Sistemi za shranjevanje energije v baterijah (BESS) so napredne tehnologije, zasnovane za učinkovito zajemanje, shranjevanje in distribucijo električne energije. Ti sistemi, ki jih sestavljajo ključne komponente, kot so baterijski moduli, sistemi za pretvorbo energije in sofisticirani krmilniki, igrajo ključno vlogo pri stabilnosti omrežja, integraciji obnovljivih virov energije in upravljanju kakovosti električne energije.
Ključne komponente BESS
V središču BESS so tri ključne komponente, ki delujejo usklajeno, da zagotovijo učinkovito shranjevanje in sproščanje energije. Baterijski sistem, ki v prvi vrsti izkorišča litij-ionsko tehnologijo, je sestavljen iz več celic, organiziranih v module in stojala za pretvorbo kemične energije v električno energijo. Ključno vlogo igrajo sistemi upravljanja, vključno z Sistem za upravljanje baterij (BMS) za spremljanje parametrov celic, Sistem za upravljanje z energijo (EMS) za optimizacijo delovanja in sisteme za upravljanje temperature, ki uravnavajo temperaturo za ohranjanje zmogljivosti in varnosti. Dopolnjuje jih komponenta Power Electronics z dvosmernim inverterjem ali Sistem za pretvorbo energije (PCS), ki omogoča nemoteno pretvorbo enosmerne v izmenično energijo za polnjenje in praznjenje, hkrati pa zagotavlja združljivost z zahtevami omrežja.
Te komponente skupaj omogočajo sistemu BESS shranjevanje presežne energije v obdobjih nizkega povpraševanja in njeno oddajanje po potrebi, kar izboljšuje stabilnost omrežja in spodbuja vključevanje obnovljivih virov energije. Poleg tega so napredni algoritmi krmiljenja v sistemu EMS in inovacije na področju upravljanja toplote še izboljšali učinkovitost in podaljšali življenjsko dobo sistema, zaradi česar je BESS temelj sodobne energetske infrastrukture.
Kako deluje BESS
Zasluge gredo Totalenergies
Sistemi za shranjevanje energije v baterijah (BESS) delujejo s sofisticiranim postopkom zajemanja, shranjevanja in distribucije energije. Sistem se začne z zajemanjem električne energije iz različnih virov, vključno z obnovljivimi in neobnovljivimi generatorji energije. Ta energija se nato pretvori iz izmeničnega v enosmerni tok in shrani v polnilnih baterijah, običajno litij-ionskih celicah, razporejenih v modulih in stojalih.
Med delovanjem sistem za upravljanje baterij (BMS) nenehno spremlja in nadzoruje parametre posameznih celic, kot so napetost, temperatura in stanje napolnjenosti. To zagotavlja optimalno delovanje in dolgo življenjsko dobo baterijskega sistema. Sistem za upravljanje energije (EMS) deluje skupaj z BMS za optimizacijo celotnega delovanja sistema in odloča o tem, kdaj se bo polnil ali praznil glede na potrebe omrežja, cene energije in druge dejavnike.
Ko je potrebna energija, se shranjena enosmerna energija pretvori nazaj v izmenično prek sistema za pretvorbo energije (PCS), znanega tudi kot dvosmerni razsmernik. Ta komponenta je ključna za zagotavljanje, da izhodna moč ustreza zahtevam omrežja glede napetosti in frekvence. PCS upravlja tudi pretok energije med cikli polnjenja in praznjenja, s čimer ohranja stabilnost omrežja.
BESS lahko deluje v različnih načinih za podporo funkcijam omrežja. Za regulacijo frekvence lahko sistem hitro dovaja ali absorbira energijo, da ohrani omrežno frekvenco v sprejemljivih mejah. V aplikacijah za zmanjšanje konic BESS v obdobjih visokega povpraševanja sprosti shranjeno energijo, da zmanjša obremenitev omrežja in potencialno zniža stroške električne energije za uporabnike.
Pri integraciji obnovljivih virov energije ima BESS ključno vlogo pri uravnavanju nestalnosti sončne in vetrne energije. Shranjuje presežno energijo v obdobjih visoke proizvodnje in jo sprošča, ko proizvodnja upade, s čimer zagotavlja bolj dosledno oskrbo z električno energijo. Ta zmogljivost je še posebej pomembna za ohranjanje stabilnosti omrežja, saj se delež obnovljivih virov energije v energetski mešanici povečuje.
Napredne implementacije BESS vključujejo tudi napovedno analitiko in algoritme strojnega učenja za optimizacijo delovanja. Ti sistemi lahko predvidijo vzorce povpraševanja po energiji, vremenske razmere, ki vplivajo na proizvodnjo obnovljivih virov energije, in celo cene električne energije na trgu, da se lahko informirano odločajo o tem, kdaj shraniti ali sprostiti energijo.
Varnost je pri delovanju sistemov BESS najpomembnejša. Sodobni sistemi vključujejo več plasti zaščite, vključno s sistemi za upravljanje temperature za preprečevanje pregrevanja, mehanizmi za gašenje požarov in protokoli za izolacijo, ki omejujejo morebitne težave. Neprekinjeno spremljanje in avtomatizirani varnostni odzivi zagotavljajo, da se sistem lahko hitro odzove na morebitne nepravilnosti ter ohranja varno in zanesljivo delovanje. Z učinkovitim upravljanjem pretoka energije med proizvodnjo, shranjevanjem in porabo BESS deluje kot ključna komponenta sodobne energetske krajine, kar omogoča večjo prilagodljivost, zanesljivost in trajnost elektroenergetskih sistemov.
Razišči na YouTubu
Uporaba BESS-a
Sistemi za shranjevanje energije v baterijah (BESS) imajo široko paleto aplikacij v različnih sektorjih, saj prispevajo k stabilnosti omrežja, integraciji obnovljivih virov energije in upravljanju stroškov energije. Tukaj je nekaj ključnih aplikacij BESS:
- Stabilizacija omrežja: BESS se lahko hitro odzove na nihanja v ponudbi in povpraševanju po električni energiji, kar pomaga ohranjati stabilnost frekvence in napetosti omrežja.
- Vključevanje obnovljivih virov energije: BESS shranjuje presežno energijo iz občasnih obnovljivih virov, kot sta sončna in vetrna energija, in jo sprošča, ko proizvodnja upade, da zagotovi dosledno oskrbo z električno energijo.
- Vrhunsko britje: Z izpraznitvijo shranjene energije v obdobjih velikega povpraševanja BESS pomaga zmanjšati obremenitev omrežja in potencialno znižati stroške električne energije za uporabnike.
- Premikanje obremenitve: BESS omogoča shranjevanje energije v obdobjih nizkega povpraševanja in nizkih stroškov za uporabo v obdobjih velikega povpraševanja in visokih stroškov, s čimer se optimizira poraba energije in stroški.
- Rezervno napajanje: V primeru izpadov omrežja lahko BESS zagotovi kritično rezervno napajanje za domove, podjetja in bistveno infrastrukturo.
- Mikroomrežja: BESS ima ključno vlogo pri omogočanju delovanja mikroomrežij, podpiranju lokalne energetske neodvisnosti in odpornosti.
- Polnjenje električnih vozil: BESS lahko podpira hitre polnilne postaje za električna vozila, kar zmanjšuje obremenitev omrežja med konicami polnjenja.
- Pomožne storitve: BESS ponuja različne storitve podpore omrežju, vključno z regulacijo frekvence, podporo napetosti in zmogljivostmi zagona brez napajanja.
Te raznolike aplikacije dokazujejo vsestranskost in pomen BESS v sodobnih energetskih sistemih, kar prispeva k bolj prilagodljivi, zanesljivi in trajnostni energetski infrastrukturi.
Naraščajoče enosmerne napetosti BESS
Trend višjih enosmernih napetosti v sistemih za shranjevanje energije v baterijah (BESS) je posledica več ključnih prednosti:
- Izboljšana učinkovitost: Višje napetosti povzročijo nižje tokove pri enaki izhodni moči, kar zmanjša skupne izgube v vezju in izboljša učinkovitost povratnega toka.
- Izboljšana gostota energije: Povečanje napetosti omogoča večjo gostoto energije znotraj enakih fizičnih omejitev, kar omogoča kompaktnejše in zmogljivejše zasnove BESS.
- Hitrejše polnjenje/praznjenje: Visokonapetostne baterije lahko hitreje zaključijo cikle polnjenja, kar ustreza hitrim potrebam po energiji in visokim zahtevam po moči.
- Znižanje stroškov: Višje napetosti omogočajo učinkovitejše ožičenje in namestitev, kar zmanjšuje skupne stroške sistema. Usklajevanje enosmerne napetosti BESS z sončnimi elektrarnami v velikem obsegu (običajno 1500 VDC) odpravlja potrebo po dodatni opremi za pretvorbo napetosti.
- Združljivost z naprednimi inverterji: Večina sončnih razsmernikov za komunalne potrebe zdaj uporablja vhodno napetost 1500 VDC, zaradi česar so visokonapetostni BESS bolj združljivi z obstoječo infrastrukturo.
Te prednosti spodbujajo razvoj BESS proti višjim enosmernim napetostim, kar prispeva k predvideni rasti industrije z $1.2B leta 2020 na $4.3B leta 2025.
Izzivi namestitve BESS
Naprave sistemov za shranjevanje energije v baterijah (BESS) se soočajo z več pogostimi izzivi, ki lahko vplivajo na njihovo delovanje, varnost in učinkovitost. Tukaj je nekaj najpogostejših težav:
- Visoki začetni stroški: Začetna naložba za BESS je lahko precejšnja, kar predstavlja znatno oviro za sprejetje.
- Zapletenosti tehnične integracije: Integracija BESS z obstoječo infrastrukturo pogosto zahteva specializirano znanje in tehnologijo.
- Regulativne ovire: Spremljanje dovoljenj in predpisov je lahko zamudno in zapleteno.
- Izzivi vzdrževanja: Zagotavljanje dolgoročne zanesljivosti zahteva učinkovito upravljanje življenjskega cikla in redno vzdrževanje.
- Težave z združljivostjo omrežja: Zagotavljanje združljivosti BESS z omrežjem in upravljanje medsebojnih povezav je lahko problematično.
- Varnostni pomisleki: Nepravilna namestitev ali okvarjene komponente lahko povzročijo požarno nevarnost in druge varnostne nevarnosti.
- Napake sistema za upravljanje baterij (BMS): Nezanesljiv sistem BMS lahko povzroči nepričakovane zaustavitve in potencialno nevarne situacije.
- Težave z uravnoteženjem celic: Neravnovesja med celicami lahko zmanjšajo učinkovitost sistema in predstavljajo varnostna tveganja.
- Nezadostna shranjevalna zmogljivost: Napake pri ocenjevanju stanja napolnjenosti (SOC) lahko vodijo do neučinkovite izrabe energije.
- Težave s toplotnim upravljanjem: Neustrezni hladilni sistemi lahko povzročijo prezgodnje staranje in zmanjšano delovanje baterij.
Reševanje teh težav zahteva skrbno načrtovanje, strokovno namestitev in stalno spremljanje, da se zagotovi optimalno delovanje in varnost sistema BESS.
Prenovljene baterije za BESS
Sistemi za shranjevanje energije v baterijah (BESS) lahko uporabljajo reciklirane baterije električnih vozil (EV), kar zagotavlja trajnosten način za podaljšanje življenjske dobe baterij in zmanjšanje odpadkov. Ko se zmogljivost baterij EV zmanjša na približno 80–851 TP3T, jih je mogoče ponovno uporabiti za aplikacije BESS, kar ponuja drugo življenjsko dobo litij-ionskih baterij, hkrati pa zmanjšuje potrebo po novi proizvodnji. Ta pristop podpira stabilizacijo omrežja, integracijo obnovljivih virov energije, rezervno napajanje za kritično infrastrukturo, zmanjševanje konic in preusmerjanje obremenitve za industrijo ter podporo mikroomrežjem. Do leta 2025 bo po ocenah 751 TP3T rabljenih baterij EV našlo drugo življenjsko dobo pred recikliranjem, kar odraža vse večji poudarek na trajnosti in krožnem gospodarstvu.
Vendar pa uporaba recikliranih baterij v projektih BESS ni brez izzivov. Reciklirane baterije imajo pogosto nedosledno raven delovanja zaradi različnih stopenj degradacije, kar lahko vpliva na učinkovitost in zanesljivost sistema. Poleg tega je postopek zbiranja, testiranja in obnove teh baterij lahko delovno intenziven in drag, kar lahko izniči nekatere okoljske in gospodarske koristi. Kljub tem pomanjkljivostim naraščajoče povpraševanje po trajnostnih rešitvah za shranjevanje energije še naprej spreminja rabljene baterije za električna vozila v dragocen vir za projekte BESS.
Vladne politike BESS
Vlade po vsem svetu vse bolj priznavajo ključno vlogo baterijskih sistemov za shranjevanje energije (BESS) pri doseganju ciljev energetskega prehoda in stabilnosti omrežja. Številne države so uvedle podporne politike in pobude za pospešitev uvajanja BESS:
- Združene države so uvedle zakon o zmanjševanju inflacije, ki vključuje davčne olajšave za naložbe v samostojne projekte shranjevanja, s čimer se povečuje konkurenčnost shranjevanja v omrežju.
- Kitajska je napovedala načrte za namestitev več kot 30 GW sistemov za shranjevanje energije do leta 2025, s čimer je pokazala močno zavezanost širitvi BESS.
- Indija si je v osnutku nacionalnega načrta za električno energijo zastavila ambiciozne cilje za razvoj shranjevanja energije v baterijah, s katerimi si prizadeva doseči 51–84 GW nameščene zmogljivosti do leta 2031–32.
- Evropska komisija je objavila priporočila za ukrepe politike v podporo večji uporabi shranjevanja električne energije, pri čemer priznava njegov pomen pri razogljičenju energetskega sistema.
- Poleg tega je ministrstvo za čisto energijo s podporo Evropske komisije, Avstralije, ZDA in Kanade sprožilo globalno pobudo z imenom »Pobuda za shranjevanje energije s superpolnjenjem baterij«. Cilj te pobude je spodbuditi mednarodno sodelovanje, zmanjšati stroške in izgraditi trajnostne dobavne verige za tehnologije shranjevanja energije.
Tržne napovedi BESS
Trg sistemov za shranjevanje energije v baterijah (BESS) je pripravljen na znatno rast, ki jo bosta poganjala vse večja integracija obnovljivih virov energije in prizadevanja za modernizacijo omrežja. Svetovni trg BESS naj bi do leta 2031 dosegel 151,7 milijarde TP4T, kar pomeni letno rast 20,11 TP3T od leta 2022 do 2031. To hitro rast spodbujajo padajoči stroški litij-ionskih baterij, ki so se v zadnjem desetletju znižali za približno 801 TP3T.
Ključni dejavniki rasti vključujejo:
- Naraščajoče povpraševanje po sistemih za shranjevanje energije v omrežju.
- Hitra uporaba litij-ionskih baterij v sektorju obnovljivih virov energije.
- Vladno financiranje in podporne politike.
- Naraščajoče komercialne in industrijske aplikacije.
Pričakuje se, da bo segment javnih služb v napovedanem obdobju zabeležil najvišjo letno stopnjo rasti, kar bo posledica pobud za uvedbo pretočnih baterij za okoljske, dolgoročne in varnostne cilje. Geografsko gledano naj bi bila azijsko-pacifiška regija najhitreje rastoči regionalni trg, kar se pripisuje naraščajočemu povpraševanju po energiji in podpornim vladnim politikam v državah, kot so Indija, Kitajska in Avstralija.
Sorodni članki: - Vloga za nakup in prodajo:
