Ezen az oldalon
Az elektromos energiatároló rendszerek energiát vesznek fel egy elektromos hálózatról, tárolóközegben tartják, és később adják le villamos energiaként. Az akkumulátorok egy ilyen típus. Más technológiák az energiát megemelt vízben, sűrített levegőben, forgó tömegekben, elektromos vagy mágneses mezőkben, hőben vagy előállított üzemanyagokban tárolják. Hasznosságuk a szükséges teljesítménytől, időtartamtól és működési feltételektől függ.
A fő különbség a kimenet: az elektromos áramot visszatápláló berendezés más feladatot lát el, mint a tárolt hő vagy hűtés által biztosított berendezés. Mindkettő segíthet az elektromos igények kezelésében, de nem helyettesíthetik egymást a tartalék áramforrásként.
Elektromos energiatároló rendszerek típusai
Használja a táblázatot az elsőként tárolt energiaforma azonosításához, majd ellenőrizze az átalakító berendezést és a helyszíni korlátozásokat. Ez egy technológiai térkép, nem pedig az általánosan jobb vagy rosszabb rendszerek rangsora.
| Technológia | Ahol az energia tárolva van | Hogyan nyerhető vissza az elektromos áram | Hasznos feladat és korlátozó feltétel |
|---|---|---|---|
| Akkumulátoros energiatároló rendszer (BESS) | Elektrokémiai reakciók cellákban vagy áramló akkumulátor elektrolitokban | A kisütés egyenáramot (DC) termel; az átalakító berendezés biztosítja a szükséges kimenetet | Épületek, ipari és hálózati tárolás; a kémia, a hőszabályozás és a hasznos kapacitás számít |
| Szivattyús energiatároló vízerőmű | Megemelt víz gravitációs potenciálja | A víz egy turbina-generátoron keresztül áramlik | Nagy energiatárolási projektek; megfelelő magasság, víztározók és engedélyek elengedhetetlenek |
| Sűrített levegős energiatárolás (CAES) | Nyomás alatt lévő levegő, hőszabályozással a kialakítástól függően | A táguló levegő megfelelő gépezeten keresztül meghajt egy generátort | Helyszínfüggő energiatárolás; egyes ciklusok üzemanyagot is fogyasztanak kisütéskor |
| Lendkerekes energiatárolás | Forgó tömeg kinetikus energiája | Egy motor-generátor energiát nyer, ahogy a rotor lassul | Gyors teljesítménycsere és ciklusok; a tárolás, veszteségek és a használható sebességtartomány korlátozza a képességet |
| Kondenzátorok és szuperkondenzátorok | Tárolt töltés; a szuperkondenzátor viselkedése az elektródatechnológiától függ | Teljesítményelektronika nyer energiát a feszültség csökkenésekor | Rövid, nagy teljesítményű cserék; az energiasűrűség és az önkisülés korlátozza a hosszan tartó szállítást. |
| Szupervezető mágneses energiatároló (SMES) | Szupervezető tekercsben lévő áramhoz kapcsolódó mágneses mező | A konverziós berendezés energiát juttat az elektromos rendszerbe. | Speciális, gyors reagálású feladatok; a kriogén berendezés a rendszer része. |
| Hőtárolás elektromos visszanyeréssel | Hő a tárolóanyagban | Hőerőgép vagy más konverziós ciklus állít elő villamos energiát. | Hőerőművi alkalmazások; egy forró anyagot tartalmazó tartály önmagában nem elektromos kimeneti rendszer |
| Hidrogén alapú villamos tárolás | Villamos energiával előállított hidrogén kémiai energiája | Egy üzemanyagcella vagy megfelelő generátor alakítja vissza az üzemanyagot villamos energiává | Kiterjesztett tárolás, ahol a teljes átalakítási lánc megfelel a helyszínnek; a hidrogéntermelés önmagában nem biztosít elektromos kisülést |
Ez a csoportosítás az Amerikai Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériuma (DOE) által leírt tárolási formákat követi a elosztott energiatechnológiai áttekintésében és a benne tárgyalt mechanizmusokat Villamosenergia-tárolási technológiai áttekintés. Az U.S. Energy Information Administration (EIA) villamosenergia-tárolási áttekintés ismerteti a kereskedelmi villamosenergia-visszatáplálási útvonalakat és az üzemanyaggal támogatott sűrített levegős működést. Ezek a források technológiákat írnak le, nem egy adott létesítmény tanúsítását.
Az illusztráció tárolt energiaformákat mutat, nem kapcsolási rajzot vagy relatív berendezésméretet. A hőtároláshoz külön villamosenergia-visszanyerési útvonal szükséges, ha villamosenergia a kívánt kimenet.
EES, EESS, ESS és BESS: Mit jelentenek a kifejezések
ESS energia tároló rendszert jelent, és egy tág, általános kifejezés. EES elektromos energiatárolást jelent; EESS elektromos energiatároló rendszerekre is használatos. BESS (Akkumulátoros energiatároló rendszer) az akkumulátor-alapú részhalmazt azonosítja. Egy akkumulátoros rendszer egy ESS, de egy ESS nem feltétlenül tartalmaz akkumulátorokat.
A Nemzetközi Elektrotechnikai Bizottság IEC 62933-1:2024 szószedetet biztosít az elektromos hálózatra kapcsolt EES rendszerekhez, amelyek energiát vesznek fel egy energiarendszerből, belsőleg tárolják az energiát, és visszavezetik az elektromos energiát. A töltés és kisütés átalakítást foglalhat magában. Ez a hatókör szűkebb, mint minden, amit alkalomszerűen “energiatároló rendszerként” forgalmaznak, beleértve azokat a rendszereket is, amelyek végső kimenete hő vagy más célra eladott üzemanyag.
Az akkumulátorállványok, akkumulátorkezelés és teljesítményátalakítás részletesebb tárgyalásához használja a akkumulátoros energiatároló rendszerek útmutatóját. A fenti technológiai térkép továbbra is hasznos annak eldöntésében, hogy a feladat akkumulátoros tárolás-e egyáltalán.
A hőtárolás elektromos energiatároló rendszer?
Nem automatikusan. Egy jégtároló berendezés eltolhatja a hűtő fogyasztását a csúcsidőszakon kívülre, és később is képes hűtést biztosítani. Kisütéskor nem feltétlenül termel áramot. Hasonlóképpen, egy melegvíz-tároló hasznos hőt tárolhat generátor nélkül.
A hőtárolás támogathatja az áramtermelést, ha a tárolt hő egy energiaátalakító ciklust táplál. A napkollektoros erőművek közvetlenül napfényből, nem pedig áramból tölthetik fel ezt a tárolót, így a töltési forrás is számít. DOE nap- és tárolási magyarázata megkülönbözteti a közvetlen fűtést vagy hűtést a hőtárolástól, amelyet áramtermelésre használnak.
Tegyen fel két kérdést a specifikáció olvasásakor: Mi tölti a tárolót, és mi távozik belőle kisütéskor? Ez megakadályozza, hogy egy energiatakarékossági intézkedést az elektromos fogyasztók táplálására képes forrásnak tévedjenek.
Hogyan működik egy elektromos energiatároló rendszer
Három funkcionális szakasz létezik: a tároló közeg töltése, az energia megtartása és a fogyasztó vagy hálózat által igényelt berendezésen keresztüli kisütés. Az átalakítási veszteségek és a segédenergia-fogyasztás miatt a visszanyert elektromos energia nem azonos a töltési energiával.
A fizikai berendezések eltérőek. A szivattyús víztározás hidraulikus gépeket használ; a lendkerék motor-generátort használ; a váltakozó áramhoz (AC) csatlakoztatott akkumulátorrendszer általában kétirányú teljesítményátalakítást használ. Ezek az energiaátviteli sorozatot osztják meg, nem azonos szekrényelrendezést.
Ez egy AC-hez csatlakoztatott akkumulátor példa, nem egy univerzális ESS elrendezés. A folytonos nyilak a funkcionális teljesítménycserét jelölik; a szaggatott vonalak a vezérlést jelölik. A védelem, a leválasztás, a földelés és a kapocsfelszerelés szándékosan el lett hagyva, és külön kell megtervezni őket.
Teljesítmény, energia és időtartam: eltérő jellemzők
A teljesítmény kilowattban (kW) vagy megawattban (MW), az elektromos leadás vagy elnyelés sebességét írja le. Az energia, kilowattórában (kWh) vagy megawattórában (MWh), az idővel felhalmozódott mennyiséget írja le. Nagy energiamennyiség nem jelenti azt, hogy az átalakító képes nagy motort indítani, és a nagy teljesítmény sem jelenti az üzemidő óráiban kifejezett tartamát.
Állandó terhelés esetén a kezdeti időtartam becslése a következő:
Időtartam (h) = hasznos kimeneti energia (kWh) / terhelési teljesítmény (kW)
Illusztratív bemenetek az AC kimeneti határon:
Hasznos leadott energia = 100 kWh
Állandó AC terhelés = 25 kW
Időtartam = 100 / 25 = 4 hItt a “hasznos leadott energia” már figyelembe veszi az feltételezett üzemeltetési tartalékot, az átalakítási veszteségeket és a segédenergia-fogyasztást a megadott határon. Ne vonjon le ugyanazokat a pótlékokat másodszor. Ez egy számtani illusztráció, nem egy mért VIOX futási idő vagy egy teljes tartalékterv.
Ha a megadott 100 kWh helyett névleges akkumulátorkapacitásról van szó, nem feltételezhető négy óra. Határozza meg az engedélyezett töltöttségi állapot ablakot, a hőmérsékleti és öregedési feltételeket, az átalakítási veszteségeket, a segédberendezéseket és a tényleges terhelési profilt. Külön ellenőrizze a folyamatos és a túlfeszültségi teljesítményt. A fejlett akkumulátor-értékelési kifejezések a következő helyre tartoznak: kWh, MWh és MW tárolási útmutatóban.
A válaszidő egy másik paraméter. Az, hogy egy rendszer milyen gyorsan változtatja a teljesítményét, különbözik attól, hogy mennyi ideig képes fenntartani azt. A DOE szuperkondenzátor-értékelése szemlélteti ezt a kompromisszumot: a gyors töltés és a nagy fajlagos teljesítmény nem jelenti a nagy energiakapacitást a hosszan tartó kisütéshez.
A tárolási technológia illesztése a feladathoz
A szükséges elektromos szolgáltatással kezdje, ne az előnyben részesített tárolóanyaggal.
| Szükséges feladat | Meghatározandó jellemző | Mi zárhat ki egy egyébként ígéretes technológiát |
|---|---|---|
| Megújuló energiaforrásból származó termelés eltolása egy későbbi időszakra | Használható energia, töltési lehetőség és tartós teljesítmény | Nem elegendő töltési ablak, tárolási veszteségek vagy nem megfelelő kisütési profil |
| Csökkentse az létesítmény csúcsteljesítmény-igényét | Kimeneti kW és a teljes csúcs időtartama | A konverter teljesítménye a csúcs alatt, elégtelen hasznosítható energia, vagy kedvezőtlen tarifális és ciklusgazdasági viszonyok |
| Gyors teljesítménytámogatás biztosítása | Válasz, ismételt ciklusok és a szükséges impulzus energia | Egy gyors eszköz, amelynek az energiája elfogy, mielőtt a jelenség véget érne |
| Támogatja a terheléseket áramszünet idején | Támogatott üzemmód, terhelési teljesítmény és autonómia | Hálózatról működő rendszer, amely nem tud biztonságos szigetüzemű ellátást létrehozni |
| Energia tárolása hosszabb időszakokra | Megtartás, helyszíni megvalósíthatóság és teljes helyreállítási lánc | Önkisülés, nem megfelelő földrajzi adottságok, üzemanyagkezelési korlátozások vagy túlzott segédenergia-igény |
Például az energia több órán át történő átvitelének képessége és a rövid idejű zavarokra való reagálás képessége eltérő tervezési célokat jelent. Az EIA a tárolási felhasználást ezeken a különböző időskálákon írja le; egy adott projekt képessége továbbra is a berendezéseitől és vezérléseitől függ.
A tartalék több, mint tárolt energia. A létesítménynek támogatnia kell a szándékos szigetüzemmódot vagy egy másik jóváhagyott tartalék architektúrát, szükség esetén biztonságosan el kell különülnie a közüzemtől, és el kell látnia a tervezett fogyasztókat. DOE mikrosziget iránymutatásai magyarázza mind az autonóm működést, mind a nem szabályozott szigetüzemmód veszélyeit. Ne feltételezze, hogy bármely hálózatra kapcsolt akkumulátor áramszünet idején árammal fogja ellátni az épületet.
Hol illeszkedik be az elektromos védelem
A telepített akkumulátorok esetében a tároló médium, a konverziós berendezés és az elektromos elosztás eltérő védelmi igényekkel rendelkezik. Az akkumulátor-felügyeleti rendszer figyeli és szabályozza az akkumulátor állapotát; az áramköri védelemnek és leválasztásnak is foglalkoznia kell a vezetékekkel, a hibaforrásokkal és a teljes áramútvonalal.
Egy DC védelmi eszköznek megfelelő DC feszültségértékkel, megszakítóképességgel, áramerősség-értékkel és vezeték-alkalmassággal kell rendelkeznie az adott áramkörhöz. Az akkumulátor és a konverter hibás működését a rendszer dokumentációjából kell megállapítani. A DC megszakító útmutatónkat magyarázza, miért nem elegendő az AC-only minősítés bizonyíték a DC alkalmazáshoz.
Ezek az alkatrészellenőrzések nem bizonyítják, hogy a teljes tárolórendszer megfelel a tűzvédelmi, csatlakoztatási, telepítési vagy összeszerelési követelményeknek. Az akkumulátor-rendszer részletei sem vonatkoznak automatikusan a szivattyús víz-, termikus vagy hidrogénberendezésekre.
Miután a rendszer architektúrája megállapításra került, a VIOX napelem (PV) és energiatároló védelmi komponensek releváns komponensértékelési kiindulópontot biztosít. Az értékelést a tényleges rendszerdokumentáció és a célpiaci követelmények alapján végezze el, ne csak az ESS rövidítés alapján.
