Енергоємність, виміряна в кВт-год або МВт-год, вказує, скільки енергії може зберігати батарея. Номінальна потужність, виміряна в кВт або МВт, описує, наскільки швидко система може доставити або поглинути енергію.

Наприклад, BESS потужністю 2 МВт/4 МВт-год має номінальний час розряду приблизно дві години при номінальній потужності. Фактична тривалість використання залежить від меж розряду, втрат при перетворенні, умов експлуатації та конструкції системи.

2. Оцініть продуктивність батареї

Продуктивність батареї впливає на тривалу роботу та економіку проекту.

Важливі показники включають:

• Життя циклу: Кількість циклів заряду-розряду, досяжна за визначених умов випробування.
• Глибина розряду (DoD): Відсоток ємності акумулятора, що використовується під час розряду.
• Ефективність в обидва кінці: Частка вхідної енергії, відновленої після зберігання.
• Деградація: Поступове зменшення корисної ємності з часом.

У проектах, які вимагають щоденного циклу, слід приділяти особливу увагу очікуваному погіршенню якості та умовам гарантії.

3. Оцініть безпеку та термічний контроль

Безпека BESS залежить від хімічного складу батареї, електричного захисту, керування температурою та проектування на системному рівні. Оцініть моніторинг температури, виявлення та придушення пожежі, функції аварійного відключення та відповідні стандарти безпеки.

Для зовнішніх систем також важливі рівень захисту навколишнього середовища та обмеження робочої температури. Рідинне охолодження може підтримувати контроль температури у великих акумуляторних блоках, але його ефективність залежить від конструкції системи.

4. Порівняйте загальні витрати протягом життєвого циклу

Початкова ціна покупки дає лише частину фінансової картини.

Розробники проекту також повинні враховувати встановлення, допоміжне споживання електроенергії, технічне обслуговування, заміну батареї та очікуваний термін служби.

Оцінка вирівняної вартості зберігання може допомогти порівняти технології з різними інвестиційними та експлуатаційними характеристиками.

5. Підберіть систему до вашої програми

Передбачуване застосування має керувати як хімією, так і вибором конфігурації. Проекти C&I можуть надавати пріоритет управління попитом і компактне встановлення. Проекти комунального масштабу часто вимагають більшої потужності, можливостей інтеграції мережі та планування розширення.

Рішення Wenergy LFP для зберігання енергії

Штукат надає рішення для накопичення енергії акумулятора на основі LFP для комерційних, промислових і комунальних застосувань. Асортимент продукції включає інтегровані шафи ESS і контейнерні системи, розроблені для різних проектних можливостей і робочих вимог.

Двома репрезентативними рішеннями є Stars CL289Pro і Turtle Series 5MWh BESS Container.

1. Stars CL289Pro: вбудоване накопичувач енергії C&I

Його цілісна конструкція включає в себе шість акумуляторних блоків, PCS, рідинне охолодження, протипожежний захист і вбудований EMS.

Основні переваги:

• Компактна інтеграція:Розміри шафи приблизно 1588 × 1380 × 2450 мм підтримують установку в комерційних і промислових проектах, що займають мало місця.
• Управління теплом і безпекою:Рідинне охолодження, багатошаровий захист безпеки та аерозольна система пожежогасіння.
• Довгострокова їзда на велосипеді:Зазначений термін служби принаймні 8000 циклів і максимальна ефективність системи понад 89% відповідно до специфікацій продукції Wenergy.

Шафа розрахована на робочі температури від -30°C до 55°C, причому потрібне зниження потужності вище 45°C.

Ці характеристики роблять його придатним для таких застосувань, як комерційне зниження навантаження, накопичення сонячної енергії та керування енергією зарядки електромобілів.

Зірки CL289Pro

2. Серія Turtle: контейнерне зберігання для великих проектів

Його 20-футова контейнерна архітектура включає шість акумуляторних кластерів, кожен з яких містить вісім батарейних модулів, а також обладнання для керування батареями, рідинного охолодження та протипожежного захисту.

Основні переваги:

• Інтеграція високої ємності:Зберігання енергії в масштабі МВт-год всередині пересувної контейнерної конструкції.
• Модульне розширення:Кластерна архітектура батареї підтримує більші конфігурації на рівні проекту.
• Оперативний моніторинг:Інтелектуальне управління акумулятором і протоколи зв'язку підтримують інтеграцію із зовнішніми системами управління.
• Охорона навколишнього середовища:Рідинне охолодження та захист IP55 для певних зон корпусу, з певними винятками.

Система має специфікований діапазон робочих температур від -30°C до 50°C (без урахування нижньої межі), з необхідним зниженням номіналу вище 45°C.

Він розроблений для великих установок відновлюваної енергетики, підтримки енергомереж у комунальному масштабі, промислового енергоменеджменту та мікромереж.

Черепаха серії 5MWh

Обидва рішення Wenergy використовують технологію LFP, але їхні різні потужності та конфігурації задовольняють різні вимоги проекту.

Висновок

Різні типи акумуляторних систем накопичення енергії пропонують явні переваги в продуктивності, вартості та застосуванні. Вибір правильного рішення вимагає оцінки хімічного складу батареї, конфігурації системи, безпеки та вимог проекту.

Контакт Wenergy’s команди знайти відповідні варіанти для комерційних, промислових і комунальних об’єктів.