What Is a Battery Energy Storage System? Key Components and Applications

Пик солнечной батареи на крыше коммерческого здания приходится на полдень, но наибольшая потребность в электроэнергии в здании приходится на ранний вечер, после захода солнца. Это несоответствие между выработкой и потреблением является именно той проблемой, которую призвана решить система аккумуляторного хранения энергии (BESS).

Аккумуляторная система хранения энергии представляет собой интегрированную совокупность перезаряжаемых батарей, силовой электроники и управляющего программного обеспечения, которая сохраняет электроэнергию, когда предложение превышает спрос, и высвобождает ее, когда спрос превышает предложение. Это не один аккумуляторный элемент. Это спроектированная система, которая ведет себя как управляемая электростанция, расположенная на объекте.

В этой статье рассказывается, что такое BESS, как он работает, его основные компоненты, приложения, которые создают ценность, доступные технологии и решения о покупке, которые отделяют прибыльный проект от дорогостоящего.

Что такое аккумуляторная система хранения энергии?

BESS улавливает электричество в виде химической энергии внутри аккумуляторных элементов и по требованию преобразует его обратно в электрическую энергию. Что отличает его от простой батареи, так это окружающая ее инженерия: инверторы, электроника управления батареями, термоконтроль и системы безопасности, которые делают хранилище предсказуемым, безопасным и совместимым с сетью.

Четыре числа определяют любую систему:

• Номинальная мощность (кВт) - насколько быстро энергия может заряжаться или разряжаться.
• Энергетическая мощность (кВтч) - как долго можно поддерживать такую скорость разряда.
• Эффективность туда и обратно - доля входной энергии, восстанавливаемая за цикл, обычно от 90% до 97% для современных литий-ионных систем.
• Продолжительность - соотношение мощности к мощности, обычно от одного до четырех часов для сетевых систем.

Большинство установок BESS, представленных сегодня на рынке, спроектированы так, чтобы обеспечивать полную номинальную мощность в течение одного-четырех часов. Это окно охватывает вечернее переключение нагрузки, сглаживание пиковых нагрузок и регулирование частоты. Появляются долгосрочные системы для укрепления возобновляемых источников энергии и планирования устойчивости.

Как работает аккумуляторная система хранения энергии?

Рабочий цикл прост по концепции и точен в исполнении:

1. Зарядка. Энергия переменного тока из сети, солнечной батареи или ветряной электростанции преобразуется в постоянный ток с помощью системы преобразования энергии и сохраняется в аккумуляторных элементах. Система управления батареями (BMS) контролирует пределы напряжения и тока, чтобы каждая ячейка находилась в безопасном рабочем окне.
2. Хранилище. Энергия остается в клетках в виде химического потенциала до момента отправки. В периоды простоя BMS постоянно контролирует состояние заряда, напряжение элемента, температуру и сопротивление изоляции.
3. Увольнять. Когда система управления энергопотреблением (EMS) решает, что настало время, система преобразования энергии (PCS) преобразует постоянный ток обратно в чистый переменный ток, и система высвобождает мощность в точном количестве и в точное время, которое требуется объекту или сети.

BESS — это актив реального времени. Он реагирует в течение миллисекунд на отклонения частоты, изменения нагрузки или сигналы тарифа, поэтому «системная» часть названия имеет такое же значение, как и «аккумуляторная».

Управление температурным режимом является одним из наиболее важных проектных решений в этой системе. Батареи теряют емкость и срок службы, когда они перегреваются, и их невозможно быстро зарядить, когда они холодные. Воздушное охлаждение проще и дешевле для небольших установок; жидкостное охлаждение упаковывает элементы более плотно, лучше работает при высоких скоростях зарядки и разрядки и подходит для больших шкафов. Выбор влияет на срок службы батареи, занимаемую площадь, обслуживание и общую стоимость. Прямое сравнение системы хранения энергии с воздушным и жидкостным охлаждением подробно объясняет компромисс.

Основные компоненты аккумуляторной системы хранения энергии

Каждый BESS, независимо от размера или химического состава, содержит одни и те же функциональные блоки:

Риск производительности концентрируется в аккумуляторном блоке. Выбор ячейки, качество сварки, сборка модуля и настройка BMS определяют, действительно ли система достигает номинального срока службы. Хорошо спроектированный пакет, такой как NXTEN. аккумуляторный блок хранения энергии с жидкостным охлаждением , показывает, насколько тесно в процессе производства должны быть интегрированы управление температурным режимом и защита элементов.

Производители аккумуляторов с жидкостным охлаждением - Ningbo Nxten Energy Te Ningbo Nxten Energy Technology Co., Ltd является китайским производителем аккумуляторов с жидкостным охлаждением и фабрикой по индивидуальному заказу, описание продукта ... Посмотреть продукт →

Для чего используется BESS?

Одно и то же оборудование приносит пользу по-разному в зависимости от того, кто им владеет и где оно находится. Основные шаблоны приложений:

• Снижение пиковых нагрузок и снижение платы за спрос. Помещения, взимаемые в период пиковой нагрузки, используют ресурсы хранилища в минуты наибольшего использования, что снижает потребность в выставлении счетов.
• Переключение нагрузки и энергетический арбитраж. Зарядка в часы низкого тарифа и разрядка в часы высокого тарифа; ценовой спред становится маржой.
• Возобновляемая интеграция. Выработка солнечной или ветровой энергии переносится на более ценные часы, и ее сокращения избегают.
• Регулирование частоты. Система реагирует на отклонения частоты сети за миллисекунды и заряжает или разряжает ее для восстановления баланса.
• Резервное и аварийное питание. Критические нагрузки продолжают работать во время простоев.
• Микросети и автономное электроснабжение. Хранилище объединяет солнечную, ветровую и дизельную генерацию в надежную местную электроэнергию.

Для дома практичной конфигурацией является блок «все в одном», сочетающий в себе батарею, инвертор и систему управления энергопотреблением в одном шкафу. NXTEN универсальная система хранения энергии для жилых помещений , например, предназначен для сопряжения с фотоэлектрическими батареями на крыше и переносом этой солнечной энергии на вечер.

Производители универсальных систем хранения энергии для жилых домов и вилл на балконах Ningbo Nxten Energy Technology Co., Ltd — китайский производитель универсальных систем хранения энергии для жилых помещений и систем хранения энергии на балконах вилл. Посмотреть продукт →

Какие аккумуляторные технологии используются в BESS?

Химия определяет срок службы, запасы прочности, плотность энергии и стоимость. Варианты, которые вы действительно увидите в коммерческих тендерах и каталогах продукции, следующие:

На практике литий-железо-фосфат доминирует в новых установках BESS потому что его срок службы и термическая стабильность хорошо соответствуют стационарным рабочим циклам, где вес имеет меньшее значение, чем безопасность и долговечность.

Как выбрать аккумуляторную систему хранения энергии

Правильная система определяется рабочим циклом приложения, окружающей средой и обязательствами по обеспечению соответствия, а не только батареей. Оцените эти факторы по порядку:

1. Вместимость и мощность. Рассчитайте ежедневную энергию, подлежащую перераспределению, в кВтч, а пиковую мощность, которую необходимо снизить или покрыть, — в кВт. Этот этап определения размера определяет соотношение энергии и мощности системы.
2. Срок службы и гарантия. Посмотрите, например, количество циклов на реалистичной глубине разряда. 6000 циклов при глубине разряда 80 % и прочитайте условия, связанные с этим номером.
3. Охлаждение и корпус. Сопоставьте подход к управлению температурным режимом и номинальные характеристики наружного применения с условиями установки: диапазоном температур окружающей среды, пределами шума, занимаемой площадью и требованиями пожарной безопасности.
4. Сертификаты. UL 1973, IEC 62619 и применимые сетевые нормы определяют, может ли система быть законно установлена, застрахована и подключена к сети в вашем регионе.
5. Контроль поставщиков. Самый распространенный провал проекта — это не плохая ячейка, а фрагментированная цепочка поставок. Производитель, который контролирует производство от элементов до готовых систем, с собственными исследованиями и разработками и системой управления качеством автомобильного уровня, дает вам единую точку ответственности.

Для коммерческих и промышленных объектов самым быстрым способом закупки обычно является шкаф уличного исполнения, рассчитанный на требуемый класс мощности. А Шкаф для хранения энергии открытого коммерческого и промышленного назначения с жидкостным охлаждением мощностью 215–233 кВтч является типичным строительным блоком для проектов по снижению пиковых нагрузок и смещению солнечной энергии.

Крупномасштабные производители наружных коммерческих и промышленных шкафов для хранения энергии Ningbo Nxten Energy Technology Co., Ltd — китайский производитель шкафов для хранения энергии на открытом воздухе коммерческой и промышленной... Посмотреть продукт →

Структурированная система выбора предотвращает классические ошибки, связанные с недостаточной мощностью, завышенной мощностью и несоответствующим охлаждением. Методическое изучение критериев стоит потраченного времени; практическое руководство по как выбрать правильное решение для хранения энергии для вашего приложения Подробно описаны наиболее распространенные ошибки.

Итог

Аккумуляторная система хранения энергии больше не является экспериментальной технологией. Это операционный актив, который перемещает электроэнергию во времени: от дешевых часов к дорогим часам, от солнечных часов к вечерним часам и от стабильных часов к часам простоя. Основной вопрос для любого покупателя заключается не в том, работает ли система хранения, а в том, соответствуют ли архитектура системы, стратегия охлаждения, химический состав и производственный контроль поставщика конкретной задаче.

Вот почему закупки должны быть сосредоточены на проверенных учетных данных, сроке службы при реалистичной глубине разряда, охвате сертификацией, термическом расчете и целостности производственной цепочки, а не на максимальной заявленной мощности.