Ένα σύστημα αποθήκευσης ενέργειας μπαταρίας, κοινώς γνωστό ως BESS, χρησιμοποιεί συστοιχίες επαναφορτιζόμενων μπαταριών για την αποθήκευση της περίσσειας ηλεκτρικής ενέργειας από το δίκτυο ή ανανεώσιμων πηγών για μελλοντική χρήση.Καθώς προχωρούν οι τεχνολογίες ανανεώσιμων πηγών ενέργειας και έξυπνων δικτύων, τα συστήματα BESS διαδραματίζουν ολοένα και πιο ζωτικό ρόλο στη σταθεροποίηση των τροφοδοτικών και τη μεγιστοποίηση της αξίας της πράσινης ενέργειας.Πώς ακριβώς λειτουργούν λοιπόν αυτά τα συστήματα;
Βήμα 1: Τράπεζα μπαταριών
Το θεμέλιο κάθε BESS είναι το μέσο αποθήκευσης ενέργειας - οι μπαταρίες.Πολλαπλές μονάδες μπαταρίας ή "κελιά" συνδέονται μεταξύ τους για να σχηματίσουν μια "τράπεζα μπαταριών" που παρέχει την απαιτούμενη χωρητικότητα αποθήκευσης.Οι κυψέλες που χρησιμοποιούνται πιο συχνά είναι ιόντων λιθίου λόγω της υψηλής πυκνότητας ισχύος, της μεγάλης διάρκειας ζωής και της ικανότητας γρήγορης φόρτισης.Άλλες χημικές ουσίες όπως οι μπαταρίες μολύβδου-οξέος και οι μπαταρίες ροής χρησιμοποιούνται επίσης σε ορισμένες εφαρμογές.
Βήμα 2: Σύστημα μετατροπής ισχύος
Η τράπεζα μπαταριών συνδέεται στο ηλεκτρικό δίκτυο μέσω συστήματος μετατροπής ισχύος ή PCS.Το PCS αποτελείται από εξαρτήματα ηλεκτρονικών ισχύος, όπως μετατροπέα, μετατροπέα και φίλτρα που επιτρέπουν τη ροή ρεύματος και προς τις δύο κατευθύνσεις μεταξύ της μπαταρίας και του δικτύου.Ο μετατροπέας μετατρέπει το συνεχές ρεύμα (DC) από την μπαταρία σε εναλλασσόμενο ρεύμα (AC) που χρησιμοποιεί το δίκτυο και ο μετατροπέας κάνει το αντίστροφο για να φορτίσει την μπαταρία.
Βήμα 3: Σύστημα διαχείρισης μπαταριών
Ένα σύστημα διαχείρισης μπαταρίας, ή BMS, παρακολουθεί και ελέγχει κάθε μεμονωμένη κυψέλη μπαταρίας εντός της τράπεζας μπαταριών.Το BMS εξισορροπεί τις κυψέλες, ρυθμίζει την τάση και το ρεύμα κατά τη φόρτιση και την εκφόρτιση και προστατεύει από ζημιές από υπερφόρτιση, υπερβολικά ρεύματα ή βαθιά εκφόρτιση.Παρακολουθεί βασικές παραμέτρους όπως τάση, ρεύμα και θερμοκρασία για να βελτιστοποιήσει την απόδοση και τη διάρκεια ζωής της μπαταρίας.
Βήμα 4: Σύστημα ψύξης
Ένα σύστημα ψύξης αφαιρεί την υπερβολική θερμότητα από τις μπαταρίες κατά τη λειτουργία.Αυτό είναι κρίσιμο για τη διατήρηση των κυττάρων εντός του βέλτιστου εύρους θερμοκρασίας και τη μεγιστοποίηση της διάρκειας ζωής του κύκλου.Οι πιο συνηθισμένοι τύποι ψύξης που χρησιμοποιούνται είναι η υγρή ψύξη (με την κυκλοφορία του ψυκτικού μέσα από τις πλάκες που έρχονται σε επαφή με τις μπαταρίες) και η ψύξη με αέρα (χρησιμοποιώντας ανεμιστήρες για την ώθηση αέρα μέσω των περιβλημάτων των μπαταριών).
Βήμα 5: Λειτουργία
Σε περιόδους χαμηλής ζήτησης ηλεκτρικής ενέργειας ή υψηλής παραγωγής ενέργειας από ανανεώσιμες πηγές, το BESS απορροφά την υπερβολική ισχύ μέσω του συστήματος μετατροπής ισχύος και την αποθηκεύει στην τράπεζα μπαταριών.Όταν η ζήτηση είναι υψηλή ή οι ανανεώσιμες πηγές ενέργειας δεν είναι διαθέσιμες, η αποθηκευμένη ενέργεια εκφορτώνεται πίσω στο δίκτυο μέσω του μετατροπέα.Αυτό επιτρέπει στο BESS να "μετατοπίζει χρόνο" τη διακοπτόμενη ανανεώσιμη ενέργεια, να σταθεροποιεί τη συχνότητα και την τάση του δικτύου και να παρέχει εφεδρική ισχύ κατά τη διάρκεια διακοπών.
Το σύστημα διαχείρισης μπαταριών παρακολουθεί την κατάσταση φόρτισης κάθε κυψέλης και ελέγχει τον ρυθμό φόρτισης και εκφόρτισης για να αποτρέψει την υπερφόρτιση, την υπερθέρμανση και τη βαθιά εκφόρτιση των μπαταριών - παρατείνοντας τη διάρκεια ζωής τους.Και το σύστημα ψύξης λειτουργεί για να διατηρεί τη συνολική θερμοκρασία της μπαταρίας εντός ενός ασφαλούς εύρους λειτουργίας.
Συνοπτικά, ένα σύστημα αποθήκευσης ενέργειας μπαταρίας αξιοποιεί μπαταρίες, εξαρτήματα ηλεκτρονικών ισχύος, έξυπνα χειριστήρια και θερμική διαχείριση μαζί με ολοκληρωμένο τρόπο για την αποθήκευση της περίσσειας ηλεκτρικής ενέργειας και την εκφόρτιση ισχύος κατά τη ζήτηση.Αυτό επιτρέπει στην τεχνολογία BESS να μεγιστοποιεί την αξία των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, να κάνει τα δίκτυα ενέργειας πιο αποτελεσματικά και βιώσιμα και να υποστηρίζει τη μετάβαση σε ένα ενεργειακό μέλλον χαμηλών εκπομπών άνθρακα.
Με την άνοδο των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας όπως η ηλιακή και η αιολική ενέργεια, τα μεγάλης κλίμακας συστήματα αποθήκευσης ενέργειας από μπαταρίες (BESS) διαδραματίζουν όλο και πιο σημαντικό ρόλο στη σταθεροποίηση των δικτύων ηλεκτρικής ενέργειας.Ένα σύστημα αποθήκευσης ενέργειας μπαταριών χρησιμοποιεί επαναφορτιζόμενες μπαταρίες για την αποθήκευση της περίσσειας ηλεκτρικής ενέργειας από το δίκτυο ή από ανανεώσιμες πηγές ενέργειας και για την επιστροφή αυτής της ενέργειας όταν χρειάζεται.Η τεχνολογία BESS βοηθά στη μεγιστοποίηση της χρήσης της διακοπτόμενης ανανεώσιμης ενέργειας και βελτιώνει τη συνολική αξιοπιστία, απόδοση και βιωσιμότητα του δικτύου.
Ένα BESS αποτελείται συνήθως από πολλαπλά στοιχεία:
1) Τράπεζες μπαταριών κατασκευασμένες από πολλαπλές μονάδες ή κυψέλες μπαταριών για να παρέχουν την απαιτούμενη χωρητικότητα αποθήκευσης ενέργειας.Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου χρησιμοποιούνται συχνότερα λόγω της υψηλής πυκνότητας ισχύος, της μεγάλης διάρκειας ζωής και των δυνατοτήτων γρήγορης φόρτισής τους.Χρησιμοποιούνται επίσης άλλες χημικές ουσίες όπως οι μπαταρίες μολύβδου-οξέος και οι μπαταρίες ροής.
2) Σύστημα μετατροπής ισχύος (PCS) που συνδέει την τράπεζα μπαταριών με το ηλεκτρικό δίκτυο.Το PCS αποτελείται από έναν μετατροπέα, έναν μετατροπέα και άλλο εξοπλισμό ελέγχου που επιτρέπει τη ροή ρεύματος και προς τις δύο κατευθύνσεις μεταξύ της μπαταρίας και του δικτύου.
3) Σύστημα διαχείρισης μπαταριών (BMS) που παρακολουθεί και ελέγχει την κατάσταση και την απόδοση των μεμονωμένων κυψελών μπαταρίας.Το BMS εξισορροπεί τις κυψέλες, προστατεύει από ζημιές από υπερφόρτιση ή βαθιά εκφόρτιση και παρακολουθεί παραμέτρους όπως τάση, ρεύμα και θερμοκρασία.
4) Σύστημα ψύξης που απομακρύνει την υπερβολική θερμότητα από τις μπαταρίες.Η ψύξη με υγρό ή αέρα χρησιμοποιείται για να διατηρεί τις μπαταρίες εντός του βέλτιστου εύρους θερμοκρασίας λειτουργίας τους και να μεγιστοποιεί τη διάρκεια ζωής.
5) Περίβλημα ή δοχείο που προστατεύει και ασφαλίζει ολόκληρο το σύστημα μπαταρίας.Τα εξωτερικά περιβλήματα μπαταριών πρέπει να είναι ανθεκτικά στις καιρικές συνθήκες και να αντέχουν σε ακραίες θερμοκρασίες.
Οι κύριες λειτουργίες ενός BESS είναι:
• Απορροφήστε την υπερβολική ισχύ από το δίκτυο σε περιόδους χαμηλής ζήτησης και απελευθερώστε την όταν η ζήτηση είναι υψηλή.Αυτό βοηθά στη σταθεροποίηση των διακυμάνσεων τάσης και συχνότητας.
• Αποθηκεύστε ανανεώσιμες πηγές ενέργειας από πηγές όπως ηλιακά φωτοβολταϊκά και αιολικά πάρκα που έχουν μεταβλητή και διακοπτόμενη ισχύ και, στη συνέχεια, παραδώστε αυτήν την αποθηκευμένη ενέργεια όταν ο ήλιος δεν λάμπει ή ο άνεμος δεν φυσάει.Αυτός ο χρόνος μετατοπίζει την ανανεώσιμη ενέργεια όταν χρειάζεται περισσότερο.
• Παρέχετε εφεδρική ισχύ κατά τη διάρκεια σφαλμάτων ή διακοπών του δικτύου για να διατηρείται η κρίσιμη υποδομή σε λειτουργία, είτε σε λειτουργία νησίδας είτε σε λειτουργία συνδεδεμένης με το δίκτυο.
• Συμμετέχετε σε προγράμματα απόκρισης ζήτησης και βοηθητικών σέρβις αυξάνοντας ή μειώνοντας την ισχύ εξόδου κατά παραγγελία, παρέχοντας ρύθμιση συχνότητας και άλλες υπηρεσίες δικτύου.
Συμπερασματικά, καθώς η ανανεώσιμη ενέργεια συνεχίζει να αυξάνεται ως ποσοστό των δικτύων ηλεκτρικής ενέργειας παγκοσμίως, τα μεγάλης κλίμακας συστήματα αποθήκευσης ενέργειας από μπαταρίες θα διαδραματίσουν απαραίτητο ρόλο στο να κάνουν αυτή την καθαρή ενέργεια αξιόπιστη και διαθέσιμη όλο το εικοσιτετράωρο.Η τεχνολογία BESS θα συμβάλει στη μεγιστοποίηση της αξίας των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, στη σταθεροποίηση των δικτύων ηλεκτρικής ενέργειας και στη στήριξη της μετάβασης σε ένα πιο βιώσιμο ενεργειακό μέλλον με χαμηλές εκπομπές άνθρακα.
Ώρα δημοσίευσης: Ιουλ-07-2023
