Система накопичення енергії з акумуляторами, часто звану BESS, зберігає електричну енергію в акумуляторах і подає її за потреби. Оскільки відновлювана енергія стає все поширенішою, системи накопичення енергії відіграють ключову роль у сучасних енергосистемах.

Отже, як працює система накопичення енергії з акумуляторами? Проще кажучи, вона бере електрику з мережі або відновлюваних джерел, перетворює і зберігає цю енергію в акумуляторах, а потім виділяє її, коли попит зростає.

Для будинків, підприємств, заводів і проектів відновлюваної енергії BESS може покращити використання енергії, знизити витрати на електрику та забезпечити резервне живлення.

Як система накопичення енергії з акумуляторами зберігає енергію?

Основне завдання системи накопичення енергії з акумуляторами — зберігати електрику для подальшого використання.

Коли є надлишок електроенергії, система заряджає свої акумулятори. Наприклад, сонячна енергетична система може виробляти більше електрики, ніж потрібно будівлі вдень. Замість того, щоб відправляти весь надлишок енергії в мережу, BESS може зберігати частину її.

Збережена енергія потім може бути використана пізніше. Це особливо корисно вночі, під час пікових періодів попиту або коли виробництво відновлюваної енергії низьке.

Отже, BESS допомагає збалансувати подачу електроенергії з попитом на неї.

Які основні компоненти системи накопичення енергії з акумуляторами?

Система накопичення енергії з акумуляторами включає кілька ключових частин. Кожна частина виконує різну роль, але вони працюють разом як єдина система.

Модулі акумуляторів та акумуляторні комплекти

Акумулятор — це ядро системи накопичення енергії. Фосфат литию та заліза, також відомий як LiFePO4 або LFP, широко використовується, оскільки має хорошу безпеку, довгий цикл життя та стабільну продуктивність.

Кілька акумуляторних елементів з’єднуються, щоб утворити модулі акумуляторів. Ці модулі потім об’єднуються в акумуляторні комплекти або більші акумуляторні шафи.

Система управління акумулятором

Система управління акумулятором, або BMS, моніторить акумулятор під час роботи.

Вона перевіряє важливі дані, такі як напруга, струм, температура та стан заряду. Крім того, вона допомагає захищати акумулятор від перезарядки, глибокого розряду, перегріву та інших небезпечних умов.

В результаті BMS допомагає покращити безпеку акумулятора та термін його служби.

Система перетворення потужності

Система перетворення потужності, або PCS, керує потоком електрики між акумуляторами та електричною мережею або електричними навантаженнями.

Коли акумулятор заряджається, PCS перетворює змінний струм (AC) на постійний струм (DC). Коли акумулятор розряджається, він перетворює постійний струм назад на змінний.

Цей двонапрямний перетворення дозволяє системі накопичення енергії з акумуляторами заряджатися та розряджатися за потреби.

Система управління енергією

Система управління енергією, або EMS, контролює роботу системи накопичення енергії.

Вона може вирішувати, коли заряджати, коли розряджати та скільки потужності доставляти. Наприклад, EMS може заряджати акумулятор, коли ціни на електрику низькі, і розряджати його, коли ціни високі.

Отже, EMS відіграє важливу роль у покращенні енергетичної ефективності та зменшенні операційних витрат.

Система теплового управління та безпеки

Температура акумулятора може впливати як на безпеку, так і на продуктивність. З цієї причини багато рішень BESS використовують системи повітряного або рідкого охолодження.

Система також може включати виявлення вогню, гасіння вогню, виявлення диму, ізоляцію та інші функції безпеки.

Ці системи працюють разом, щоб створити безпечніше середовище роботи.

Як працює система накопичення енергії з акумуляторами крок за кроком?

Процес роботи BESS можна розділити на кілька простих кроків.

Крок 1: Система отримує електрику

Спочатку електрика надходить з джерела живлення. Це джерело може бути комунальною мережею, сонячими панелями, вітровими турбінами або іншою генераційною системою.

Крок 2: PCS перетворює потужність

Далі система перетворення потужності змінює електрику на правильну форму для зарядки акумулятора.

Наприклад, коли змінний струм надходить з мережі, PCS перетворює його на постійний струм для акумулятора.

Крок 3: Акумулятор зберігає енергію

Акумулятор зберігає електричну енергію за допомогою електрохімічного процесу.

У той же час BMS моніторить напругу, струм та температуру акумулятора, щоб тримати процес зарядки в межах безпечних лімітів.

Крок 4: EMS керує використанням енергії

EMS перевіряє попит на електроенергію, стан акумулятора, ціни на електрику та інші умови роботи.

Потім вона визначає, чи повинна система продовжувати заряджатися, зупинити зарядку або підготуватися до розряду.

Крок 5: Акумулятор виділяє енергію

Коли потрібна електроенергія, акумулятор відправляє постійний струм в PCS.

PCS перетворює постійний струм на змінний. Нарешті, змінний струм подається в будинки, заводи, комерційні будівлі або мережу.

Цей процес може відбуватися автоматично на основі налаштувань системи.

Як BESS працює з сонячною енергією?

Системи накопичення енергії з акумуляторами та сонячні енергетичні системи часто використовуються разом.

Сонячні панелі зазвичай виробляють найбільше електрики вдень. Однак попит на електрику може залишатися високим після заходу сонця.

BESS вирішує цю тимчасову проблему. Вдень акумулятор може зберігати надлишок сонячної енергії. Пізніше збережена енергія може подавати навантаження, коли виробництво сонячної енергії зменшується.

Наприклад, система сонячної енергії з накопиченням може працювати таким чином:

• Сонячні панелі генерують електрику вдень.
• Будівля використовує необхідну електрику.
• Надлишок сонячної енергії заряджає акумулятор.
• Акумулятор зберігає невикористану енергію.
• Ввечері акумулятор подає енергію в будівлю.
• Мережа подає додаткову енергію, коли акумулятор недостатній.

В результаті більше сонячної енергії може бути використана локально, замість того щоб бути знеціленою або експортованою.

Що відбувається, коли система накопичення енергії з акумуляторами розряджається?

Під час розряду збережена хімічна енергія в акумуляторі перетворюється назад в електричну енергію.

Акумулятор виробляє постійний струм. Потім PCS перетворює постійний струм на змінний для навантаження або мережі.

У той же час BMS продовжує моніторити умови акумулятора. EMS контролює швидкість розряду на основі попиту на систему та налаштувань роботи.

Отже, система може доставляти стабільну потужність, зберігаючи акумулятор в межах безпечних умов роботи.

Які основні сфери застосування систем накопичення енергії з акумуляторами?

Системи накопичення енергії з акумуляторами можна використовувати в багатьох різних сферах.

Зменшення пікових навантажень та управління навантаженнями

Попит на електрику може змінюватися протягом дня. BESS може розряджатися під час періодів високого попиту, щоб зменшити пікове використання електроенергії.

Це може допомогти підприємствам керувати платежами за попит та покращити енергетичну ефективність.

Накопичення відновлюваної енергії

Сонячна та вітрова енергія не завжди доступні. BESS може зберігати відновлювану енергію, коли виробництво високе, і виділяти її, коли виробництво падає.

Отже, накопичення енергії може допомогти зробити відновлювану енергію більш гнучкою.

Резервне живлення

Система накопичення енергії з акумуляторами може забезпечити резервне живлення, коли мережа виходить з ладу.

Залежно від дизайну системи, вона може підтримувати критичне обладнання, такі як системи зв’язку, сервери, виробничне обладнання, освітлення та інші важливі навантаження.

Накопичення енергії в мікромережах

Технологія BESS також широко використовується в мікромережах.

Мікромережа може об’єднувати сонячну енергію, акумулятори, генератори та локальні навантаження. Акумулятор допомагає балансувати ці різні джерела енергії та може підтримувати стабільну роботу.

Підтримка мережі

Крупномасштабні системи накопичення енергії також можуть підтримувати електричну мережу.

Вони можуть надавати послуги, такі як регулювання частоти, підтримка напруги, переміщення енергії та інші функції балансування мережі.

Які переваги систем накопичення енергії з акумуляторами?

Добре розроблена BESS може надати кілька переваг.

По-перше, вона покращує використання відновлюваної енергії, зберігаючи надлишок потужності для подальшого використання.

По-друге, вона може знизити витрати на електрику, переміщуючи використання енергії з дорогих періодів на періоди з нижчими витратами.

По-третє, вона може забезпечити резервне живлення для критичних навантажень.

Крім того, накопичення енергії в акумуляторах може покращити якість електроенергії та допомогти збалансувати подачу та попит.

Нарешті, оскільки технологія акумуляторів продовжує вдосконалюватися, системи накопичення енергії стають більш гнучкими та підходящими для більш широкого діапазону застосувань.

Скільки часу система накопичення енергії з акумуляторами може подавати енергію?

Час резервного живлення BESS залежить від ємності акумулятора та потужності навантаження.

Наприклад, акумулятор на 100 кВт·год не завжди забезпечує той же час резервного живлення. Якщо підключене навантаження споживає 20 кВт, теоретичний час роботи становить приблизно п’ять годин, не враховуючи втрати системи та інші обмеження.

Якщо навантаження зросте до 50 кВт, теоретичний час роботи зменшиться до приблизно двох годин.

Отже, ємність BESS має бути вибрана на основі як потреб в енергії, так і потреб в потужності.

Які фактори слід враховувати при виборі BESS?

Перед вибором системи накопичення енергії з акумуляторами слід врахувати кілька факторів.

Ємність акумулятора

Ємність акумулятора зазвичай вимірюється в кВт·год або МВт·год. Вона визначає, скільки енергії може зберігати система.

Потужність

Потужність вимірюється в кВт або МВт. Вона визначає, як швидко система може заряджатися або розряджатися.

Хімічна композиція акумулятора

Різні хімічні композиції акумуляторів мають різні характеристики. Акумулятори LFP широко використовуються в сучасних проектах BESS через їх безпеку та довгий цикл життя.

Цикл життя

Цикл життя відноситься до того, скільки циклів зарядки та розряду може завершити акумулятор, зберігаючи необхідну продуктивність.