System magazynowania energii akumulatorowej

Tradycyjnie branża energetyczna utrzymywała, że ​​biznes energetyczny różni się od innych podmiotów i rynków tym, że nie można go magazynować.

Zasadniczo było to słuszne, jednak przyszłe postępy mogą prawdopodobnie obalić tę koncepcję i skonsolidować pamięć masową z innymi technologiami macierzy gridowych, tworząc nowy paradygmat!

Baterie elektryczne mogą oferować największy potencjał jako czynnik umożliwiający inteligentne sieci. Najnowsze akumulatory są obecnie transportowane w celu obsługi różnych form zastosowań w zakresie przesyłu i dystrybucji, przy czym różne zalety mogą wynikać z pojedynczego zakładu: System magazynowania energii akumulatorowej.

W dalszym ciągu prowadzone są badania nad poszukiwaniem nowych technologii, które zapewnią postęp w dziedzinie nośników danych, co umożliwi przełom w dziedzinie tanich nośników danych dla przyszłych zastosowań użyteczności publicznej.

Definicja akumulatorowych systemów magazynowania energii (BESS).

BESS to rodzaj systemu magazynowania energii, który wykorzystuje baterie do przechowywania i dystrybucji energii w postaci energii elektrycznej.

Systemy te są powszechnie stosowane w sieciach elektroenergetycznych oraz w innych zastosowaniach, takich jak pojazdy elektryczne, instalacje energii słonecznej i inteligentne domy.

Na najbardziej podstawowym poziomie BESS składa się z jednego lub większej liczby akumulatorów przechowujących energię elektryczną do późniejszego wykorzystania. Tę zmagazynowaną energię można następnie wykorzystać w razie potrzeby, aby zaspokoić różne wymagania dotyczące mocy w różnych zastosowaniach.

BESS może również zapewnić przewagę nad innymi systemami magazynowania energii, w tym większą wydajność i elastyczność, krótszy czas reakcji podczas zasilania sprzętu lub urządzeń oraz ogólne niższe koszty.

Magazynowanie energii skutkuje zmniejszeniem szczytowego zapotrzebowania systemu elektrycznego, a właściciele ESS często otrzymują rekompensatę w ramach regionalnych programów rynku sieci. Organy regulacyjne oferują również zachęty (a w niektórych przypadkach mandaty), aby zachęcić do uczestnictwa.

„Bateryjny system magazynowania energii stanie się rdzeniem domowego magazynowania energii”

-TYHOMENERGIA

Dlaczego BESS zamiast innych technologii przechowywania

BESS ma przewagę nad innymi technologiami magazynowania, ponieważ ma niewielką powierzchnię i nie ma ograniczeń co do lokalizacji geograficznych, w których może być zlokalizowany. Inne technologie magazynowania, takie jak magazynowanie energii szczytowo-pompowej (PHS) i magazynowanie energii w sprężonym powietrzu (CAES), nadają się tylko do ograniczonej liczby lokalizacji, biorąc pod uwagę ograniczenia związane z wodą i lokalizacją oraz ograniczenia przesyłu. Gęstości energii i mocy niektórych technologii przedstawiają się następująco:

W związku z tym BESS wykorzystujący technologię litowo-jonową oferuje wysoką gęstość energii i mocy, które są odpowiednie do wykorzystania na poziomie transformatora dystrybucyjnego. Dostępną przestrzeń w konfiguracji transformatora rozdzielczego można wykorzystać do zlokalizowania BESS.

Szczyt nocny, który należy obsłużyć, wynosi maksymalnie około 4 godzin, dlatego też czas rozładowania wymagany dla konkretnego BESS wynosi mniej niż 4 godziny. Ponadto znamionowa moc pozorna transformatorów dystrybucyjnych mieści się w zakresie od 160 kVA, 400 kVA do 1 MVA (odpowiednio dla obszarów wiejskich, miejskich i metropolitalnych).

Dlatego BESS musi dostarczać jedynie część tej mocy przez maksymalnie 4 godziny w godzinach szczytu.

Poniższy rysunek ilustruje miejsca, w których znajdują się różne technologie, mając jako wymiary moc, energię i czas rozładowania.

Charakterystyka systemu magazynowania energii akumulatorowej

Wydajność w obie strony — Wskazuje ilość energii użytkowej, którą można wyładować z systemu magazynowania, w stosunku do ilości energii włożonej. Uwzględnia to energię traconą podczas każdego cyklu ładowania i rozładowywania. Typowe wartości wahają się od 60% do 95%.

Czas reakcji — Ilość czasu wymagana, aby system pamięci masowej przeszedł z trybu gotowości do pełnej wydajności. To kryterium wydajności jest jednym z ważnych wskaźników elastyczności przechowywania jako zasobu sieciowego w porównaniu z alternatywami. Większość systemów pamięci masowej charakteryzuje się krótkim czasem reakcji, zwykle krótszym niż minuta. Magazynowanie energii w elektrowniach szczytowo-pompowych i magazynowanie energii w sprężonym powietrzu jest zwykle stosunkowo powolne w porównaniu z akumulatorami.

Szybkość rampy — Szybkość narastania wskazuje szybkość, z jaką można zmieniać moc magazynowania. Szybkość narastania dla akumulatorów może przekraczać 100% w ciągu jednej do kilku sekund. Szybkość narastania w przypadku elektrowni szczytowo-pompowych i magazynowania energii w sprężonym powietrzu jest podobna do szybkości narastania w konwencjonalnych zakładach wytwórczych.

Utrzymanie energii lub straty w trybie gotowości — Czas utrzymywania energii to czas, przez który system magazynowania utrzymuje ładunek. Koncepcja zatrzymywania energii jest ważna ze względu na tendencję niektórych typów magazynów do samorozładowania lub rozpraszania energii, gdy magazyn nie jest używany.

Gęstość energii — Ilość energii, którą można zmagazynować przy danej powierzchni, objętości lub masie. Kryterium to jest ważne w zastosowaniach, w których powierzchnia jest czynnikiem ograniczającym, na przykład w podstacji miejskiej, gdzie przestrzeń może stanowić ograniczenie dla lokalnego magazynowania energii.

Gęstość mocy — Gęstość mocy wskazuje ilość mocy, która może zostać dostarczona dla danej powierzchni, objętości lub masy. Ponadto, podobnie jak gęstość energii, gęstość mocy różni się znacznie w zależności od rodzaju magazynowania. Ponownie, gęstość mocy jest ważna, jeśli powierzchnia i/lub przestrzeń są ograniczone lub jeśli problemem jest waga.

Bezpieczeństwo — Bezpieczeństwo dotyczy zarówno energii elektrycznej, jak i konkretnych materiałów i procesów stosowanych w systemach magazynowania. Substancje chemiczne i reakcje stosowane w akumulatorach mogą stwarzać zagrożenie dla bezpieczeństwa lub pożaru.

Długość życia — mierzone w cyklach.

Głębokość rozładowania (DoD) — Odnosi się do ilości wykorzystanej pojemności akumulatora. Wyraża się go jako procent całkowitej pojemności energetycznej akumulatora. Im głębsze rozładowanie akumulatora, tym krótsza oczekiwana żywotność. Głęboki cykl jest często definiowany jako 80% lub więcej DoD.

Temperatura otoczenia — Ma istotny wpływ na wydajność baterii. Wysokie temperatury otoczenia powodują reakcje wewnętrzne, a wiele akumulatorów szybciej traci pojemność w cieplejszym klimacie.

Ważne uwagi dotyczące wyboru baterii

Parametry wyznaczania ekonomiki BESS

Wiele kryteriów odgrywa ważną rolę przy wyborze akumulatora do BESS, jak pokazano powyżej. Obejmują one kwestie od kwestii regulacyjnych po wymiary kosztów i technologii. Jednak największym czynnikiem deterministycznym przy wyborze akumulatora jest aplikacja, którą BESS ma obsługiwać, wraz z zarządzaniem wymaganiami dotyczącymi wydajności.

Aspekty ekonomiki akumulatorowych systemów magazynowania energii:

Optymalizacja BESS Economics polega na ścisłej triangulacji parametrów rynkowych, parametrów konsumenckich i parametrów systemu magazynowania. Każdy z tych skupionych parametrów ma wiele podparametrów, które odgrywają znaczącą rolę w ogólnej ekonomice systemu.

Referencje:

· Krajowe Laboratorium Technologii Energetycznych, USA

· Wikipedia

· IEC

· IRENA

· Systemy magazynowania energii w akumulatorach litowo-jonowych, Grupa Przemysłu Energetycznego AIG