Шта је систем за складиштење енергије батерије?
Систем за складиштење енергије батерија је координисани скуп опреме који складишти електричну енергију и ослобађа је на захтев. Комплетан систем укључује батеријске модуле, систем за конверзију енергије (ПЦС) или инвертер, систем за управљање батеријама, систем управљања енергијом, управљање топлотом и електричну заштиту.
БЕСС имплементације обухватају скоро сваки део енергетског пејзажа:
- Куће које упарују складиште са кровном соларном енергијом
- Куће којима је потребна резервна копија са или без соларне енергије
- Комерцијални и индустријски објектиуправљање трошковима потражње и отпорношћу
- Микромреже које опслужују кампусе, удаљене локације или критичну инфраструктуру
- Комунална{0}}постројењаобезбеђивање регулације фреквенције, капацитета и обновљивог учвршћивања
- Чворишта за пуњење ЕВ која треба да управљају вршном потрошњом енергије
Посао је исти у сваком окружењу: ухватите електричну енергију сада и распоредите је касније, где и када има највећу вредност. За разлику од соларних панела или генератора, БЕСС није примарни извор -, он прво мора да прими струју са неког другог места да би могао да се испразни.
Како функционише систем за складиштење енергије батерије: корак по корак
Ток-до-краја БЕСС-а изгледа овако:
Извор → Систем за конверзију енергије → Ћелије батерије (које управља БМС) → Систем за конверзију енергије → Оптерећења или мрежа, а све то координира ЕМС.
Корак 1: Струја улази у систем
Струја стиже из соларних панела, комуналне мреже или генератора. У соларној-плус-инсталацији за складиштење, вишак соларне енергије у подневној - производњи коју домаћинство не може да потроши у реалном времену - тече у батерију уместо да се извози. Типичан стамбени соларни низ од 8 кВ може лако произвести више од кућне употребе између отприлике 11 ујутро и 15 сати, а тај вишак је управо оно што батерија биљежи.
Корак 2: Напајање се претвара за складиштење
Батеријске ћелије складиште енергију као једносмерну струју (ДЦ). Већина кућа и зграда ради на наизменичну струју (АЦ). Инвертер или ПЦС премошћују то двоје, претварајући:
- ДЦ соларна енергија у наизменичну струју за зграду
- Напајање наизменичне мреже у једносмерну струју за пуњење батерије
- ДЦ напајање батерије назад у АЦ напајање за оптерећења
Било да је системАЦ-упарени или ДЦ-спојенимења начин интеракције инвертера, соларне енергије и батерије - ДЦ-спојени дизајни су обично ефикаснији за нове соларне-плус- пројекте складиштења, док је АЦ- спојених дизајна лакше накнадно уградити у постојеће ПВ системе.
Корак 3: Батерија хемијски складишти енергију
Унутар сваке ћелије, електрична енергија се складишти кроз реверзибилне хемијске реакције. ТхеМинистарство енергетике САДописује електрохемијско складиштење као претварање електричне енергије у хемијску потенцијалну енергију током пуњења, а затим назад у електричну енергију током пражњења. Хемија литијум гвожђе фосфата (ЛФП) сада доминира стационарним складиштењем захваљујући свом дугом веку циклуса (обично 6,000+ циклуса до 80% капацитета) и јакој термичкој стабилности, због чега се појављује у свему одвисоконапонске{0}}батерије за становањедо више-мегават-сатних контејнерских система.
Овде су важна два показатеља учинка:
- Повратна{0}}ефикасност- удео уложене електричне енергије који се враћа, обично 85–95% за модерне литијумске системе.
- Дубина пражњења (ДоД)- колико се номиналног капацитета заправо користи по циклусу. Већина ЛФП система дозвољава 90–100% ДоД без оштећења животног циклуса.
Корак 4: Систем управљања батеријом штити батерију
БМС је ниво безбедности и здравља. Он континуирано прати стање напуњености, напон, струју, температуру ћелије, равнотежу између ћелија-ка-и стање квара, а затим комуницира са инвертором да пригуши или искључи рад када нешто изађе ван домета. Без компетентног БМС-а, батерије су изложене прекомерном пуњењу, дубоком пражњењу, термичком бекству и убрзаној деградацији.
Корак 5: Похрањена енергија се поново претвара у употребљиву снагу
Када оптерећења захтевају напајање - на заласку сунца, током периода вршне-прозора или током нестанка мреже -, батерија се испразни, инвертер поново претвара једносмерну струју у наизменичну струју и струја тече ка панелу. У резервној конфигурацији, ова примопредаја се обично дешава у року од милисекунди преко прекидача за аутоматски пренос или хибридног претварача, тако да осетљива опрема као што су Ви- рутери, фрижидери и ЦПАП машине и даље раде.
Корак 6: Систем управљања енергијом одлучује о стратегији
ЕМС претвара пасивну батерију у паметно средство. У зависности од режима рада, може дати приоритет:
- Лична{0}}потрошња- складиштити вишак соларне енергије, испразнити увече
- Арбитража о времену{0}}{{1}употребе- напуните-врхунац, испразните се током скупих сати
- Резервна резерва- држе проценат капацитета за прекиде
- Врхунско бријање / управљање наплатом по захтеву- накратко испразните да бисте смањили вршни кВ
- Мрежне услуге- фреквенцијски одзив, капацитет или ВПП учешће
У комерцијалним системима, ЕМС је често место где је финансијски случај, пошто тарифе за комуналне услуге и накнаде по захтеву воде већину уштеда.
Основне компоненте БЕСС-а
БЕСС је више од ормарића за батерије. Подржавајући хардвер и софтвер одређују перформансе, безбедност и животни век колико и саме ћелије.
| Компонента | Функција |
|---|---|
| Батеријски модули | Чувајте енергију у ћелијама распоређеним за потребан напон и капацитет |
| Систем управљања батеријом (БМС) | Надгледа и штити ћелије; управља балансирањем и кваровима |
| Систем конверзије снаге (ПЦС) / инвертер | Конвертује између једносмерне батерије и наизменичне струје зграде или мреже |
| Систем управљања енергијом (ЕМС) | Контролише логику пуњења/пражњења и режим рада |
| Управљање топлотом | Ваздушно или течно хлађење да би ћелије биле у безбедним температурним распонима |
| Сигурносна опрема | Искључци, заштитни релеји, сензори, детекција и гашење пожара |
| Расклопна опрема и мерење | Мери проток енергије и изолује систем по потреби |
| Панел резервних копија или критичних{0}}учитавања | Усмерава ускладиштену енергију до изабраних кола током нестанка |
Фактор форме је такође битан. Стамбени системи су обично зидни{1}}унутарњи ормари;спољни ормар БЕССслуже комерцијалним сајтовима; иконтејнерски БЕССруковати комуналним{0}}размерама и великим Ц&И пројектима, често са интегрисаним течним хлађењем и сузбијањем пожара. Потпуна анализа одговорности подсистема је покривена у8 основних БЕСС компонентиреференца.
Пуњење и пражњење у правом дану
Соларни-плус-кућа за складиштење у време-територије-употребе може да функционише овако:
- Јутро- соларна енергија почиње да производи; оптерећења се испуњавају директно из ПВ.
- подне- соларна енергија премашује потражњу домаћинстава; вишак пуни батерију.
- Касно поподне- батерија обично достиже пуну напуњеност.
- Вече (вршне цене)- батерија се празни да покрије осветљење, кување, ХВАЦ и електронику.
- Ноћење- систем има резервни капацитет за прављење резервних копија; мрежа попуњава сваку празнину.
- Испад- систем се издваја из мреже и напаја критична оптерећења.
Стварно понашање зависи од структуре тарифе, типа претварача, величине батерије и да ли је резервна копија конфигурисана само за -кућно или критично- оптерећење.
За шта се БЕСС може користити? Уобичајене апликације
Соларна само{0}}потрошња
Најчешћи случај стамбене употребе. Уместо да извози вишак соларне енергије уз мало напајања-у кредиту, дом га складишти за вечерњу употребу, повећавајући сопствену-потрошња са типичних 25–35% на 70%+.
Резервно напајање током нестанка
Време резервне копије је функција корисног капацитета, просечног оптерећења и да ли се соларна енергија може пунити током дана. Батерија од 13 кВх која напаја фрижидер (просек око 150 В), Ви-Фи, светла и неколико утичница - од око 0,6 кВ непрекидно - може да ради отприлике 18–20 сати након потпуног пуњења. Додајте ХВАЦ или бунарску пумпу са великом стартном струјом и она нагло опада. То је разлог зашто критична-листа оптерећења, а не сама величина батерије, покреће дизајн звука.
Време{0}}-коришћења енергетске арбитраже
Пуњење током јефтиних или соларних-богатих сати и пражњење током вршних{1}}часова је једна од услуга мрежеЕИА идентификујекао примарни ток вредности за складиштење батерија.
Комерцијално бријање на врхунцу и управљање наплатом потражње
За многе комерцијалне купце, трошкови по захтеву - који се наплаћују на највећем скоку кВ од 15- минута у месецу – представљају 30–70% рачуна за струју. БЕСС величине за пражњење током тих скокова може смањити врхове без промене операција.Неколико механизамадоприносе комерцијалном пословном случају, укључујућипребацивање оптерећења, приход од одговора на потражњу и уштеде на отпорности.
Подршка за микромреже и мрежу
Складиштење батерија је технологија која омогућава већину модерних микромрежа, омогућавајући соларној мрежи, генераторима и оптерећењима да раде као координисано острво када главна мрежа није доступна. На скали мреже, батерије балансирају понуду и потражњу у временским оквирима од-до{2}}сата и складиште обновљиви излаз који би иначе био смањен.
ЕВ чворишта за пуњење
Брзо{0}}брзо пуњење једносмерном струјом велике снаге може да преплави мрежну везу на сајту. БЕСС смањује потражњу из комуналног предузећа баферовањем сесија наплате, често чинећи пројекат одрживим без скупе надоградње услуге.
Стамбени вс комерцијални БЕСС
| Феатуре | Стамбени БЕСС | Комерцијални БЕСС |
|---|---|---|
| Типичан капацитет | 5–40 кВх | 100 кВх – неколико МВх |
| Примарни циљеви | Резервна копија, соларна само{0}}коришћеност, уштеда на рачуну | Захтеви, отпорност, одрживост |
| Подржана оптерећења | Критична кола или цео{0}}дом | ХВАЦ, хлађење, производне линије, ЕВ пуњење |
| Дизајнерски драјвер | Толеранција прекида и величина ПВ | Профил оптерећења, структура тарифа, оперативни ризик |
| Контроле | Једноставна подешавања и апликација | Напредни ЕМС, често интегрисан са БМС/СЦАДА |
Принцип је идентичан; инжењеринг, контрола и економија се разликују.
кВ вс кВх: Два броја која дефинишу батерију
Одређивање БЕСС-а се своди на две спецификације:
- кВ (киловати)- снага. Колико оптерећење систем може да опслужи у једном тренутку.
- кВх (киловат{0}}сати)- енергије. Колико батерија може да ускладишти и да се празни током времена.
Батерија од 5 кВ / 15 кВх може испоручити до 5 кВ тренутно или издржати око 1,5 кВ током 10 сати. Неусклађеност између њих је уобичајена грешка у дизајну: велики капацитет са малом снагом може да задржи много енергије, али не може да покрене топлотну пумпу; велика снага са малим капацитетом може покренути велика оптерећења, али брзо нестаје. ТхеВодич за кВ вс кВхдетаљније пролази кроз математику величине.
Предности и ограничења система за складиштење енергије батерије
Предности
- Чува соларну енергију за вечерњу или ноћну употребу
- Обезбеђује резервну копију у случају нестанка за критична или{0}}цела кућна оптерећења
- Смањује изложеност времену{0}}употребе-и трошковима по захтеву
- Побољшава отпорност за домове, предузећа и микромреже
- Подржава већи продор обновљивих извора енергије у мрежу
- Може да групише приходе на тржиштима која дозвољавају мрежне услуге
Ограничења
- Значајни трошкови унапред
- Коначан употребљиви капацитет по циклусу
- Постепена деградација; гаранције за капацитет обично гарантују веће или једнаке 70% у 10. години
- Захтеви локације: вентилација, чишћење, усклађеност са кодом
- Могућа надоградња електричне плоче или сервиса
- Дозвољавање и АХЈ преглед
- Одговорности за рециклажу на крају{0}}-животног века
Најбољи систем ретко је највећи. То је систем усклађен са профилом оптерећења, тарифом, сајтом и буџетом.
Сигурносни стандарди које треба да знате
БЕСС безбедност је регулисана малим скупом стандарда на којима ће сваки реномирани инсталатер радити:
- НФПА 855- Стандард за уградњу стационарних система за складиштење енергије. Покрива размак, вентилацију, детекцију пожара и реаговање у хитним случајевима.
- УЛ 9540- Сертификат о безбедности за системе и опрему за складиштење енергије.
- УЛ 9540А - Метода испитивања за процену топлотног ширења ватре у БЕСС-у.
- Захтеви НЕЦ члана 706 - Националног електричног кодекса за системе за складиштење енергије.
За дубљи поглед на то зашто су ови сертификати важни када се упоређује опрема, погледајтезашто је вашем БЕСС-у потребан УЛ сертификат.
ФАК
П: Да ли систем за складиштење енергије батерија ствара електричну енергију?
О: Не. БЕСС складишти само електричну енергију коју је већ произвела соларна енергија, мрежа или генератор, а касније је пушта. То је уређај за складиштење, а не генератор.
П: Може ли БЕСС напајати цео дом?
О: Понекад - зависи од оптерећења у дому и оцена снаге и капацитета батерије. Многи власници кућа бирају резервну копију-за критично оптерећење (фрижидер, интернет, светла, медицински уређаји, пумпа за бунар) јер је то далеко јефтиније од истовременог прављења резервне копије ХВАЦ-а, електричних пећница и ЕВ пуњења.
П: Колико дуго БЕСС може да обезбеди резервну снагу?
О: Трајање резервне копије зависи од корисног капацитета (кВх), просечног оптерећења (кВ) и од тога да ли се соларна енергија може пунити током дана. Батерија од 13,5 кВх која напаја 0,6 кВ основних ствари ради око 20 сати након што је напуњена; иста батерија са клима уређајем од 4 кВ ради око 3 сата.
П: Да ли соларне батерије раде током прекида рада?
О: Само ако је систем посебно конфигурисан за прављење резервних копија. Стандардна мрежа{1}}везана соларна енергија без складишта се искључује током прекида ради безбедности. Соларно-плус-складиштење са хибридним инвертором и дизајном са могућношћу изолације{5}}одржаће критична оптерећења и, у многим случајевима, пунити се од сунца следећег дана.
П: Колико дуго траје БЕСС?
О: Већина модерних ЛФП стамбених и комерцијалних батерија има гаранцију од 10 година и 6,000+ циклуса до гарантованог минималног капацитета (обично 70%). Живот у стварном-светском свету зависи од температуре, дубине пражњења, брзине пуњења и образаца коришћења.
П: Да ли је БЕСС-у потребна соларна енергија да би била корисна?
О: Не. Складиште батерије сама по себи доноси вредност кроз резервне копије у случају нестанка, време{1}}а-арбитраже и управљање наплатом по захтеву. Солар једноставно проширује финансијску ситуацију и омогућава пуњење без{4}}мреже током дужих прекида.
Боттом Лине
Систем за складиштење енергије батерија функционише тако што претвара долазну АЦ или ДЦ електричну енергију у ускладиштену хемијску енергију, држећи је под надзором система за управљање батеријама и пуштајући је кроз претварач када систем за управљање енергијом утврди да је највреднији. Технологија је зрела, стандарди су добро успостављени, а случајеви коришћења - од кућне резервне јединице од 10 кВх до више-мегаватних средстава мреже - почивају на истим основним принципима.
Одлучујући фактор у успешном пројекту није марка батерије. То је усклађивање снаге, капацитета и контрола система са реалним профилом оптерећења, стварном тарифом и стварном локацијом. Исправите то како треба, и БЕСС ће зарађивати деценију или више.