Aku energiasalvestussüsteemid (BESS) on täiustatud tehnoloogia, mis on loodud elektrienergia tõhusaks kogumiseks, salvestamiseks ja jaotamiseks. Need süsteemid, mis koosnevad sellistest põhikomponentidest nagu akumoodulid, muundamissüsteemid ja keerukad juhtimisseadmed, mängivad olulist rolli võrgu stabiilsuse, taastuvenergia integreerimise ja elektrienergia kvaliteedi juhtimise seisukohast.
BESSi põhikomponendid
BESSi keskmes on kolm kriitilist komponenti, mis töötavad koos, et tagada energia tõhus salvestamine ja vabastamine. Akusüsteem, mis kasutab peamiselt liitiumioontehnoloogiat, koosneb mitmest moodulitesse ja raamidesse organiseeritud elemendist, et muundada keemiline energia elektrienergiaks. Juhtimissüsteemidel on keskne roll, sealhulgas Akujuhtimissüsteem (BMS) raku parameetrite jälgimiseks, on Energiajuhtimissüsteem (EMS) töö optimeerimiseks ja soojusjuhtimissüsteemid, mis reguleerivad temperatuuri, et säilitada jõudlust ja ohutust. Neid täiendab võimsuselektroonika komponent, mis sisaldab kahesuunalist inverterit või Energiamuundamissüsteem (PCS), mis võimaldab sujuvat alalisvoolu muundamist vahelduvvoolutoiteks laadimiseks ja tühjendamiseks, tagades samas ühilduvuse võrgu nõuetega.
Koos võimaldavad need komponendid BESSil salvestada energia ülejääki vähese nõudluse ajal ja seda vajaduse korral tühjendada, suurendades võrgu stabiilsust ja edendades taastuvate energiaallikate integreerimist. Lisaks on EMSi täiustatud juhtimisalgoritmid ja uuendused soojusjuhtimises veelgi parandanud tõhusust ja pikendanud süsteemi kasutusiga, muutes BESSi kaasaegse energiainfrastruktuuri nurgakiviks.
Kuidas BESS töötab
Krediit Totalenergies'ile
Aku energiasalvestussüsteemid (BESS) toimivad energia kogumise, salvestamise ja jaotamise keerulise protsessi kaudu. Süsteem alustab elektrienergia kogumisega erinevatest allikatest, sealhulgas taastuvatest ja taastumatutest energiaallikatest. Seejärel muundatakse see energia vahelduvvoolust alalisvooluks ja salvestatakse laetavatesse akudesse, mis on tavaliselt moodulitesse ja riiulitesse paigutatud liitiumioonelemendid.
Töö ajal jälgib ja kontrollib aku juhtimissüsteem (BMS) pidevalt üksikuid elemendi parameetreid, nagu pinge, temperatuur ja laadimisseisund, ning kontrollib neid. See tagab akusüsteemi optimaalse jõudluse ja pikaealisuse. Energiahaldussüsteem (EMS) töötab koos BMSiga, et optimeerida süsteemi üldist tööd, otsustades, millal laadida või tühjendada, sõltuvalt võrgu nõudlusest, energiahinnast ja muudest teguritest.
Kui energiat vajatakse, muundatakse salvestatud alalisvoolu võimsus tagasi vahelduvvooluks Power Conversion System (PCS), mida nimetatakse ka kahesuunaliseks inverteriks. See komponent on oluline, et väljundvõimsus vastaks võrgu nõuetele pinge ja sageduse osas. PCS juhib ka energiavoolu nii laadimis- kui ka tühjendustsüklite ajal, säilitades võrgu stabiilsuse.
BESS võib töötada erinevates režiimides, et toetada võrgu funktsioone. Sageduse reguleerimiseks võib süsteem kiiresti sisestada või neelata energiat, et hoida võrgusagedust vastuvõetavates piirides. Tippkoormuse vähendamisel tühjendab BESS salvestatud energiat suure nõudluse ajal, et vähendada võrgu koormust ja potentsiaalselt vähendada tarbijate elektrikulusid.
Taastuvenergia integreerimisel on BESSil oluline roll päikese- ja tuuleenergia katkendliku iseloomu tasandamisel. See salvestab suure tootmismahu ajal liigset energiat ja vabastab selle, kui tootmine väheneb, tagades ühtlasema energiavarustuse. See võime on eriti oluline võrgu stabiilsuse säilitamiseks, kui taastuvenergia osakaal elektrisüsteemis suureneb.
Täiustatud BESS-i rakendused sisaldavad ka prognoosivat analüüsi ja masinõppe algoritme, et optimeerida jõudlust. Need süsteemid suudavad prognoosida energianõudluse mustreid, taastuvenergia tootmist mõjutavaid ilmastikutingimusi ja isegi elektrituru hindu, et teha teadlikke otsuseid selle kohta, millal energiat salvestada või vabastada.
Ohutus on BESSi käitamisel esmatähtis. Kaasaegsed süsteemid sisaldavad mitut kaitsekihti, sealhulgas soojusjuhtimissüsteeme ülekuumenemise vältimiseks, tulekustutusmehhanisme ja isolatsiooniprotokolle võimalike probleemide ohjeldamiseks. Pidev järelevalve ja automaatsed ohutusreaktsioonid tagavad, et süsteem suudab kiiresti reageerida mis tahes kõrvalekalletele, säilitades ohutu ja usaldusväärse toimimise. Energiavoogude tõhus juhtimine tootmise, salvestamise ja tarbimise vahel muudab BESSi kaasaegse energiamaastiku kriitiliseks komponendiks, võimaldades energiasüsteemides suuremat paindlikkust, usaldusväärsust ja jätkusuutlikkust.
Avasta Youtube'is
BESSi rakendused
Aku energiasalvestussüsteemidel (BESS) on mitmesuguseid rakendusi erinevates sektorites, aidates kaasa võrgu stabiilsusele, taastuvenergia integreerimisele ja energiakulude juhtimisele. Siin on esitatud mõned BESSi peamised rakendused:
- Võrgu stabiliseerimine: BESS suudab kiiresti reageerida elektrienergia pakkumise ja nõudluse kõikumistele, aidates säilitada võrgu sagedust ja pinge stabiilsust.
- Taastuvenergia integreerimine: BESS salvestab katkendlikest taastuvatest energiaallikatest, näiteks päikese- ja tuulest, saadava liigse energia, mis vabaneb, kui elektritootmine väheneb, et tagada järjepidev energiavarustus.
- Peak Shaving: BESS aitab suure nõudluse perioodidel salvestatud energiat tühjendada, vähendades võrgu koormust ja potentsiaalselt vähendada kasutajate elektrikulusid.
- Koormuse nihutamine: BESS võimaldab salvestada energiat madala nõudluse ja madalate kulude perioodil, et seda saaks kasutada suure nõudluse ja kõrgete kulude ajal, optimeerides energiatarbimist ja kulusid.
- Varavõimsus: Võrgukatkestuste korral võib BESS pakkuda kodudele, ettevõtetele ja olulisele infrastruktuurile kriitilise tähtsusega varutoite.
- Mikrovõrgud: BESS mängib olulist rolli mikrovõrkude toimimise võimaldamisel, toetades kohalikku energiasõltumatust ja vastupidavust.
- Elektrisõidukite laadimine: BESS võib toetada elektrisõidukite kiirlaadimisjaamu, vähendades võrgu koormust laadimishooaja tipptundidel.
- Abiteenused: BESS pakub mitmesuguseid võrgu tugiteenuseid, sealhulgas sagedusreguleerimist, pinge toetamist ja mustalt käivitamise võimekust.
Need erinevad rakendused näitavad BESSi mitmekülgsust ja tähtsust kaasaegsetes energiasüsteemides, aidates kaasa paindlikumale, usaldusväärsemale ja jätkusuutlikumale energiainfrastruktuurile.
Tõusvad BESSi alalisvoolu pinged
Suundumust suurema alalispinge suunas aku energiasalvestussüsteemides (BESS) mõjutavad mitmed olulised eelised:
- Parem tõhusus: Kõrgemad pinged toovad sama võimsuse juures kaasa väiksema voolu, vähendades vooluahela süsteemi üldisi kadusid ja parandades ringkäigu tõhusust.
- Suurendatud energiatihedus: Pinge suurendamine võimaldab suuremat energiatihedust samade füüsikaliste piirangute juures, mis võimaldab kompaktsemaid ja võimsamaid BESS-konstruktsioone.
- Kiirem laadimine/puhastamine: Kõrgepingeakud suudavad laadimistsüklid kiiremini lõpule viia, rahuldades kiireid energiavajadusi ja suuri energiavajadusi.
- Kulude vähendamine: Kõrgemad pinged võimaldavad tõhusamat juhtmestikku ja paigaldust, mis vähendab süsteemi kogukulusid. BESSi alalisvoolu pinge vastavusse viimine päikeseenergiaseadmetega (tavaliselt 1500 VDC) välistab vajaduse täiendavate pingemuutmisseadmete järele.
- Ühilduvus täiustatud inverteritega: Enamik päikeseenergiaallikate invertereid kasutab praegu 1500 VDC sisendit, mistõttu kõrgema pingega BESS on paremini ühilduv olemasoleva infrastruktuuriga.
Need eelised soodustavad BESSi arengut kõrgemate alalisvoolude suunas, aidates kaasa tööstuse prognoositavale kasvule $1,2B-st 2020. aastal $4,3B-ni 2025. aastal.
BESSi paigaldamise väljakutsed
Aku energiasalvestussüsteemide (BESS) paigaldamisel on mitmeid ühiseid probleeme, mis võivad mõjutada nende jõudlust, ohutust ja tõhusust. Siin on mõned kõige levinumad probleemid:
- Kõrged esialgsed kulud: BESSi alginvesteeringud võivad olla märkimisväärsed, mis kujutab endast märkimisväärset takistust kasutuselevõtule.
- Tehnilise integratsiooni keerukus: BESSi integreerimine olemasoleva infrastruktuuriga nõuab sageli eriteadmisi ja tehnoloogiat.
- Regulatiivsed takistused: Lubade ja eeskirjadega tutvumine võib olla aeganõudev ja keeruline.
- Hooldusprobleemid: Pikaajalise töökindluse tagamine nõuab tõhusat elutsükli haldamist ja regulaarset hooldust.
- Võrguga ühilduvuse probleemid: BESSi ühilduvuse tagamine elektrivõrguga ja võrkudevahelise ühendamise haldamine võib olla problemaatiline.
- Ohutusega seotud probleemid: Ebakorrektne paigaldus või vigased komponendid võivad põhjustada tulekahju ja muid ohutusriske.
- Akujuhtimissüsteemi (BMS) rikked: Ebausaldusväärne BMS võib põhjustada ootamatuid väljalülitusi ja potentsiaalselt ohtlikke olukordi.
- Rakkude tasakaalustamise küsimused: Ebaühtlused rakkude vahel võivad vähendada süsteemi tõhusust ja kujutada endast ohutusriski.
- Ebapiisav ladustamisvõimsus: Vead laetuse seisundi (SOC) hindamisel võivad põhjustada ebaefektiivset energiakasutust.
- Soojusjuhtimise probleemid: Ebapiisavad jahutussüsteemid võivad põhjustada akude enneaegset vananemist ja vähendada nende jõudlust.
Nende küsimuste lahendamine nõuab hoolikat planeerimist, asjatundlikku paigaldamist ja pidevat järelevalvet, et tagada BESSi optimaalne toimimine ja ohutus.
BESSi jaoks ümbertöödeldud patareid
Aku energiasalvestussüsteemid (BESS) võivad kasutada ümbertöödeldud elektrisõidukite (EV) akusid, pakkudes jätkusuutlikku viisi akude eluea pikendamiseks ja jäätmete vähendamiseks. Kui elektriautode akud langevad umbes 80-85% oma algsest mahutavusest, saab neid uuesti kasutada BESS-rakendustes, pakkudes liitiumioonakudele teist eluiga, vähendades samal ajal vajadust uue tootmise järele. Selline lähenemisviis toetab võrgu stabiliseerimist, taastuvenergia integreerimist, kriitilise infrastruktuuri varuvõimsust, tippkoormuse vähendamist ja koormuse nihutamist tööstusharude ja mikrovõrkude toetamiseks. Aastaks 2025 leiab hinnanguliselt 75% kasutatud elektriautode akusid enne ringlussevõttu teise eluea rakendusi, mis peegeldab jätkusuutlikkuse ja ringmajanduse kasvavat rõhuasetust.
Siiski ei ole taaskasutatud patareide kasutamine BESS-projektides ilma probleemideta. Taaskasutatavate patareide jõudlus on sageli ebaühtlane, kuna nende lagunemise tase on erinev, mis võib mõjutada süsteemi tõhusust ja töökindlust. Lisaks sellele võib nende patareide kogumine, katsetamine ja taastamine olla töömahukas ja kulukas, mis võib tasandada mõningaid keskkonnaalaseid ja majanduslikke eeliseid. Hoolimata nendest puudustest muudab kasvav nõudlus säästvate energiasalvestuslahenduste järele kasutatud elektriakud jätkuvalt väärtuslikuks ressursiks BESS-projektide jaoks.
Valitsuse BESS-poliitika
Valitsused kogu maailmas tunnistavad üha enam aku energiasalvestussüsteemide (BESS) kriitilist rolli energia ülemineku eesmärkide ja võrgu stabiilsuse saavutamisel. Paljud riigid on rakendanud toetavat poliitikat ja algatusi, et kiirendada BESSi kasutuselevõttu:
- Ameerika Ühendriigid on kehtestanud inflatsiooni vähendamise seaduse, mis sisaldab investeerimismaksusoodustusi eraldiseisvate salvestusprojektide jaoks, suurendades võrgu ulatuses salvestamise konkurentsivõimet.
- Hiina teatas plaanist paigaldada 2025. aastaks üle 30 GW energiasalvestust, mis näitab tugevat pühendumust BESSi laiendamisele.
- India on seadnud oma riikliku elektriplaani eelnõus ambitsioonikad eesmärgid akude energiasalvestuse arendamiseks, seades eesmärgiks 51-84 GW installeeritud võimsust aastaks 2031-32.
- Euroopa Komisjon on avaldanud soovitused poliitiliste meetmete kohta, et toetada elektrienergia salvestamise suuremat kasutuselevõttu, tunnistades selle tähtsust energiasüsteemi süsinikdioksiidiheite vähendamisel.
- Lisaks sellele on puhta energia ministrite konverentsil algatatud ülemaailmne algatus "Supercharging Battery Storage Initiative", mida toetavad Euroopa Komisjon, Austraalia, USA ja Kanada. Selle algatuse eesmärk on edendada rahvusvahelist koostööd, vähendada kulusid ja luua energiasalvestustehnoloogiate jätkusuutlikud tarneahelad.
BESS turuväljavaated
Aku energiasalvestussüsteemide (BESS) turg on valmis oluliseks kasvuks, mida põhjustab taastuvenergia integreerimise ja võrgu moderniseerimise suurenemine. Prognooside kohaselt ulatub ülemaailmne BESS-turg 2031. aastaks $51,7 miljardi euroni, kasvades 2022-2031. aastal 20,1% võrra. Sellist kiiret laienemist soodustab liitiumioonakude odavnemine, mis on viimase kümne aasta jooksul langenud ligikaudu 80% võrra.
Peamised kasvutegurid on järgmised:
- Kasvav nõudlus võrguenergia salvestussüsteemide järele.
- Liitium-ioonakude kiire levik taastuvenergia sektoris.
- Valitsuse rahastamine ja toetav poliitika.
- Suurenevad kaubanduslikud ja tööstuslikud rakendused.
Prognoosiperioodi jooksul on oodata, et kommunaalteenuste segment registreerib kõrgeima CAGRi, mis on tingitud algatustest käivitada vooluakud keskkonna-, pikaealisuse ja ohutuseesmärkide saavutamiseks. Geograafiliselt on Aasia ja Vaikse ookeani piirkonna turg eeldatavasti kõige kiiremini kasvav piirkondlik turg, mis on tingitud kasvavast energianõudlusest ja toetavast valitsuse poliitikast sellistes riikides nagu India, Hiina ja Austraalia.
Seotud artiklid:
