Что такое система хранения энергии на основе аккумуляторных батарей (BESS): ключ к будущему энергетики

Системы хранения энергии на аккумуляторных батареях (BESS) быстро меняют способ генерации, хранения и использования электроэнергии. Поскольку мир переходит к более чистым и устойчивым источникам энергии, потребность в надежном и эффективном хранении энергии никогда не была более острой. BESS играет решающую роль в поддержке этого перехода, стабилизации электросетей и обеспечении широкого использования возобновляемой энергии. В этой статье мы рассмотрим, что такое BESS, как она работает, ее типы, области применения, преимущества и будущее этой технологии.

Что такое системы хранения энергии на основе аккумуляторных батарей (BESS)?

Системы хранения энергии на основе аккумуляторных батарей (BESS) — это системы, которые хранят электроэнергию для последующего использования, обычно с использованием перезаряжаемых батарей. Эти системы предназначены для хранения избыточной энергии, вырабатываемой из возобновляемых источников, таких как солнечная и ветровая, и ее высвобождения при высоком спросе или низком уровне генерации. BESS помогает сбалансировать спрос и предложение электроэнергии, обеспечивая стабильное и надежное электроснабжение.

Проще говоря, BESS действует как резервная батарея, но в гораздо большем масштабе. Она помогает повысить надежность сети, запасая энергию, когда ее много, и разряжая ее, когда спрос на энергию превышает предложение. Этот процесс не только повышает эффективность сети, но и снижает зависимость от электростанций на основе ископаемого топлива.

Как работает BESS?

BESS работает, заряжая батареи, когда есть избыток энергии, часто из возобновляемых источников, таких как солнечная или ветровая энергия. После того, как батареи заряжены, накопленная энергия может быть возвращена в сеть, когда спрос резко возрастает или когда генерация возобновляемой энергии замедляется. Эта способность хранить и высвобождать энергию по требованию делает BESS необходимым для современных энергетических систем.

Ключевые компоненты BESS

Системы хранения энергии аккумуляторов (BESS) состоят из нескольких интегральных компонентов, которые работают вместе для хранения, управления и высвобождения электроэнергии. Каждый компонент играет важную роль в обеспечении эффективной, надежной и экономичной работы BESS. 

Батареи

В основе любой системы хранения энергии на основе аккумуляторов лежат аккумуляторы, которые хранят электроэнергию для последующего использования. Аккумуляторы являются основным средством хранения энергии в BESS, а их производительность является критическим фактором, определяющим эффективность, стоимость и масштабируемость системы.

В BESS используются различные типы батарей, и каждый тип имеет свои уникальные свойства, преимущества и проблемы. Наиболее распространенные типы батарей, используемые в BESS, включают:

Литий-ионные аккумуляторы:

Литий-ионные (Li-ion) аккумуляторы являются наиболее широко используемым типом в системах хранения энергии из-за их высокой плотности энергии, длительного срока службы и относительно низких требований к обслуживанию. Эти батареи могут хранить большие объемы энергии в компактном размере и эффективно разряжать ее, что делает их идеальными как для жилых помещений, так и для коммунальных приложений. Их способность быстро заряжаться и разряжаться также делает их отличными для управления пиковыми нагрузками и интеграции прерывистых возобновляемых источников энергии, таких как солнечная и ветровая энергия.

Натрий-серные батареи:

Натрий-серные (NaS) батареи — это высокотемпературные батареи, которые обычно используются в приложениях для хранения энергии коммунального масштаба. Эти батареи известны своей высокой энергоэффективностью и способностью хранить большие объемы энергии даже в суровых условиях. Они работают при температурах от 300°C до 350°C, что позволяет им хранить и высвобождать энергию с очень высокой скоростью, что делает их идеальными для стабилизации сети. Однако они требуют определенных температурных условий и изоляции, что может усложнить их развертывание.

Проточные батареи:

Проточные батареи — это тип перезаряжаемых батарей, в которых для хранения энергии используются жидкие электролиты. В отличие от литий-ионных и натрий-серных батарей, которые хранят энергию в твердой форме, проточные батареи хранят энергию в жидкой форме, которая прокачивается через систему. Эта уникальная конструкция позволяет проточным батареям быть очень масштабируемыми, то есть их можно легко расширять для хранения большего количества энергии без ущерба для эффективности. Проточные батареи особенно подходят для крупномасштабного длительного хранения и могут выдерживать тысячи циклов заряда-разряда без существенной деградации.

Инверторы

Неотъемлемым компонентом любой BESS является инвертировать, который отвечает за преобразование накопленной энергии постоянного тока (DC) в энергию переменного тока (AC). Поскольку большая часть электроэнергии, которую мы используем в домах и на предприятиях, является переменным током, инверторы имеют решающее значение для того, чтобы сделать энергию, накопленную в BESS, пригодной для ежедневного потребления.

Многие современные инверторы также оснащены такими функциями, как коррекция коэффициента мощности и отслеживание точки максимальной мощности (MPPT), которые помогают оптимизировать производительность BESS и гарантировать ее работу с максимальной эффективностью.

Системы управления энергопотреблением (EMS)

Системы управления энергией (EMS) являются «мозгом» любой системы хранения энергии на основе аккумуляторных батарей. Эти системы контролируют работу BESS, отслеживая, контролируя и оптимизируя поток электроэнергии между аккумуляторными батареями, инверторами и сетью. EMS играет важную роль в обеспечении максимально эффективной работы системы, помогая сбалансировать спрос и предложение энергии.

EMS непрерывно отслеживает состояние заряда (SOC) батарей, поток энергии и состояние сети. Он использует данные в реальном времени, чтобы решить, когда заряжать и когда разряжать батареи, на основе спроса, времени использования тарифов на электроэнергию и стабильности сети. Это гарантирует, что энергия сохраняется при избыточном производстве и разряжается, когда сеть находится под высоким спросом, помогая предотвращать отключения электроэнергии и сокращать расходы на электроэнергию.

Типы аккумуляторных систем хранения энергии

BESS для коммунального обслуживания

BESS коммунального масштаба — это большие системы, используемые операторами сетей для обеспечения резервного питания и балансировки спроса и предложения на обширных территориях. Такие системы обычно располагаются вблизи электростанций или сетевых подстанций.

Жилой BESS

На уровне жилых помещений BESS позволяет домовладельцам хранить энергию от солнечных панелей или сети. Эту накопленную энергию можно использовать во время отключений электроэнергии или ночью, когда солнечная генерация недоступна, что снижает зависимость от сети.

Коммерческий BESS

Для предприятий, C&I БЕСС может обеспечить резервное питание, снизить расходы на электроэнергию за счет сглаживания пиков и помочь интегрировать возобновляемую энергию. Предприятия могут установить BESS для хранения энергии в непиковые часы, когда цены на электроэнергию ниже, и использовать эту накопленную энергию в пиковые часы, чтобы избежать высоких расходов на электроэнергию.

Применение систем хранения энергии на основе аккумуляторных батарей (BESS)

Системы хранения энергии attery (BESS) преобразуют способ, которым мы генерируем, храним и используем электричество. Благодаря возможности хранить излишки энергии для последующего использования, BESS играет ключевую роль в поддержке интеграция возобновляемых источников энергии, снижение затрат и повышение энергетической безопасности в жилых, коммерческих и коммунальных помещениях. 

Применение в жилых помещениях: повышение энергоэффективности и безопасности

В жилых помещениях BESS предлагает домовладельцам надежный и эффективный способ управления потреблением энергии. Сохраняя энергию, вырабатываемую солнечными панелями в течение дня, домовладельцы могут использовать ее ночью, что снижает их зависимость от сети и обеспечивает стабильное электроснабжение даже во время отключений. Эта способность сохранять солнечную энергию для последующего использования обеспечивает не только резервное питание во время чрезвычайных ситуаций, но и значительную экономию средств в долгосрочной перспективе.

Кроме того, энергетическая независимость является важным преимуществом для домовладельцев, использующих BESS. Благодаря возможности генерировать и хранить собственную энергию, они могут сократить свои ежемесячные счета за электроэнергию, особенно в регионах с тарифами по времени использования, где цены на электроэнергию колеблются в течение дня. Эта тенденция становится все более распространенной, с сообществами по всему Калифорния внедряет решения в области солнечной энергетики и хранения энергии которые обеспечивают чистую, доступную энергию и способствуют повышению устойчивости энергосистемы.

Коммерческие приложения: оптимизация затрат и поддержка устойчивости

Для предприятий BESS предлагает ряд возможностей для повышения энергоэффективности и снижения эксплуатационных расходов. Одним из наиболее эффективных способов использования BESS предприятиями является пиковое сглаживание — практика хранения энергии в непиковые часы, когда цены на электроэнергию ниже, и ее использование в пиковые часы, когда цены растут. Это может привести к значительной экономии на счетах за электроэнергию и помочь предприятиям лучше управлять потреблением энергии.

Более того, многие коммерческие здания интегрируют BESS с системами возобновляемой энергии, такими как солнечные панели или ветряные турбины, для дальнейшей оптимизации использования энергии и достижения целей устойчивого развития. Сохраняя излишки возобновляемой энергии, когда ее много, и используя ее в периоды высокого спроса, предприятия могут сократить свой углеродный след и способствовать переходу на более чистую энергию. Такая интеграция становится все более распространенной, поскольку компании стремятся достичь как экономических, так и экологических целей.

Приложения коммунального масштаба: стабилизация сети и поддержка возобновляемых источников энергии

В масштабе коммунального предприятия BESS играет ключевую роль в стабилизации сети и интеграции возобновляемой энергии. Крупномасштабные системы хранения энергии помогают стабилизировать сеть, предоставляя резервное питание в периоды пикового спроса, когда потребление электроэнергии максимально. Разряжая накопленную энергию в это время, BESS обеспечивает соответствие электроснабжения спросу, предотвращая отключения электроэнергии и обеспечивая бесперебойное обслуживание потребителей.

BESS в масштабе коммунального предприятия также поддерживает интеграцию непостоянных возобновляемых источников энергии, таких как солнечная и ветровая. Эти источники часто непредсказуемы, генерируя энергию только тогда, когда светит солнце или дует ветер. BESS помогает управлять этой непостоянностью, сохраняя излишки энергии в периоды высокой генерации и высвобождая ее, когда спрос превышает предложение. Этот процесс делает возобновляемую энергию более надежной и экономически эффективной, гарантируя, что сообщества могут получать выгоду от чистой энергии, даже когда погодные условия не идеальны. Например, в Южной Австралии Hornsdale Power Reserve, крупнейшая в мире литий-ионная батарея, стабилизирует сеть и помогает предотвратить отключения электроэнергии, доказывая потенциал BESS в крупномасштабном управлении энергией.

Преимущества BESS

Стабильность сети

BESS играет важную роль в стабильности сети, сглаживая колебания спроса и предложения, обеспечивая стабильное и надежное электроснабжение. Он может обеспечивать резервное питание во время отключений, помогая предотвращать отключения и поддерживать критически важные услуги.

Снижение затрат

BESS может помочь снизить расходы на электроэнергию за счет ограничения пиковой нагрузки, что представляет собой практику использования накопленной энергии в периоды высокого спроса, когда цены на электроэнергию выше.

Воздействие на окружающую среду

Благодаря хранению и использованию возобновляемой энергии BESS снижает потребность в электростанциях, работающих на ископаемом топливе, тем самым сокращая выбросы парниковых газов и поддерживая более чистое и устойчивое энергетическое будущее.

Энергетическая независимость

BESS способствует энергетической безопасности, снижая зависимость от внешних источников энергии и обеспечивая более устойчивую энергосеть. Она позволяет домовладельцам, предприятиям и сообществам генерировать и хранить собственную энергию.

Будущее BESS

Будущее BESS выглядит многообещающим с развитием новых технологий и инноваций в секторе хранения энергии. Некоторые захватывающие тенденции включают в себя:

Твердотельные батареи

Одной из самых захватывающих инноваций на горизонте является разработка твердотельных батарей. В отличие от традиционных литий-ионных батарей, которые используют жидкие электролиты, твердотельные батареи используют твердый электролит для хранения энергии. Этот сдвиг дает несколько преимуществ, включая более высокую плотность энергии, что означает, что они могут хранить больше энергии в том же объеме пространства, что имеет решающее значение как для жилых помещений, так и для коммунальных приложений. Кроме того, твердотельные батареи безопаснее обычных литий-ионных батарей, поскольку они менее подвержены перегреву или возгоранию, что является обычным риском для систем с жидким электролитом. По мере развития этой технологии она может значительно повысить производительность, безопасность и масштабируемость BESS, что позволит еще более широко внедрить ее в различных отраслях и приложениях.

Управление энергией на основе искусственного интеллекта

Интеграция искусственного интеллекта (ИИ) в системы хранения энергии аккумуляторов — еще одна новаторская разработка, которая обещает произвести революцию в работе BESS. Используя ИИ, системы управления энергией могут анализировать данные в реальном времени и прогнозировать спрос на энергию с невероятной точностью, оптимизируя, когда и как энергия хранится и высвобождается. Это управление энергией на основе ИИ может помочь повысить эффективность системы, гарантируя, что энергия хранится в периоды низкого спроса и высвобождается в периоды пикового спроса, эффективно снижая затраты на электроэнергию и перегрузку сети. Кроме того, ИИ может постоянно адаптироваться к изменяющимся моделям потребления энергии, со временем улучшая производительность системы и способствуя более устойчивым энергетическим практикам. Будущее BESS будет все больше зависеть от этого интеллектуального, автоматизированного подхода для максимизации экономии энергии и обеспечения стабильности сети.

Решения для гибридного хранения данных в масштабе сети

Еще одной многообещающей тенденцией в будущем BESS является рост решений для гибридного хранения в масштабе сети, которые объединяют несколько типов технологий хранения энергии для оптимизации производительности. Интегрируя литий-ионные батареи с проточными батареями или другими технологиями хранения, гибридные системы могут предложить большую гибкость и улучшенную общую эффективность. Например, в то время как литий-ионные батареи отлично подходят для обеспечения быстрых всплесков энергии, проточные батареи лучше подходят для длительного хранения. Объединение этих технологий позволяет создать более универсальную систему хранения, способную удовлетворить более широкий спектр потребностей сети, от краткосрочных колебаний до долгосрочного хранения энергии. Поскольку операторы сетей ищут более надежные решения для управления генерацией возобновляемой энергии, гибридные системы, вероятно, будут играть решающую роль в поддержании надежности сети, снижении затрат и повышении общей устойчивости энергетической инфраструктуры.

Ожидается, что мировой рынок BESS будет быстро расти, поскольку все больше отраслей и стран внедряют решения по хранению энергии для достижения своих целей в области устойчивого развития и энергетической безопасности.

Заключение

Системы хранения энергии на аккумуляторных батареях (BESS) являются жизненно важным компонентом будущего энергетического ландшафта. Обеспечивая эффективное использование возобновляемой энергии, поддерживая стабильность сети и способствуя энергетической независимости, BESS играет важную роль в продвижении перехода к чистой энергии. Независимо от того, являетесь ли вы домовладельцем, ищущим резервное питание, бизнесом, стремящимся сократить расходы на электроэнергию, или коммунальным предприятием, стремящимся интегрировать больше возобновляемой энергии, BESS предлагает масштабируемое и надежное решение.

Если вам интересно узнать больше о том, как BESS может принести пользу вашему дому, бизнесу или сообществу, ознакомьтесь с нашим ассортиментом Продукты и решения BESSs сегодня. Давайте работать вместе, чтобы создать более чистое, более устойчивое энергетическое будущее.