Le système de stockage d'énergie par batterie (BESS) est un système de batterie à grande échelle basé sur une connexion au réseau, utilisé pour stocker l'électricité et l'énergie. Il combine plusieurs batteries pour former un dispositif de stockage d’énergie intégré.
1. Cellule de batterie : En tant que partie du système de batterie, elle convertit l’énergie chimique en énergie électrique.
2. Module de batterie : composé de plusieurs cellules de batterie connectées en série et en parallèle, il comprend le système de gestion de batterie de module (MBMS) pour surveiller le fonctionnement des cellules de batterie.
3. Cluster de batteries : utilisé pour accueillir plusieurs modules connectés en série et unités de protection de batterie (BPU), également appelés contrôleur de cluster de batteries. Le système de gestion de batterie (BMS) du groupe de batteries surveille la tension, la température et l'état de charge des batteries tout en régulant leurs cycles de charge et de décharge.
4. Conteneur de stockage d'énergie : peut transporter plusieurs groupes de batteries connectés en parallèle et peut être équipé d'autres composants supplémentaires pour gérer ou contrôler l'environnement interne du conteneur.
5. Système de conversion de puissance (PCS) : Le courant continu (CC) généré par les batteries est converti en courant alternatif (AC) via un PCS ou des onduleurs bidirectionnels pour être transmis au réseau électrique (installations ou utilisateurs finaux). Si nécessaire, ce système peut également extraire l’énergie du réseau pour charger les batteries.
Quel est le principe de fonctionnement des systèmes de stockage d’énergie par batterie (BESS) ?
Le principe de fonctionnement du système de stockage d'énergie par batterie (BESS) comprend principalement trois processus : la charge, le stockage et la décharge. Pendant le processus de charge, BESS stocke l’énergie électrique dans la batterie via une source d’alimentation externe. La mise en œuvre peut être en courant continu ou en courant alternatif, en fonction de la conception du système et des exigences de l'application. Lorsqu'il y a suffisamment d'énergie fournie par la source d'alimentation externe, BESS convertit l'énergie excédentaire en énergie chimique et la stocke dans des batteries rechargeables sous une forme renouvelable en interne. Pendant le processus de stockage, lorsque l'approvisionnement externe est insuffisant ou inexistant, le BESS conserve l'énergie stockée entièrement chargée et maintient sa stabilité pour une utilisation future. Pendant le processus de décharge, lorsqu'il est nécessaire d'utiliser l'énergie stockée, le BESS libère une quantité appropriée d'énergie en fonction de la demande pour entraîner divers appareils, moteurs ou autres formes de charges.
Quels sont les avantages et les défis de l’utilisation de BESS ?
BESS peut fournir divers avantages et services au système électrique, tels que :
1. Améliorer l'intégration des énergies renouvelables : le BESS peut stocker l'énergie renouvelable excédentaire pendant les périodes de forte production et de faible demande, et la libérer pendant les périodes de faible production et de forte demande. Cela peut réduire la réduction du vent, améliorer son taux d’utilisation et éliminer son intermittence et sa variabilité.
2. Améliorer la qualité et la fiabilité de l’énergie : BESS peut fournir une réponse rapide et flexible aux fluctuations de tension et de fréquence, aux harmoniques et à d’autres problèmes de qualité de l’énergie. Il peut également servir de source d'alimentation de secours et prendre en charge la fonction de démarrage à chaud en cas de panne de réseau ou d'urgence.
3. Réduire la demande de pointe : le BESS peut facturer pendant les heures creuses, lorsque les prix de l'électricité sont bas, et décharger pendant les heures de pointe, lorsque les prix sont élevés. Cela peut réduire la demande de pointe, diminuer les coûts de l’électricité et retarder la nécessité d’une nouvelle expansion de la capacité de production ou d’une mise à niveau du transport.
4. Réduire les émissions de gaz à effet de serre : le BESS peut réduire la dépendance à l'égard de la production d'électricité à partir de combustibles fossiles, en particulier pendant les périodes de pointe, tout en augmentant la part des énergies renouvelables dans le mix énergétique. Cela contribue à réduire les émissions de gaz à effet de serre et à atténuer les impacts du changement climatique.
Cependant, BESS est également confronté à certains défis, tels que :
1. Coût élevé : Comparé à d’autres sources d’énergie, le BESS reste relativement cher, notamment en termes de coûts d’investissement, de coûts d’exploitation et de maintenance et de coûts de cycle de vie. Le coût du BESS dépend de nombreux facteurs tels que le type de batterie, la taille du système, l'application et les conditions du marché. À mesure que la technologie évolue et se développe, le coût du BESS devrait diminuer à l’avenir, mais pourrait encore constituer un obstacle à une adoption généralisée.
2. Problèmes de sécurité : le BESS implique une tension élevée, un courant important et une température élevée qui présentent des risques potentiels tels que des risques d'incendie, des explosions, des chocs électriques, etc. Le BESS contient également des substances dangereuses telles que des métaux, des acides et des électrolytes qui peuvent présenter des risques pour l'environnement et la santé. s'ils ne sont pas manipulés ou éliminés correctement. Des normes, réglementations et procédures de sécurité strictes sont nécessaires pour garantir une exploitation et une gestion sûres du BESS.
5. Impact environnemental : le BESS peut avoir des impacts négatifs sur l'environnement, notamment l'épuisement des ressources, des problèmes d'utilisation des terres, des problèmes d'utilisation de l'eau, la production de déchets et des problèmes de pollution. Le BESS nécessite des quantités importantes de matières premières comme le lithium, le cobalt, le nickel, le cuivre, etc., qui sont rare à l'échelle mondiale avec une répartition inégale. Le BESS consomme également de l'eau et des terres pour l'installation et l'exploitation de la fabrication minière. Le BESS génère des déchets et des émissions tout au long de son cycle de vie qui pourraient affecter la qualité de l'air, de l'eau et du sol. Les impacts environnementaux doivent être pris en compte en adoptant des pratiques durables. minimiser leurs effets autant que possible.
Quelles sont les principales applications et cas d’utilisation du BESS ?
Le BESS est largement utilisé dans diverses industries et applications, telles que la production d'électricité, les installations de stockage d'énergie, les lignes de transmission et de distribution dans le système électrique, ainsi que les systèmes de véhicules électriques et marins dans le secteur des transports. Il est également utilisé dans les systèmes de stockage d’énergie par batterie pour les bâtiments résidentiels et commerciaux. Ces systèmes peuvent répondre aux besoins de stockage de l'énergie excédentaire et fournir une capacité de secours pour atténuer la surcharge des lignes de transport et de distribution tout en évitant la congestion du système de transport. Le BESS joue un rôle crucial dans les micro-réseaux, qui sont des réseaux électriques distribués connectés au réseau principal ou fonctionnant de manière indépendante. Les micro-réseaux indépendants situés dans des zones reculées peuvent s'appuyer sur le BESS combiné à des sources d'énergie renouvelables intermittentes pour parvenir à une production d'électricité stable tout en contribuant à éviter les coûts élevés associés aux moteurs diesel et aux problèmes de pollution de l'air. BESS est disponible en différentes tailles et configurations, adaptées aussi bien aux équipements ménagers à petite échelle qu'aux systèmes utilitaires à grande échelle. Ils peuvent être installés à différents endroits, notamment dans les habitations, les bâtiments commerciaux et les sous-stations. De plus, ils peuvent servir de source d’alimentation de secours en cas de panne de courant.
Quels sont les différents types de batteries utilisées dans le BESS ?
1. Les batteries au plomb sont le type de batterie le plus largement utilisé, composé de plaques de plomb et d’électrolyte d’acide sulfurique. Ils sont très appréciés pour leur faible coût, leur technologie mature et leur longue durée de vie, principalement utilisés dans des domaines tels que les batteries de démarrage, les sources d'énergie de secours et le stockage d'énergie à petite échelle.
2. Les batteries lithium-ion, l'un des types de batteries les plus populaires et les plus avancés, sont constituées d'électrodes positives et négatives fabriquées à partir de lithium métallique ou de matériaux composites ainsi que de solvants organiques. Ils présentent des avantages tels qu’une densité énergétique élevée, un rendement élevé et un faible impact environnemental ; jouant un rôle crucial dans les appareils mobiles, les véhicules électriques et d’autres applications de stockage d’énergie.
3. Les batteries Flow sont des dispositifs de stockage d'énergie rechargeables qui fonctionnent à l'aide de fluides liquides stockés dans des réservoirs externes. Leurs caractéristiques incluent une faible densité énergétique mais un rendement élevé et une longue durée de vie.
4. En plus de ces options mentionnées ci-dessus, il existe également d'autres types de BESS disponibles, tels que les batteries sodium-soufre, les batteries nickel-cadmium et les supercondensateurs ; chacun possédant des caractéristiques et des performances différentes adaptées à divers scénarios.
Heure de publication : 22 novembre 2024