Na základě pozadí aktivně podpory transformace energie a intenzivního rozvoje obnovitelné energie po celém světě hraje stále důležitější roli jako klíčovou technologii pro vyvážení nabídky a poptávky a zlepšení účinnosti využití energie. Pro pochopení jeho aplikací a vývojových trendů v energetické oblasti je zásadní hluboké pochopení základních principů a základních složek Bess.
Základní principy Bess
Pracovní princip BESS je založen na charakteristikách nabíjení a vypouštění baterie. Jednoduše řečeno, pokud dojde k nadbytku dodávky elektřiny, například během období maximálního období výroby obnovitelné energie nebo mimo peky s spotřebou elektřiny mřížky, systém ukládá přebytečnou energii do baterií; Když poptávka po elektřině převyšuje nabídku, například během období špičky elektřiny nebo pokud je výroba obnovitelných zdrojů energie nedostatečná, uvolňují baterie uloženou elektřinu, aby poskytovaly energii podpory sítě nebo uživatelům. Tento proces je podobný „elektrické bance“ a dosahuje flexibilního alokace elektřiny v čase a prostoru.
Jako příklad vezmecí běžnou lithium-iontovou baterii, její proces nabíjení a vybíjení zahrnuje pohyb lithiových iontů mezi pozitivními a negativními elektrodami. Během procesu nabíjení se lithiové ionty uvolňují z pozitivní elektrody a zabudovány do záporné elektrody elektrolytem; Během vypouštění se lithiové ionty uvolní z negativní elektrody a vracejí se do pozitivní elektrody elektrolytem, zatímco vytvářejí proud v externím obvodu, aby napájel výkon zátěži. Tato reverzibilní chemická reakce umožňuje opakování a vypouštění lithium-iontových baterií, čímž se dosahuje skladování a uvolňování elektrické energie. Různé typy baterií mají různé mechanismy chemické reakce, ale základní principy nabíjení a vypouštění jsou podobné, které dosahují funkce skladování energie prostřednictvím vzájemné přeměny mezi chemickou energií a elektrickou energií.
Základní komponenty Bess
Baterie: Základní nosič skladování energie
Baterie je základní součástí BESS a její výkon přímo určuje klíčové ukazatele, jako je kapacita pro skladování energie, efektivita nabíjení a vypouštění a životnost cyklu systému. V současné době je nejpoužívanějším typem baterie na trhu lithium-iontové baterie, včetně ternárních lithiových baterií, lithiových železných fosfátových baterií atd. Ternární lithiové baterie mají vysokou hustotu energie a mohou ukládat více elektrické energie v menším objemu a hmotnosti, takže je vhodné pro aplikace, jako je například elektrické vozidla a některé distribuované projekty energie. Baterie lithium železa fosfátu se široce používají ve velkých elektrárnách pro skladování energie, skladování energie na boku mřížky a dalších polích kvůli jejich dobré bezpečnosti, dlouhé životnosti cyklu a relativně nízkým nákladům.
Kromě lithium-iontových baterií se v systému Bess používají i jiné typy baterií, jako jsou baterie olovnatých a kyselých baterií, baterie kyseliny olova mají výhody levné a vyspělé technologie, ale jejich hustota energie je nízká a životnost cyklu je krátká. Používají se hlavně ve scénářích, kde požadavky na výkon nejsou vysoké a náklady jsou citlivé. Baterie niklu kadmia byly kdysi běžné v malých zařízeních pro skladování energie, ale mají problémy, jako je paměťový efekt a relativně nízká hustota energie, a jejich aplikační rozsah se postupně zmenšuje. S nepřetržitým vývojem technologie se také objevují nové technologie baterií, jako jsou baterie s pevným státem a sodíkové iontové baterie, u nichž se očekává, že v budoucnu přinesou Bess systémy vyšší výkon a nižší náklady.
Systém správy baterií (BMS): Inteligentní správce baterií
Systém správy baterií (BMS) je nezbytnou součástí Bess, která slouží jako „inteligentní manažer“ baterie, odpovědný za monitorování a správu různých parametrů v reálném čase, aby se zajistila bezpečný a efektivní provoz baterie. Mezi hlavní funkce BMS patří monitorování stavu baterie, řízení nabíjení a vypouštění, správa rovnováhy a diagnostika poruch.
Pokud jde o sledování stavu baterie, BMS shromažďuje parametry v reálném čase, jako je napětí, proud a teplota baterie prostřednictvím různých senzorů, a přenáší tato data do řídicího systému pro analýzu a zpracování. Sledováním těchto parametrů může BMS přesně vyhodnotit klíčové ukazatele, jako je zbývající nabíjení baterie (SOC) a stav zdraví (SOH), což poskytuje základ pro kontrolu nabíjení a vypouštění. Pokud jde o kontrolu náboje a výboje, BMS přesně řídí proces nabíjení a vypouštění baterie na základě jejího stavu a systémových požadavků, vyhýbání se situacím, jako je přepsání, přehřívání a přehřátí, a ochrana bezpečnosti a životnosti baterie. Například, když napětí baterie dosáhne nastaveného nabíjecího napětí, BMS automaticky odřízne nabíjecí obvod, aby se zabránilo přebíjení baterie; Pokud je teplota baterie příliš vysoká, BMS aktivuje chladicí systém nebo upraví strategii nabíjení a vypouštění, aby se snížila teplota baterie.
Vyvážená správa je další důležitou funkcí BMS. Kvůli rozdílům ve výrobních procesech a prostředí využití mezi jednotlivými buňkami v baterii se mohou během procesu nabíjení a vypouštění vyskytnout nekonzistence, jako jsou změny parametrů, jako je napětí, kapacita a vnitřní odpor. Tato nekonzistence může vést ke snížení celkového výkonu baterie a zkrácené životnosti cyklu. BMS používá vyváženou funkci správy k rovnoměrnému nabíjení a vypouštění jednotlivých buněk v baterii, takže stavy každé buňky mají tendenci být konzistentní a zlepšují celkový výkon a životnost baterie. Kromě toho má BMS také funkci diagnostiky poruch, která může včas detekovat poruchy v systému baterií a přijmout odpovídající opatření k alarmu a zpracování je, což zajišťuje stabilní provoz systému.
Systém převodu energie (PCS): Most pro přeměnu energie
Systém přeměny energie (PCS) hraje klíčovou roli při přeměně elektrické energie v Bess. Působí jako „most“ spojující baterii k mřížce nebo zatížení a dosahuje obousměrné konverze mezi přímým proudem (DC) a střídavým proudem (AC). Během procesu nabíjení PC převádějí AC napájení z mřížky nebo zařízení pro obnovitelné zdroje energie na DC napájení pro nabíjení baterie; Během procesu vypouštění PCS převádí přímý proudový výstup z baterie do střídavého proudu a dodává napájení do mřížky nebo zatížení.
PC obvykle přijímají obousměrnou technologii střídače, která může dosáhnout účinné a stabilní přeměny energie. Mezi jeho ukazatele výkonu patří účinnost přeměny, účinkující faktor, harmonické zkreslení atd. Vysoká účinnost přeměny znamená, že během procesu převodu elektrické energie dochází k menší energii, což může zlepšit celkovou účinnost systému; Dobrý účinek může snížit dopad reaktivního energie na napájecí mřížku a zlepšit kvalitu napájení; Nízké harmonické zkreslení může snížit interference na napájecí síť a další elektrické zařízení. Abychom vyhověli potřebám různých aplikačních scénářů, hladina výkonu PC se také liší, od nízkoenergetických kilowattů až po vysoce výkonné megawatty. U velkých elektráren pro skladování energie se více modulů PC obvykle používá paralelně k dosažení vyššího výkonu a kapacity systému.
Systém řízení energie (EMS): Velitel systémových operací
Systém řízení energetiky (EMS) je „velitelem“ Bess, odpovědný za monitorování, kontrolu a optimalizaci energetického toku celého systému. EMS komunikuje s BMS, PC a dalšími souvisejícími zařízeními, aby získala stav provozu a dat v reálném čase, jako je úroveň baterie, stav nabíjení a vybíjení, napětí mřížky, frekvence, napájení a další informace. Poté podle algoritmu předvoleb a optimalizace EMS souřadí a řídí proces nabíjení a vypouštění systému, aby se dosáhlo optimálního provozu systému.
Například během maximálních období spotřeby elektřiny v energetické mřížce bude EMS ovládat systém Bess, aby se vypil do mřížky na základě situace zatížení mřížky a zbývající kapacitu baterie, což zmírnilo tlak napájení na mřížku; Během období nízké spotřeby elektřiny bude EMS ovládat počítače, aby nabíjely baterii a ukládali nadměrnou energii. Současně mohou EMS optimalizovat koordinovaný provoz mezi systémem BESS a zařízením pro výrobu obnovitelných zdrojů energie na základě situace výroby energie obnovitelné energie a zlepšit účinnost spotřeby obnovitelné energie. Kromě toho má EMS také funkce vzdáleného monitorování a správy. Uživatelé mohou monitorovat, provozovat a spravovat systém BESS vzdáleně prostřednictvím internetu nebo jiných komunikačních metod, aby mohli rychle zvládnout provoz systému a včas upravit provozní strategii systému.
Jiné pomocné komponenty
Kromě výše uvedených základních komponent zahrnuje systém BESS také některé pomocné komponenty, jako je systém tepelného řízení baterií (BTMS), systém požární ochrany, monitorovací systém atd., Které společně zajišťují bezpečný a stabilní provoz systému.
