Cunoștințe de bază despre dulapuri de stocare a energiei: analiză panoramică de la principii la aplicații

Dulapurile de stocare a energiei sunt dispozitive integrate utilizate în sistemele moderne de energie electrică pentru a stoca energia electrică și a o elibera la cerere. Esența sa este realizarea transferului în timp și spațiu al energiei electrice prin mijloace electrochimice (în principal baterii cu litiu-ion). Conform configurației actuale a proiectului, stocarea de energie a unui singur dulap de stocare a energiei poate ajunge la mii de kilowați-oră, ceea ce este echivalent cu cererea de energie electrică a sutelor de gospodării obișnuite pentru o zi. Această caracteristică-de stocare a energiei la scară largă îi permite să joace rolul unui „regulator flexibil” în domeniile producției de energie noi și reglării vârfurilor rețelei electrice. Din perspectiva clasificării tehnice, dulapurile de stocare a energiei sunt împărțite în principal în două tipuri: centralizate și distribuite. Dulapurile centralizate de stocare a energiei sunt utilizate mai ales în scenarii de-putere mare, cum ar fi fermele mari eoliene și fotovoltaice, centralele electrice terestre sau parcuri industriale; dulapurile de stocare a energiei distribuite sunt mai potrivite pentru utilizatorii industriali și comerciali, complexe comerciale sau microrețele și alte ocazii cu spațiu limitat și implementare flexibilă.

 

Indiferent de tip, valoarea de bază a dulapurilor de stocare a energiei este de a rezolva problema nepotrivirii timpului dintre sursa de energie și cerere. Luând ca exemplu generarea de energie fotovoltaică, dulapurile de stocare a energiei pot stoca surplusul de putere generat de sistemul fotovoltaic atunci când soarele este suficient și o pot elibera noaptea sau când puterea fotovoltaică este insuficientă în zilele înnorate, îmbunătățind astfel semnificativ rata de auto-consum și ușurința conexiunii la rețea a energiei regenerabile. În configurația inginerească a dulapului de stocare a energiei eoliene solare sau a dulapului de stocare a bateriilor solare, dulapul de stocare a energiei este utilizat împreună cu invertoarele fotovoltaice și controlere de generare a energiei eoliene pentru a forma un rezervor de energie tampon pe noua generație de energie, netezind efectiv impactul generării intermitente de energie asupra rețelei electrice.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Un sistem complet de dulap de stocare a energiei este puternic integrat din patru module funcționale majore. Miezul energetic al dulapului de stocare a bateriilor solare este compus din mai multe module de baterii conectate în serie și paralel. Produsele principale folosesc celule modulare de fosfat de fier litiu, cu o durată de viață de peste 6.000 de ori, în general, și pot susține o funcționare stabilă pentru mai mult de zece ani în condiții zilnice de încărcare și descărcare. Sistemul de management al bateriei (BMS) este ca senzorul sistemului nervos. Monitorizează tensiunea, temperatura și rezistența internă a fiecărui șir de baterie în timp real. Utilizează tehnologia de echilibrare activă pentru a elimina diferențele dintre celule și pentru a preveni supraîncărcarea,-descărcarea excesivă și evadarea termică.

 

Sistemul de conversie a puterii (PCS) este centrul conversiei formei de energie electrică și este responsabil pentru conversia bidirecțională între curent alternativ și curent continuu. Eficiența conversiei PCS moderne a depășit 96% și are funcții de suport al rețelei, cum ar fi compensarea puterii reactive și suprimarea armonică. Sistemul de management al energiei (EMS) este „creierul” întregului sistem. Pe baza predicției de încărcare, a semnalelor de preț al energiei electrice și a stării bateriei, optimizează dinamic strategiile de încărcare și descărcare pentru a maximiza beneficiile economice, asigurând în același timp securitatea alimentării cu energie. Sistemul de management termic folosește algoritmi precisi de control al temperaturii pentru a se asigura că bateria funcționează întotdeauna în zona optimă de temperatură de 15 până la 35 de grade, întârziind decolorarea capacității.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Conversia energiei dulapului de stocare a energiei urmează principiul de bază al unei reacții electrochimice reversibile. Luând ca exemplu bateriile cu litiu fier fosfat, în timpul procesului de încărcare, ionii de litiu sunt desprinși de electrodul pozitiv (litiu fier fosfat) și încorporați în electrodul negativ (grafit) prin electrolit și separator; în timpul procesului de descărcare, ionii de litiu sunt desprinși de electrodul negativ și returnați la electrodul pozitiv. Acest proces de inserare și extracție repetată realizează conversia reciprocă a energiei electrice și a energiei chimice. BMS joacă rolul de control al procesului. Reglează dinamic curentul de încărcare și descărcare și întrerupe-tensiunea pentru a preveni intrarea bateriei într-o stare de supraîncărcare sau de supra-descărcare, prelungind astfel în mod semnificativ durata de viață a acumulatorului.

 

La nivelul interacțiunii cu rețeaua electrică, dulapurile de stocare a energiei îmbunătățesc stabilitatea și economia de funcționare a sistemului energetic prin patru capacități de bază. În primul rând, controlul reglării frecvenței: viteza de răspuns la putere a dulapului de stocare a energiei poate ajunge la sute de milisecunde și poate absorbi sau injecta rapid putere atunci când frecvența rețelei fluctuează. Are avantaje evidente față de rata de reglare a frecvenței unităților termice tradiționale. În al doilea rând, susținerea tensiunii: prin compensarea puterii reactive sau prin funcționarea în patru-quadrante de putere, dulapurile de stocare a energiei pot îmbunătăți calitatea tensiunii rețelelor electrice locale, potrivite în special pentru capete de alimentare la-la distanță lungă sau zone cu penetrare mare a energiei noi. În al treilea rând, transferul de sarcină: profitând de diferența de preț la energie electrică de vârf-vale pentru a încărca în timpul prețurilor scăzute la energie electrică și a descărca în perioadele de vârf pentru a obține o reducere semnificativă a cheltuielilor cu electricitatea. Acesta este, de asemenea, cel mai important model de profit pentru proiectele industriale și comerciale de stocare a energiei. În al patrulea rând, funcționarea pe insulă: atunci când are loc o întrerupere de curent în rețeaua de alimentare de la nivelul-superior, dulapul de stocare a energiei cu capacitate de comutare-în afara rețelei se poate deconecta automat de la rețea și poate trece în modul insulă pentru a continua să furnizeze energie la sarcinile cheie până când rețeaua este restabilită.

 

Din practica inginerească a managementului energiei, strategia de funcționare zilnică a dulapurilor de stocare a energiei trebuie să ia în considerare în mod cuprinzător ora locală-de-politica prețului energiei electrice, caracteristicile curbei de sarcină și modelul de decădere a ciclului de viață a bateriei. Un scenariu obișnuit de aplicație industrială și comercială este: dulapul de stocare a energiei este încărcat la o putere stabilită în timpul orelor din valea joasă pe timp de noapte (corespunzător unor prețuri mai mici la energie electrică) și descărcat pentru utilizare la sarcină în orele de vârf în timpul zilei (corespunzând prețurilor mai mari ale energiei electrice). Eficiența-dus-întors (din partea AC la partea AC) determină pierderea reală pe kilowatt-oră de încărcare și descărcare. La temperaturi ambientale ideale, eficiența-dus-întors poate atinge un nivel bun, adică pentru fiecare 100 kWh de energie electrică absorbită din rețea, pot fi eliberate aproximativ 88 până la 92 kWh de energie electrică efectivă. Pierderile sunt distribuite în principal în pierderile de comutare a semiconductorilor de putere ale PCS, auto-consumul BMS și sistemelor auxiliare și rezistența internă a bateriei care este convertită în căldură în timpul procesului de încărcare și descărcare. În medii cu temperatură scăzută sau în condiții de operare cu viteză ridicată, eficiența va scădea semnificativ, astfel încât optimizarea sistemului de management termic și a strategiilor de încărcare și descărcare este de mare importanță pentru menținerea eficienței medii pe tot parcursul anului.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

În ceea ce privește generarea de energie, dulapurile de stocare a energiei atenuează în mod eficient volatilitatea și caracteristicile anti-puncte de vârf ale energiei eoliene, fotovoltaice și a altor noi generații de energie. Deoarece energia eoliană are adesea o putere mai mare și o sarcină mai mică în a doua jumătate a nopții, există o schimbare de timp între puterea maximă a energiei fotovoltaice la amiază și sarcina maximă. Centralele electrice care nu au suport pentru stocarea energiei sunt adesea forțate să abandoneze vântul sau lumina. Prin configurarea unui dulap centralizat de stocare a energiei lângă stația de amplificare, această parte a energiei electrice abandonate inițial poate fi stocată și eliberată în perioadele în care rețeaua o poate găzdui sau când cererea de sarcină este mare. Această aplicație nu numai că reduce risipa de energie curată, dar îmbunătățește și capacitatea companiilor de producere a energiei de a răspunde la instrucțiunile de dispecerizare la rețea. În același timp, poate obține venituri suplimentare participând pe piața de servicii auxiliare de vârf-de bărbierit.

 

În ceea ce privește puterea industrială și comercială, dulapurile de stocare a energiei ajută utilizatorii să își optimizeze structura facturii de energie electrică. Factura de energie electrică pentru utilizatorii industriali și comerciali este formată din două părți: factura de energie electrică pe unitatea de energie electrică și factura de energie electrică de bază (pe baza capacității sau a cererii transformatorului). Pe de o parte, dulapurile de stocare a energiei reduc facturile de energie electrică prin arbitraj de vârf și vale; pe de altă parte, reduc valoarea maximă a cererii lunare prin reducerea vârfurilor și umplerea văilor în cererea de energie electrică, reducând astfel direct facturile de electricitate de bază. Pentru liniile de producție sau centrele de date care necesită o sursă de alimentare neîntreruptă, dulapurile de stocare a energiei pot fi utilizate și ca surse de alimentare de rezervă de urgență, trecând automat în modul rețea-oprit atunci când rețeaua de alimentare nu reușește să asigure oprirea normală sau funcționarea continuă a echipamentelor cheie. În plus, după ce operatorii de comunicații configurează dulapuri integrate de stocare a energiei în site-uri precum stațiile de bază 5G, aceștia pot nu numai să reducă costurile de energie electrică de funcționare a site-ului, profitând de diferența de preț de vârf-la-de vale, dar și să ofere sursă de alimentare de rezervă DC pentru echipamentele de comunicații atunci când alimentarea rețelei este întreruptă, îmbunătățind fiabilitatea rețelei.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Suntem profund implicați în domeniul energiei inteligente de mulți ani și ne angajăm să oferim clienților soluții complete-de la componentele de bază până la livrarea completă a cabinetului. Dacă sunteți în căutarea unei-performanțe ridicate, de înaltă-securitatecabinet pylontech us5000pentru a ajuta la implementarea proiectului, vă rugăm să nu ezitați să contactați echipa noastră tehnică pentru consultanță personalizată.