System magazynowania energii akumulatorowej (BESS) to wielkoskalowy system akumulatorowy oparty na połączeniu sieciowym, służący do magazynowania energii elektrycznej i energii. Łączy wiele akumulatorów, tworząc zintegrowane urządzenie magazynujące energię.
1. Ogniwo akumulatorowe: Jako część systemu akumulatorowego przekształca energię chemiczną w energię elektryczną.
2. Moduł akumulatorowy: Składa się z wielu połączonych szeregowo i równolegle ogniw akumulatorowych i zawiera modułowy system zarządzania baterią (MBMS) monitorujący działanie ogniw akumulatorowych.
3. Klaster akumulatorów: używany do przechowywania wielu połączonych szeregowo modułów i jednostek zabezpieczających akumulatory (BPU), znanych również jako kontroler klastra akumulatorów. System zarządzania akumulatorami (BMS) dla zestawu akumulatorów monitoruje napięcie, temperaturę i stan ładowania akumulatorów, regulując jednocześnie ich cykle ładowania i rozładowywania.
4. Kontener magazynujący energię: Może pomieścić wiele połączonych równolegle klastrów akumulatorów i może być wyposażony w inne dodatkowe komponenty do zarządzania lub kontrolowania wewnętrznego środowiska kontenera.
5. System konwersji mocy (PCS): Prąd stały (DC) wytwarzany przez akumulatory jest przekształcany na prąd przemienny (AC) za pomocą PCS lub dwukierunkowych falowników w celu przesłania go do sieci energetycznej (obiekty lub użytkownicy końcowi). W razie potrzeby system ten może również pobierać energię z sieci w celu ładowania akumulatorów.
Jaka jest zasada działania systemów magazynowania energii akumulatorowej (BESS)?
Zasada działania systemu magazynowania energii akumulatorów (BESS) obejmuje głównie trzy procesy: ładowanie, przechowywanie i rozładowywanie. Podczas procesu ładowania BESS magazynuje energię elektryczną w akumulatorze poprzez zewnętrzne źródło zasilania. Wdrożenie może dotyczyć prądu stałego lub prądu przemiennego, w zależności od projektu systemu i wymagań aplikacji. Gdy zewnętrzne źródło zasilania zapewnia wystarczającą moc, BESS przekształca nadmiar energii w energię chemiczną i przechowuje ją wewnętrznie w akumulatorach w formie odnawialnej. Podczas procesu magazynowania, gdy zasilanie zewnętrzne jest niewystarczające lub nie ma go wcale, BESS zatrzymuje w pełni naładowaną zmagazynowaną energię i utrzymuje jej stabilność do przyszłego wykorzystania. W procesie rozładowywania, gdy zachodzi potrzeba wykorzystania zmagazynowanej energii, BESS uwalnia odpowiednią ilość energii w zależności od zapotrzebowania na potrzeby napędzania różnych urządzeń, silników czy innych form obciążeń.
Jakie są korzyści i wyzwania związane ze stosowaniem BESS?
BESS może zapewnić różne korzyści i usługi dla systemu elektroenergetycznego, takie jak:
1. Zwiększanie integracji energii odnawialnej: BESS może magazynować nadwyżkę energii odnawialnej w okresach wysokiego wytwarzania i niskiego zapotrzebowania oraz uwalniać ją w okresach niskiego wytwarzania i dużego zapotrzebowania. Może to zmniejszyć ograniczenie wiatru, poprawić stopień jego wykorzystania oraz wyeliminować jego nieciągłość i zmienność.
2. Poprawa jakości i niezawodności energii: BESS może zapewnić szybką i elastyczną reakcję na wahania napięcia i częstotliwości, harmoniczne i inne problemy z jakością energii. Może również służyć jako zapasowe źródło zasilania i wspierać funkcję black start podczas przerw w sieci lub sytuacji awaryjnych.
3. Ograniczenie zapotrzebowania szczytowego: BESS może ładować poza godzinami szczytu, gdy ceny energii elektrycznej są niskie, i rozładowywać w godzinach szczytu, gdy ceny są wysokie. Może to zmniejszyć szczytowe zapotrzebowanie, obniżyć koszty energii elektrycznej i opóźnić potrzebę rozbudowy nowych mocy wytwórczych lub modernizacji przesyłu.
4. Obniżenie emisji gazów cieplarnianych: BESS może zmniejszyć zależność od wytwarzania energii z paliw kopalnych, szczególnie w okresach szczytowych, zwiększając jednocześnie udział energii odnawialnej w miksie energetycznym. Pomaga to zmniejszyć emisję gazów cieplarnianych i złagodzić skutki zmian klimatycznych.
Jednak BESS stoi również przed pewnymi wyzwaniami, takimi jak:
1. Wysoki koszt: W porównaniu z innymi źródłami energii BESS jest nadal stosunkowo drogi, zwłaszcza pod względem kosztów kapitałowych, kosztów eksploatacji i konserwacji oraz kosztów cyklu życia. Koszt BESS zależy od wielu czynników, takich jak typ akumulatora, rozmiar systemu, zastosowanie i warunki rynkowe. Oczekuje się, że w miarę dojrzewania i zwiększania skali technologii koszt BESS będzie spadać w przyszłości, ale nadal może stanowić przeszkodę w powszechnym przyjęciu.
2. Kwestie bezpieczeństwa: BESS wiąże się z wysokim napięciem, dużym prądem i wysoką temperaturą, które stwarzają potencjalne ryzyko, takie jak ryzyko pożaru, eksplozji, porażenia prądem elektrycznym itp. BESS zawiera również niebezpieczne substancje, takie jak metale, kwasy i elektrolity, które mogą powodować zagrożenie dla środowiska i zdrowia jeśli nie są właściwie obsługiwane lub utylizowane. Aby zapewnić bezpieczne działanie i zarządzanie BESS, wymagane są rygorystyczne standardy, przepisy i procedury bezpieczeństwa.
5. Wpływ na środowisko: BESS może mieć negatywny wpływ na środowisko, w tym wyczerpywanie się zasobów, problemy z użytkowaniem gruntów, problemy z zużyciem wody, wytwarzanie odpadów i obawy dotyczące zanieczyszczeń. BESS wymaga znacznych ilości surowców, takich jak lit, kobalt, nikiel, miedź itp., które są występuje rzadko na całym świecie i ma nierównomierną dystrybucję. BESS zużywa również wodę i grunty na potrzeby instalacji i eksploatacji górnictwa. BESS generuje odpady i emisje w całym swoim cyklu życia, które mogą mieć wpływ na jakość powietrza, wody i gleby. Należy uwzględnić wpływ na środowisko poprzez przyjęcie zrównoważonych praktyk, aby w jak największym stopniu zminimalizować ich skutki.
Jakie są główne zastosowania i przypadki użycia BESS?
BESS jest szeroko stosowany w różnych gałęziach przemysłu i zastosowaniach, takich jak wytwarzanie energii, magazyny energii, linie przesyłowe i dystrybucyjne w systemie elektroenergetycznym, a także pojazdy elektryczne i systemy morskie w sektorze transportu. Jest również stosowany w systemach magazynowania energii akumulatorowej w budynkach mieszkalnych i komercyjnych. Systemy te mogą zaspokoić potrzeby w zakresie magazynowania nadwyżek energii i zapewniać rezerwową zdolność, aby złagodzić przeciążenia linii przesyłowych i dystrybucyjnych, jednocześnie zapobiegając zatorom w systemie przesyłowym. BESS odgrywa kluczową rolę w mikrosieciach, czyli rozproszonych sieciach elektroenergetycznych podłączonych do sieci głównej lub działających niezależnie. Niezależne mikrosieci zlokalizowane na odległych obszarach mogą polegać na technologii BESS w połączeniu z nieciągłymi odnawialnymi źródłami energii, aby zapewnić stabilne wytwarzanie energii elektrycznej, pomagając jednocześnie uniknąć wysokich kosztów związanych z silnikami wysokoprężnymi i problemami z zanieczyszczeniem powietrza. BESS jest dostępny w różnych rozmiarach i konfiguracjach, odpowiednich zarówno dla drobnego sprzętu gospodarstwa domowego, jak i dużych systemów użyteczności publicznej. Można je instalować w różnych lokalizacjach, w tym w domach, budynkach komercyjnych i podstacjach. Dodatkowo mogą służyć jako awaryjne źródła zasilania podczas przerw w dostawie prądu.
Jakie są różne rodzaje baterii stosowanych w BESS?
1. Akumulatory kwasowo-ołowiowe to najpowszechniej stosowany typ akumulatorów składający się z płyt ołowiowych i elektrolitu kwasu siarkowego. Są wysoko cenione ze względu na niski koszt, dojrzałą technologię i długą żywotność, stosowane głównie w takich obszarach, jak akumulatory rozruchowe, awaryjne źródła zasilania i magazynowanie energii na małą skalę.
2. Baterie litowo-jonowe, jeden z najpopularniejszych i najbardziej zaawansowanych typów baterii, składają się z dodatnich i ujemnych elektrod wykonanych z litu metalicznego lub materiałów kompozytowych oraz rozpuszczalników organicznych. Mają zalety, takie jak wysoka gęstość energii, wysoka wydajność i niski wpływ na środowisko; odgrywają kluczową rolę w urządzeniach mobilnych, pojazdach elektrycznych i innych zastosowaniach magazynowania energii.
3. Baterie przepływowe to urządzenia magazynujące energię wielokrotnego ładowania, które działają przy wykorzystaniu mediów płynnych przechowywanych w zbiornikach zewnętrznych. Charakteryzują się niską gęstością energii, ale wysoką wydajnością i długą żywotnością.
4. Oprócz opcji wymienionych powyżej, dostępne są również inne typy BESS, takie jak akumulatory sodowo-siarkowe, akumulatory niklowo-kadmowe i superkondensatory; każdy ma inną charakterystykę i wydajność, odpowiednią dla różnych scenariuszy.
Czas publikacji: 22 listopada 2024 r