Pada halaman ini
Sistem penyimpanan tenaga elektrik mengambil tenaga daripada bekalan elektrik, menyimpannya dalam medium simpanan, dan menghantar elektrik kemudian. Bateri adalah salah satu jenis. Teknologi lain menyimpan tenaga dalam air yang dinaikkan, udara termampat, jisim berputar, medan elektrik atau magnet, haba, atau bahan api buatan. Kegunaannya bergantung pada kuasa, tempoh dan keadaan operasi yang diperlukan.
Perbezaan utama ialah output: Peralatan yang mengembalikan elektrik melakukan tugas yang berbeza daripada peralatan yang membekalkan haba atau penyejukan yang disimpan. Kedua-duanya boleh membantu menguruskan permintaan elektrik, tetapi ia bukan sumber kuasa sandaran yang boleh ditukar ganti.
Jenis Sistem Penyimpanan Tenaga Elektrik
Gunakan jadual untuk mengenal pasti bentuk tenaga yang disimpan dahulu, kemudian semak peralatan penukaran dan kekangan tapak. Ia adalah peta teknologi, bukan kedudukan sistem yang secara universal lebih baik atau lebih buruk.
| Teknologi | Di mana tenaga disimpan | Bagaimana elektrik diperoleh semula | Tugas berguna dan keadaan pengehad |
|---|---|---|---|
| Sistem penyimpanan tenaga bateri (BESS) | Tindak balas elektrokimia dalam sel atau elektrolit bateri aliran | Pelepasan menghasilkan arus terus (DC); peralatan penukaran membekalkan output yang diperlukan | Bangunan, industri dan penyimpanan grid; kimia, pengurusan haba dan kapasiti boleh guna adalah penting |
| Hidroelektrik simpanan pam | Potensi graviti air yang dinaikkan | Air mengalir melalui penjana turbin | Projek anjakan tenaga berskala besar; ketinggian yang sesuai, takungan dan kebenaran adalah penting |
| Penyimpanan tenaga udara termampat (CAES) | Udara bertekanan, dengan pengurusan haba bergantung pada reka bentuk | Udara mengembang memacu penjana melalui jentera yang sesuai | Storan tenaga bergantung tapak; sesetengah kitaran juga menggunakan bahan api semasa nyahcas |
| Storan roda tenaga | Tenaga kinetik jisim berputar | Motor-penjana mengekstrak tenaga apabila rotor melambat | Pertukaran kuasa dan kitaran pantas; penahanan, kehilangan dan julat kelajuan boleh guna mengehadkan keupayaan |
| Kapasitor dan superkapasitor | Cas tersimpan; tingkah laku superkapasitor bergantung pada teknologi elektrod | Elektronik kuasa mengekstrak tenaga apabila voltan jatuh | Pertukaran kuasa tinggi yang singkat; ketumpatan tenaga dan pelepasan kendiri mengehadkan penghantaran yang berpanjangan |
| Penyimpanan tenaga magnet superkonduktor (SMES) | Medan magnet yang berkaitan dengan arus dalam gegelung superkonduktor | Peralatan penukaran memindahkan tenaga ke sistem elektrik | Tugas tindak balas pantas khusus; peralatan kriogenik adalah sebahagian daripada sistem |
| Penyimpanan haba dengan pemulihan elektrik | Haba dalam bahan simpanan | Enjin haba atau kitaran penukaran lain menjana elektrik | Aplikasi haba-ke-kuasa; tangki bahan panas sahaja bukanlah sistem keluaran elektrik |
| Penyimpanan elektrik berasaskan hidrogen | Tenaga kimia hidrogen yang dihasilkan menggunakan elektrik | Sel bahan api atau penjana yang sesuai menukar bahan api kembali kepada elektrik | Penyimpanan lanjutan di mana rantaian penukaran penuh sesuai dengan tapak; pengeluaran hidrogen sahaja tidak menyediakan pelepasan elektrik |
Pengelompokan ini mengikut bentuk penyimpanan yang diterangkan oleh Jabatan Tenaga AS (DOE) dalam tinjauan teknologi tenaga teragih dan mekanisme yang dikaji dalam Ulasan Teknologi Penyimpanan Elektrik. Pentadbiran Maklumat Tenaga AS (EIA) gambaran keseluruhan penyimpanan elektrik menjelaskan laluan pulangan elektrik komersial dan operasi udara termampat berbantu bahan api. Sumber-sumber ini menerangkan teknologi, bukan pensijilan pemasangan tertentu.
Ilustrasi menunjukkan bentuk tenaga tersimpan, bukan rajah pendawaian atau skala peralatan relatif. Penyimpanan terma memerlukan laluan pemulihan elektrik berasingan apabila elektrik adalah output yang diperlukan.
EES, EESS, ESS dan BESS: Maksud Istilah
ESS bermaksud sistem penyimpanan tenaga dan merupakan istilah payung yang luas. Sistem Penyimpanan Tenaga bermaksud penyimpanan tenaga elektrik; EESS juga digunakan untuk sistem penyimpanan tenaga elektrik. BESS mengenal pasti subset berasaskan bateri. Sistem bateri ialah ESS, tetapi ESS tidak semestinya mengandungi bateri.
Suruhanjaya Elektroteknikal Antarabangsa IEC 62933-1:2024 menyediakan perbendaharaan kata untuk sistem EES bersambung grid yang mengambil elektrik daripada sistem kuasa, menyimpan tenaga secara dalaman dan mengembalikan elektrik. Pengecasan dan nyahcas mungkin melibatkan penukaran. Skop itu lebih sempit daripada setiap produk yang dipasarkan secara santai sebagai “sistem penyimpanan tenaga,” termasuk sistem yang output akhirnya ialah haba atau bahan api yang dijual untuk kegunaan lain.
Untuk rak bateri, pengurusan bateri dan penukaran kuasa dengan lebih mendalam, gunakan panduan sistem penyimpanan tenaga bateri. Peta teknologi di atas kekal berguna apabila memutuskan sama ada tugas itu adalah simpanan bateri sama sekali.
Adakah Simpanan Terma Sistem Simpanan Tenaga Elektrik?
Tidak secara automatik. Pemasangan simpanan ais boleh mengalihkan penggunaan penyejuk daripada tempoh puncak dan membekalkan penyejukan kemudian. Ia tidak semestinya menghasilkan elektrik semasa pelepasan. Begitu juga, tangki air panas boleh menyimpan haba yang berguna tanpa sebarang penjana.
Simpanan terma boleh menyokong pengeluaran elektrik apabila haba yang disimpan memberi makan kitaran penukaran kuasa. Loji terma suria boleh mengecas simpanan itu secara langsung daripada cahaya matahari dan bukannya elektrik, jadi sumber pengecasan juga penting. Penjelasan suria dan simpanan DOE membezakan pemanasan atau penyejukan terus daripada simpanan terma yang digunakan untuk menjana elektrik.
Tanya dua soalan apabila membaca spesifikasi: Apa yang mengecas simpanan, dan apa yang meninggalkannya semasa pelepasan? Ini menghalang langkah penjimatan tenaga daripada disalah anggap sebagai sumber yang mampu membekalkan tenaga elektrik kepada beban.
Cara Sistem Penyimpanan Elektrik Berfungsi
Terdapat tiga peringkat fungsian: mengecas medium simpanan, mengekalkan tenaga, dan menyahcas melalui peralatan yang diperlukan oleh beban atau grid. Kehilangan penukaran dan penggunaan tambahan bermakna tenaga elektrik yang dipulihkan tidak sama dengan tenaga pengecasan.
Peralatan fizikal berbeza-beza. Pam hidro menggunakan jentera hidraulik; roda tenaga menggunakan motor-penjana; sistem bateri yang disambungkan kepada arus ulang-alik (AC) lazimnya menggunakan penukaran kuasa dua hala. Ia berkongsi urutan pemindahan tenaga, bukan susun atur kabinet yang sama.
Ini adalah Contoh bateri bersambung AC, bukan susunan ESS universal. Anak panah pepejal mewakili pertukaran kuasa fungsian; laluan putus-putus mewakili kawalan. Perlindungan, pengasingan, pembumian dan pendawaian terminal sengaja diabaikan dan mesti direka bentuk secara berasingan.
Kuasa, Tenaga dan Tempoh Adalah Penarafan Berbeza
Kuasa, dalam kilowatt (kW) atau megawatt (MW), menggambarkan kadar penghantaran atau penyerapan elektrik. Tenaga, dalam kilowatt-jam (kWh) atau megawatt-jam (MWh), menjelaskan kuantiti yang terkumpul dari masa ke masa. Kapasiti tenaga yang besar tidak membuktikan bahawa penukar boleh memulakan motor yang besar, dan kadar kuasa yang tinggi tidak membuktikan jam autonomi.
Untuk beban malar, anggaran tempoh awal ialah:
Tempoh (h) = tenaga output boleh guna (kWh) / kuasa beban (kW)
Input ilustratif pada sempadan output AC:
Tenaga dihantar boleh guna = 100 kWh
Beban AC malar = 25 kW
Tempoh = 100 / 25 = 4 jamDi sini, “tenaga dihantar boleh guna” telah mengambil kira rizab operasi yang diandaikan, kehilangan penukaran dan penggunaan tambahan pada sempadan yang dinyatakan. Jangan tolak elaun yang sama kali kedua. Ini adalah ilustrasi aritmetik, bukan masa jalan VIOX yang diukur atau reka bentuk sandaran yang lengkap.
Jika 100 kWh yang disebut sebaliknya adalah kapasiti bateri nominal, empat jam tidak boleh diandaikan. Tetapkan tetingkap keadaan cas yang dibenarkan, suhu dan keadaan penuaan, kehilangan penukaran, tambahan, dan profil beban sebenar. Semak kuasa berterusan dan lonjakan secara berasingan. Istilah penarafan bateri lanjutan terletak di dalam panduan storan kWh, MWh dan MW.
Masa tindak balas ialah parameter lain. Seberapa cepat sesebuah sistem menukar kuasa berbeza daripada berapa lama ia boleh mengekalkan kuasa tersebut. DOE penilaian superkapasitor menggambarkan pertukaran ini: pengecasan pantas dan kuasa spesifik yang tinggi tidak membayangkan kapasiti tenaga yang tinggi untuk pelepasan yang berpanjangan.
Padankan Teknologi Penyimpanan dengan Tugas
Mulakan dengan perkhidmatan elektrik yang diperlukan, bukan bahan simpanan pilihan.
| Tugas yang diperlukan | Ciri yang perlu ditetapkan | Apa yang boleh menyingkirkan teknologi yang pada mulanya menjanjikan |
|---|---|---|
| Alihkan penjanaan boleh diperbaharui ke tempoh kemudian | Tenaga yang boleh digunakan, peluang pengecasan dan output yang berterusan | Jendela pengecasan yang tidak mencukupi, kehilangan pengekalan atau profil nyahcas yang tidak sepadan |
| Mengurangkan puncak permintaan kemudahan | Output kW dan tempoh puncak yang lengkap | Kuasa penukar di bawah puncak, tenaga yang boleh digunakan tidak mencukupi, atau ekonomi tarif dan kitaran yang tidak menguntungkan |
| Menyediakan sokongan kuasa pantas | Tindak balas, kitaran berulang dan tenaga nadi yang diperlukan | Peranti pantas yang kehabisan tenaga sebelum acara tamat |
| Menyokong beban semasa gangguan bekalan | Mod operasi, kuasa beban dan autonomi yang disokong | Sistem bersambung grid yang tidak dapat mewujudkan bekalan pulau yang selamat |
| Simpan tenaga untuk tempoh yang lama | Rantaian pengekalan, kebolehlaksanaan tapak dan pemulihan lengkap | Pelepasan kendiri, geografi yang tidak sesuai, kekangan pengendalian bahan api atau permintaan tambahan yang berlebihan |
Contohnya, keupayaan untuk memindahkan tenaga dalam tempoh beberapa jam dan keupayaan untuk bertindak balas terhadap gangguan ringkas adalah objektif reka bentuk yang berbeza. EIA menerangkan penggunaan storan pada skala masa yang berbeza ini; keupayaan projek tertentu masih bergantung pada peralatan dan kawalannya.
Sandaran memerlukan lebih daripada tenaga yang disimpan. Pemasangan mesti menyokong pemisahan pulau yang disengajakan atau seni bina sandaran lain yang diluluskan, berasingan dengan selamat daripada utiliti jika perlu, dan membekalkan beban yang dimaksudkan. Panduan mikrogred DOE menjelaskan kedua-dua operasi autonomi dan bahaya pemisahan pulau yang tidak terkawal. Jangan andaikan mana-mana bateri yang terikat grid akan memastikan bangunan bertenaga semasa gangguan.
Di Mana Perlindungan Elektrik Sesuai
Untuk pemasangan bateri, medium penyimpanan, peralatan penukaran dan pengedaran elektrik mempunyai keperluan perlindungan yang berbeza. Pengurusan bateri memantau dan mengawal keadaan bateri; perlindungan litar dan pengasingan juga mesti menangani konduktor, sumber kerosakan dan laluan kuasa yang lengkap.
Peranti perlindungan DC calon memerlukan penarafan voltan DC yang betul, keupayaan mengganggu, penarafan arus dan kesesuaian pendawaian untuk litar tersebut. Gelagat kerosakan bateri dan penukar mesti ditetapkan daripada dokumentasi sistem. Ia panduan pemutus litar DC menjelaskan mengapa penarafan AC sahaja tidak mencukupi sebagai bukti untuk aplikasi DC.
Pemeriksaan komponen ini tidak membuktikan bahawa sistem penyimpanan yang lengkap memenuhi keperluan keselamatan kebakaran, sambungan, pemasangan atau pemasangan. Butiran sistem bateri juga tidak terpakai secara automatik kepada peralatan pam hidro, terma atau hidrogen.
Setelah seni bina sistem ditetapkan, VIOX komponen perlindungan PV solar dan simpanan tenaga menyediakan titik permulaan penilaian komponen yang relevan. Pilih berdasarkan dokumentasi sistem sebenar dan keperluan pasaran destinasi, bukan akronim ESS semata-mata.
