Σε αυτή τη σελίδα
Τα συστήματα αποθήκευσης ηλεκτρικής ενέργειας λαμβάνουν ενέργεια από μια ηλεκτρική παροχή, τη διατηρούν σε ένα μέσο αποθήκευσης και παραδίδουν ηλεκτρισμό αργότερα. Οι μπαταρίες είναι ένας τύπος. Άλλες τεχνολογίες αποθηκεύουν ενέργεια σε ανυψωμένο νερό, πεπιεσμένο αέρα, περιστρεφόμενες μάζες, ηλεκτρικά ή μαγνητικά πεδία, θερμότητα ή κατασκευασμένα καύσιμα. Η χρησιμότητά τους εξαρτάται από την απαιτούμενη ισχύ, τη διάρκεια και τις συνθήκες λειτουργίας.
Η βασική διάκριση είναι η έξοδος: Ο εξοπλισμός που επιστρέφει ηλεκτρική ενέργεια εκτελεί διαφορετική εργασία από τον εξοπλισμό που παρέχει αποθηκευμένη θέρμανση ή ψύξη. Και οι δύο μπορούν να βοηθήσουν στη διαχείριση της ηλεκτρικής ζήτησης, αλλά δεν είναι εναλλάξιμες πηγές εφεδρικής τροφοδοσίας.
Τύποι Συστημάτων Αποθήκευσης Ηλεκτρικής Ενέργειας
Χρησιμοποιήστε τον πίνακα για να αναγνωρίσετε πρώτα τη μορφή αποθηκευμένης ενέργειας, στη συνέχεια ελέγξτε τον εξοπλισμό μετατροπής και τους περιορισμούς της τοποθεσίας. Είναι ένας χάρτης τεχνολογίας, όχι μια κατάταξη καθολικά καλύτερων ή χειρότερων συστημάτων.
| Τεχνολογία | Πού αποθηκεύεται η ενέργεια | Πώς ανακτάται η ηλεκτρική ενέργεια | Χρήσιμη εργασία και περιοριστική συνθήκη |
|---|---|---|---|
| Σύστημα αποθήκευσης ενέργειας μπαταρίας (BESS) | Ηλεκτροχημικές αντιδράσεις σε κυψέλες ή ηλεκτρολύτες μπαταρίας ροής | Η εκφόρτιση παράγει συνεχές ρεύμα (DC). ο εξοπλισμός μετατροπής παρέχει την απαιτούμενη έξοδο | Κτίριο, βιομηχανία και αποθήκευση δικτύου· η χημεία, η θερμική διαχείριση και η χρήσιμη χωρητικότητα έχουν σημασία |
| Αντλούμενη υδροηλεκτρική αποθήκευση | Βαρυτική δυναμική ύδατος σε ύψος | Το νερό ρέει μέσω μιας τουρμπίνας-γεννήτριας | Μεγάλα έργα μετατόπισης ενέργειας· κατάλληλο υψόμετρο, ταμιευτήρες και άδειες είναι απαραίτητα |
| Αποθήκευση ενέργειας πεπιεσμένου αέρα (CAES) | Πεπιεσμένος αέρας, με θερμική διαχείριση ανάλογα με τον σχεδιασμό | Ο διαστελλόμενος αέρας κινεί μια γεννήτρια μέσω κατάλληλης μηχανής | Ενεργειακή αποθήκευση ανάλογα με την τοποθεσία· ορισμένοι κύκλοι καταναλώνουν επίσης καύσιμο κατά την εκφόρτιση |
| Αποθήκευση με σφόνδυλο | Κινητική ενέργεια περιστρεφόμενης μάζας | Ένας κινητήρας-γεννήτρια εξάγει ενέργεια καθώς ο ρότορας επιβραδύνει | Γρήγορες ανταλλαγές ισχύος και κύκλοι· η συγκράτηση, οι απώλειες και το εύρος χρήσιμης ταχύτητας περιορίζουν τη δυνατότητα |
| Πυκνωτές και υπερπυκνωτές | Αποθηκευμένο φορτίο· η συμπεριφορά του υπερπυκνωτή εξαρτάται από την τεχνολογία του ηλεκτροδίου | Ηλεκτρονικά ισχύος εξάγουν ενέργεια καθώς η τάση πέφτει | Σύντομες, υψηλής ισχύος ανταλλαγές· η ενεργειακή πυκνότητα και η αυτοεκφόρτιση περιορίζουν την παρατεταμένη παροχή |
| Μαγνητική αποθήκευση ενέργειας υπεραγωγού (SMES) | Μαγνητικό πεδίο που σχετίζεται με το ρεύμα σε υπεραγώγιμο πηνίο | Ο εξοπλισμός μετατροπής μεταφέρει ενέργεια στο ηλεκτρικό σύστημα | Εξειδικευμένες εργασίες ταχείας απόκρισης· ο κρυογονικός εξοπλισμός αποτελεί μέρος του συστήματος |
| Θερμική αποθήκευση με ηλεκτρική ανάκτηση | Θερμότητα σε υλικό αποθήκευσης | Μια θερμική μηχανή ή άλλος κύκλος μετατροπής παράγει ηλεκτρισμό | Εφαρμογές θερμότητας προς ηλεκτρική ενέργεια· μια δεξαμενή θερμού υλικού από μόνη της δεν αποτελεί σύστημα ηλεκτρικής εξόδου |
| Ηλεκτρική αποθήκευση βασισμένη σε υδρογόνο | Χημική ενέργεια υδρογόνου που παράγεται με χρήση ηλεκτρικής ενέργειας | Κυψέλη καυσίμου ή κατάλληλος γεννήτρια μετατρέπει το καύσιμο πίσω σε ηλεκτρική ενέργεια | Εκτεταμένη αποθήκευση όπου η πλήρης αλυσίδα μετατροπής ταιριάζει στην τοποθεσία· η παραγωγή υδρογόνου από μόνη της δεν παρέχει ηλεκτρική εκφόρτιση |
Αυτή η ομαδοποίηση ακολουθεί τις μορφές αποθήκευσης που περιγράφονται από το Υπουργείο Ενέργειας των ΗΠΑ (DOE) στο επισκόπηση τεχνολογίας κατανεμημένης ενέργειας και τους μηχανισμούς που εξετάζονται στο Επισκόπηση Τεχνολογίας Αποθήκευσης Ηλεκτρικής Ενέργειας. Η Υπηρεσία Πληροφοριών Ενέργειας των ΗΠΑ (EIA) επισκόπηση αποθήκευσης ηλεκτρικής ενέργειας εξηγεί τις εμπορικές διαδρομές επιστροφής ηλεκτρικής ενέργειας και τη λειτουργία συμπιεσμένου αέρα με υποβοήθηση καυσίμου. Αυτές οι πηγές περιγράφουν τεχνολογίες, όχι πιστοποίηση μιας συγκεκριμένης εγκατάστασης.
Η απεικόνιση δείχνει μορφές αποθηκευμένης ενέργειας, όχι διάγραμμα καλωδίωσης ή σχετική κλίμακα εξοπλισμού. Η θερμική αποθήκευση απαιτεί ξεχωριστή διαδρομή ανάκτησης ηλεκτρικής ενέργειας όταν η ηλεκτρική ενέργεια είναι η απαιτούμενη έξοδος.
EES, EESS, ESS και BESS: Τι Σημαίνουν οι Όροι
ESS σημαίνει σύστημα αποθήκευσης ενέργειας και είναι ένας ευρύς γενικός όρος. EES σημαίνει αποθήκευση ηλεκτρικής ενέργειας·; EESS χρησιμοποιείται επίσης για συστήματα αποθήκευσης ηλεκτρικής ενέργειας. BESS (Σύστημα αποθήκευσης ενέργειας σε μπαταρίες) προσδιορίζει το υποσύνολο που βασίζεται σε μπαταρίες. Ένα σύστημα μπαταριών είναι ένα ESS, αλλά ένα ESS δεν χρειάζεται απαραίτητα να περιέχει μπαταρίες.
Η Διεθνής Ηλεκτροτεχνική Επιτροπή IEC 62933-1:2024 παρέχει λεξιλόγιο για συστήματα EES συνδεδεμένα στο δίκτυο που λαμβάνουν ηλεκτρική ενέργεια από ένα σύστημα ισχύος, αποθηκεύουν ενέργεια εσωτερικά και επιστρέφουν ηλεκτρική ενέργεια. Η φόρτιση και η εκφόρτιση μπορεί να περιλαμβάνουν μετατροπή. Αυτό το πεδίο εφαρμογής είναι στενότερο από κάθε προϊόν που διατίθεται στην αγορά ως “σύστημα αποθήκευσης ενέργειας”, συμπεριλαμβανομένων συστημάτων των οποίων η τελική έξοδος είναι θερμότητα ή καύσιμο που πωλείται για άλλη χρήση.
Για συστοιχίες μπαταριών, διαχείριση μπαταριών και μετατροπή ισχύος σε μεγαλύτερο βάθος, χρησιμοποιήστε το οδηγό συστημάτων αποθήκευσης ενέργειας μπαταριών της VIOX. Ο παραπάνω χάρτης τεχνολογίας παραμένει χρήσιμος κατά την απόφαση εάν η εργασία αφορά αποθήκευση ενέργειας με μπαταρίες γενικά.
Είναι η Θερμική Αποθήκευση Σύστημα Αποθήκευσης Ηλεκτρικής Ενέργειας;
Όχι αυτόματα. Μια εγκατάσταση αποθήκευσης πάγου μπορεί να μεταφέρει την κατανάλωση του ψύκτη μακριά από μια περίοδο αιχμής και να παρέχει ψύξη αργότερα. Δεν παράγει απαραίτητα ηλεκτρική ενέργεια κατά την εκφόρτιση. Ομοίως, ένας δεξαμενή ζεστού νερού μπορεί να αποθηκεύσει χρήσιμη θερμότητα χωρίς καμία γεννήτρια.
Η θερμική αποθήκευση μπορεί να υποστηρίξει την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας όταν η αποθηκευμένη θερμότητα τροφοδοτεί έναν κύκλο μετατροπής ισχύος. Οι ηλιοθερμικές μονάδες παραγωγής ενέργειας μπορεί να φορτίζουν αυτήν την αποθήκευση απευθείας από την ηλιακή ακτινοβολία αντί για ηλεκτρική ενέργεια, επομένως η πηγή φόρτισης έχει επίσης σημασία. Επεξήγηση ηλιακής ενέργειας και αποθήκευσης από το DOE διακρίνει την άμεση θέρμανση ή ψύξη από τη θερμική αποθήκευση που χρησιμοποιείται για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας.
Κάντε δύο ερωτήσεις κατά την ανάγνωση μιας προδιαγραφής: Τι φορτίζει την αποθήκευση και τι την αφήνει κατά την εκφόρτιση; Αυτό αποτρέπει τη λανθασμένη ερμηνεία ενός μέτρου εξοικονόμησης ενέργειας ως πηγής ικανής να τροφοδοτήσει ηλεκτρικά φορτία.
Πώς Λειτουργεί ένα Σύστημα Αποθήκευσης Ηλεκτρικής Ενέργειας
Υπάρχουν τρία λειτουργικά στάδια: φόρτιση του μέσου αποθήκευσης, διατήρηση της ενέργειας και εκφόρτιση μέσω του εξοπλισμού που απαιτείται από το φορτίο ή το δίκτυο. Οι απώλειες μετατροπής και η βοηθητική κατανάλωση σημαίνουν ότι η ανακτηθείσα ηλεκτρική ενέργεια δεν είναι ταυτόσημη με την ενέργεια φόρτισης.
Ο φυσικός εξοπλισμός ποικίλλει. Η αντλησιοταμίευση χρησιμοποιεί υδραυλικά μηχανήματα· ένας σφόνδυλος χρησιμοποιεί κινητήρα-γεννήτρια· ένα σύστημα μπαταριών συνδεδεμένο με εναλλασσόμενο ρεύμα (AC) χρησιμοποιεί συνήθως αμφίδρομη μετατροπή ισχύος. Μοιράζονται την ακολουθία μεταφοράς ενέργειας, όχι μια ταυτόσημη διάταξη ερμαρίου.
Πρόκειται για Παράδειγμα μπαταρίας συνδεδεμένης σε AC, όχι μια καθολική διάταξη ESS. Τα συμπαγή βέλη αντιπροσωπεύουν την ανταλλαγή λειτουργικής ισχύος· οι διακεκομμένες γραμμές αντιπροσωπεύουν τον έλεγχο. Η προστασία, η απομόνωση, η γείωση και η καλωδίωση των ακροδεκτών παραλείπονται σκόπιμα και πρέπει να σχεδιαστούν ξεχωριστά.
Ισχύς, Ενέργεια και Διάρκεια Είναι Διαφορετικές Ονομαστικές Τιμές
Η ισχύς, σε κιλοβάτ (kW) ή μεγαβάτ (MW), περιγράφει τον ρυθμό ηλεκτρικής παροχής ή απορρόφησης. Η ενέργεια, σε κιλοβατώρες (kWh) ή μεγαβατώρες (MWh), περιγράφει μια ποσότητα που συσσωρεύεται με την πάροδο του χρόνου. Μια μεγάλη ενεργειακή χωρητικότητα δεν αποδεικνύει ότι ο μετατροπέας μπορεί να εκκινήσει έναν μεγάλο κινητήρα, και μια υψηλή ονομαστική ισχύς δεν αποδεικνύει ώρες αυτονομίας.
Για σταθερό φορτίο, μια αρχική εκτίμηση διάρκειας είναι:
Διάρκεια (h) = χρησιμοποιήσιμη ενέργεια εξόδου (kWh) / ισχύς φορτίου (kW)
Ενδεικτικές τιμές εισόδου στο όριο εξόδου AC:
Χρησιμοποιήσιμη παρεχόμενη ενέργεια = 100 kWh
Σταθερό φορτίο AC = 25 kW
Διάρκεια = 100 / 25 = 4 hΕδώ, η “χρησιμοποιήσιμη παρεχόμενη ενέργεια” λαμβάνει ήδη υπόψη το υποτιθέμενο αποθεματικό λειτουργίας, τις απώλειες μετατροπής και την βοηθητική κατανάλωση στο δηλωμένο όριο. Μην αφαιρείτε τις ίδιες παραμέτρους δεύτερη φορά. Αυτή είναι μια αριθμητική επεξήγηση, όχι ένας μετρημένος χρόνος λειτουργίας VIOX ή ένας πλήρης σχεδιασμός εφεδρείας.
Εάν οι αναφερόμενες 100 kWh είναι αντίστοιχα ονομαστική χωρητικότητα μπαταρίας, δεν μπορούν να υποτεθούν τέσσερις ώρες. Καθορίστε το επιτρεπόμενο παράθυρο κατάστασης φόρτισης, τις συνθήκες θερμοκρασίας και γήρανσης, τις απώλειες μετατροπής, τα βοηθητικά και το πραγματικό προφίλ φορτίου. Ελέγξτε ξεχωριστά τη συνεχή και την στιγμιαία ισχύ. Οι προηγμένοι όροι βαθμολόγησης μπαταρίας ανήκουν στο οδηγό αποθήκευσης kWh, MWh και MW.
Ο χρόνος απόκρισης είναι μια άλλη παράμετρος. Η ταχύτητα με την οποία ένα σύστημα αλλάζει ισχύ είναι διαφορετική από το πόσο καιρό μπορεί να διατηρήσει αυτή την ισχύ. Η αξιολόγηση υπερπυκνωτών του DOE απεικονίζει αυτή την αντιστάθμιση: η γρήγορη φόρτιση και η υψηλή ειδική ισχύς δεν συνεπάγονται υψηλή ενεργειακή χωρητικότητα για παρατεταμένη εκφόρτιση. Ξεκινήστε με την απαιτούμενη ηλεκτρική παροχή, όχι με ένα προτιμώμενο υλικό αποθήκευσης.
Αντιστοιχίστε την Τεχνολογία Αποθήκευσης με την Εργασία
Απαιτούμενη εργασία.
| Χαρακτηριστικό προς καθορισμό | Τι μπορεί να αποκλείσει μια κατά τα άλλα πολλά υποσχόμενη τεχνολογία | Μετατόπιση της παραγωγής ενέργειας από ανανεώσιμες πηγές σε μεταγενέστερη περίοδο |
|---|---|---|
| Μετατόπιση της παραγωγής από ανανεώσιμες πηγές σε μεταγενέστερη περίοδο | Διαθέσιμη ενέργεια, ευκαιρία φόρτισης και διατηρούμενη απόδοση | Ανεπαρκές παράθυρο φόρτισης, απώλειες διατήρησης ή αταίριαστο προφίλ εκφόρτισης |
| Μείωση της αιχμής ζήτησης μιας εγκατάστασης | Ισχύς εξόδου kW και η πλήρης διάρκεια της αιχμής | Ισχύς μετατροπέα κάτω από την αιχμή, ανεπαρκής διαθέσιμη ενέργεια ή δυσμενής τιμολόγηση και οικονομικά κύκλου |
| Παροχή γρήγορης υποστήριξης ισχύος | Απόκριση, επαναλαμβανόμενοι κύκλοι και απαιτούμενη ενέργεια παλμού | Μια γρήγορη συσκευή που εξαντλείται από ενέργεια πριν λήξει το συμβάν |
| Υποστήριξη φορτίων κατά τη διάρκεια διακοπής | Υποστηριζόμενος τρόπος λειτουργίας, ισχύς φορτίου και αυτονομία | Ένα σύστημα συνδεδεμένο στο δίκτυο που δεν μπορεί να δημιουργήσει ασφαλή απομονωμένη παροχή |
| Αποθήκευση ενέργειας για παρατεταμένες περιόδους | Διατήρηση, εφικτότητα τοποθεσίας και πλήρης αλυσίδα ανάκτησης | Αυτοεκφόρτιση, ακατάλληλη γεωγραφία, περιορισμοί χειρισμού καυσίμου ή υπερβολική βοηθητική ζήτηση |
Για παράδειγμα, η δυνατότητα μεταφοράς ενέργειας για αρκετές ώρες και η δυνατότητα απόκρισης σε μια σύντομη διαταραχή είναι διαφορετικοί στόχοι σχεδιασμού. Η EIA περιγράφει τη χρήση αποθήκευσης σε αυτές τις διαφορετικές χρονικές κλίμακες· η ικανότητα ενός συγκεκριμένου έργου εξακολουθεί να εξαρτάται από τον εξοπλισμό και τους ελέγχους του.
Η εφεδρεία απαιτεί περισσότερα από αποθηκευμένη ενέργεια. Η εγκατάσταση πρέπει να υποστηρίζει σκόπιμη απομόνωση (islanding) ή άλλη εγκεκριμένη αρχιτεκτονική εφεδρείας, να διαχωρίζεται με ασφάλεια από το δίκτυο όπου απαιτείται και να τροφοδοτεί τα προβλεπόμενα φορτία. Οδηγίες του DOE για μικροδίκτυα εξηγεί τόσο την αυτόνομη λειτουργία όσο και τους κινδύνους της ανεξέλεγκτης απομόνωσης. Μην υποθέτετε ότι οποιαδήποτε συστοιχία μπαταριών συνδεδεμένη στο δίκτυο θα διατηρήσει ένα κτίριο ενεργοποιημένο κατά τη διάρκεια διακοπής ρεύματος.
Πού Εντάσσεται η Ηλεκτρική Προστασία
Για μια εγκατάσταση μπαταριών, το μέσο αποθήκευσης, ο εξοπλισμός μετατροπής και η ηλεκτρική διανομή έχουν διαφορετικές ανάγκες προστασίας. Η διαχείριση μπαταριών παρακολουθεί και ελέγχει τις συνθήκες της μπαταρίας· η προστασία κυκλώματος και η απομόνωση πρέπει επίσης να αφορούν τους αγωγούς, τις πηγές σφαλμάτων και την πλήρη διαδρομή ισχύος.
Μια υποψήφια συσκευή προστασίας DC χρειάζεται τη σωστή ονομαστική τιμή τάσης DC, ικανότητα διακοπής, ονομαστική τιμή ρεύματος και καταλληλότητα καλωδίωσης για αυτό το κύκλωμα. Η συμπεριφορά σφάλματος της μπαταρίας και του μετατροπέα πρέπει να καθορίζεται από την τεκμηρίωση του συστήματος. Το οδηγός διακοπτών DC εξηγεί γιατί μια ονομαστική τιμή μόνο για AC δεν επαρκεί ως απόδειξη για εφαρμογή DC.
Αυτοί οι έλεγχοι εξαρτημάτων δεν αποδεικνύουν ότι το πλήρες σύστημα αποθήκευσης πληροί τις απαιτήσεις πυρασφάλειας, διασύνδεσης, εγκατάστασης ή συναρμολόγησης. Ούτε οι λεπτομέρειες του συστήματος μπαταριών εφαρμόζονται αυτόματα σε εξοπλισμό αντλούμενης υδροηλεκτρικής ενέργειας, θερμικής ενέργειας ή υδρογόνου.
Μόλις καθοριστεί η αρχιτεκτονική του συστήματος, η VIOX εξαρτήματα προστασίας φωτοβολταϊκών και αποθήκευσης ενέργειας παρέχουν ένα σχετικό σημείο εκκίνησης για την αξιολόγηση εξαρτημάτων. Επιλέξτε βάσει της πραγματικής τεκμηρίωσης του συστήματος και των απαιτήσεων της αγοράς προορισμού, όχι μόνο με το ακρωνύμιο ESS.
