Що таке акумуляторна система зберігання енергії (BESS): ключ до майбутнього енергетики

Системи зберігання енергії від акумуляторів (BESS) швидко змінюють спосіб виробництва, зберігання та використання електроенергії. У міру того, як світ переходить до більш чистих і стійких джерел енергії, потреба в надійному та ефективному накопиченні енергії ніколи не була такою гострою. BESS відіграє вирішальну роль у підтримці цього переходу, стабілізації електромереж і забезпеченні широкого використання відновлюваної енергії. У цій статті ми розглянемо, що таке BESS, як він працює, його типи, застосування, переваги та майбутнє цієї технології.

Що таке акумуляторні системи зберігання енергії (BESS)?

Системи накопичення енергії від акумуляторів (BESS) – це системи, які накопичують електроенергію для подальшого використання, як правило, з використанням акумуляторних батарей. Ці системи призначені для зберігання надлишку енергії, виробленої з відновлюваних джерел, таких як сонце та вітер, і вивільнення її, коли попит високий або коли виробництво мало. BESS допомагає збалансувати пропозицію та попит на електроенергію, забезпечуючи стабільне та надійне електропостачання.

Простими словами, BESS діє як резервний акумулятор, але в набагато більшому масштабі. Це допомагає підвищити надійність мережі, накопичуючи енергію, коли є надлишок, і розряджаючи її, коли попит на енергію перевищує пропозицію. Цей процес не тільки підвищує ефективність мережі, але й зменшує залежність від електростанцій, що працюють на викопному паливі.

Як працює BESS?

BESS працює, заряджаючи батареї, коли є надлишок енергії, часто від відновлюваних джерел, як-от сонце або вітер. Після того, як батареї заряджені, накопичена енергія може бути випущена назад в мережу, коли попит зростає або коли виробництво відновлюваної енергії сповільнюється. Ця здатність накопичувати та вивільняти енергію за потреби — це те, що робить BESS необхідним для сучасних енергетичних систем.

Ключові компоненти BESS

Системи накопичення енергії акумулятора (BESS) складаються з кількох невід’ємних компонентів, які працюють разом, щоб зберігати, керувати та вивільняти електроенергію. Кожен компонент відіграє вирішальну роль у забезпеченні ефективної, надійної та економічно ефективної роботи BESS. 

Акумулятори

Серцевиною будь-якої системи зберігання енергії від батареї є батареї, які зберігають електричну енергію для подальшого використання. Батареї є основним середовищем для зберігання енергії в BESS, і їх продуктивність є критичним фактором у визначенні ефективності, вартості та масштабованості системи.

У BESS використовуються різні типи батарей, і кожен тип має свої унікальні властивості, переваги та труднощі. Найпоширеніші типи акумуляторів, які використовуються в BESS, включають:

Літій-іонні акумулятори:

Літій-іонні (Li-ion) акумулятори є найбільш широко використовуваним типом у системах накопичення енергії завдяки високій щільності енергії, тривалому терміну служби та відносно низьким вимогам до обслуговування. Ці батареї можуть зберігати велику кількість енергії в компактних розмірах і ефективно її розряджати, що робить їх ідеальними як для житлових, так і для комунальних установок. Їх здатність швидко заряджатися та розряджатися також робить їх чудовими для керування піковими навантаженнями та інтеграції періодичних відновлюваних джерел енергії, таких як сонце та вітер.

Сірчано-натрієві батареї:

Сірчано-натрієві (NaS) батареї – це високотемпературні батареї, які зазвичай використовуються в системах зберігання енергії комунального масштабу. Ці батареї відомі своєю високою енергоефективністю та здатністю накопичувати велику кількість енергії навіть у суворих умовах. Вони працюють при температурах від 300°C до 350°C, що дозволяє їм зберігати та вивільняти енергію з дуже високою швидкістю, що робить їх ідеальними для стабілізації мережі. Однак вони вимагають певних температурних умов та ізоляції, що може ускладнити їхнє розгортання.

Проточні батареї:

Протокові батареї – це тип акумуляторної батареї, яка використовує рідкі електроліти для зберігання енергії. На відміну від літій-іонних і натрієво-сірчаних батарей, які зберігають енергію в твердій формі, проточні батареї зберігають енергію в рідкій формі, яка перекачується через систему. Ця унікальна конструкція дозволяє проточним батареям мати високу масштабованість, тобто їх можна легко розширити для зберігання більшої кількості енергії без шкоди для ефективності. Проточні батареї особливо підходять для великомасштабного тривалого зберігання та можуть витримувати тисячі циклів заряджання-розряджання без значного погіршення якості.

Інвертори

Неодмінним компонентом будь-якого BESS є інвертувати, який відповідає за перетворення накопиченої енергії постійного струму (постійного струму) в енергію змінного струму (змінного струму). Оскільки більшість електроенергії, яку ми використовуємо в будинках і на підприємствах, є змінним струмом, інвертори мають вирішальне значення для того, щоб енергія, збережена в BESS, використовувалася для щоденного споживання.

Багато сучасних інверторів також оснащено такими функціями, як корекція коефіцієнта потужності та відстеження точки максимальної потужності (MPPT), які допомагають оптимізувати продуктивність BESS і гарантують, що він працює з максимальною ефективністю.

Системи управління енергією (EMS)

Системи управління енергією (EMS) – це «мозок» будь-якої системи накопичення енергії акумулятора. Ці системи контролюють роботу BESS, контролюючи, контролюючи та оптимізуючи потік електроенергії між батареями, інверторами та мережею. EMS відіграє вирішальну роль у забезпеченні максимально ефективної роботи системи, допомагаючи збалансувати пропозицію та попит на енергію.

EMS постійно контролює стан заряду (SOC) акумуляторів, потік енергії та стан мережі. Він використовує дані в режимі реального часу, щоб вирішити, коли заряджати, а коли розряджати батареї на основі попиту, тарифів на електроенергію за часом використання та стабільності мережі. Це гарантує, що енергія зберігається, коли є надлишок генерації, і розряджається, коли мережа має високу потребу, допомагаючи запобігти перебої в електропостачанні та зменшити витрати на електроенергію.

Типи акумуляторних систем накопичення енергії

Utility-Scale BESS

BESS — це великі системи, які використовуються мережевими операторами для забезпечення резервного живлення та збалансування пропозиції та попиту на величезних територіях. Ці системи зазвичай розташовані поблизу електростанцій або мережевих підстанцій.

Житловий BESS

На житловому рівні BESS дозволяє домовласникам зберігати енергію від сонячних панелей або мережі. Цю накопичену енергію можна використовувати під час відключень електроенергії або вночі, коли сонячна генерація недоступна, зменшуючи залежність від мережі.

Комерційний BESS

Для компаній, C&I BESS може забезпечити резервне живлення, зменшити витрати на електроенергію за рахунок зменшення пікових навантажень і допомогти інтегрувати відновлювані джерела енергії. Підприємства можуть установити BESS для зберігання енергії в години пік, коли ціни на електроенергію нижчі, і використовувати цю накопичену енергію в години пік, щоб уникнути високих витрат на електроенергію.

Застосування акумуляторних систем зберігання енергії (BESS)

Attery Energy Storage Systems (BESS) змінюють спосіб виробництва, зберігання та використання електроенергії. Завдяки здатності зберігати надлишок енергії для подальшого використання BESS відіграє ключову роль у підтримці інтеграція відновлюваної енергії, зниження витрат і підвищення енергетичної безпеки в житлових, комерційних і комунальних установах. 

Побутове застосування: підвищення енергоефективності та безпеки

У житлових приміщеннях BESS пропонує власникам будинків надійний та ефективний спосіб керування споживанням енергії. Зберігаючи енергію, вироблену від сонячних панелей протягом дня, власники будинків можуть використовувати її вночі, зменшуючи свою залежність від мережі та забезпечуючи стабільне електропостачання навіть під час відключень. Ця здатність зберігати сонячну енергію для подальшого використання забезпечує не лише резервне живлення під час надзвичайних ситуацій, але й значну економію коштів у довгостроковій перспективі.

Крім того, енергонезалежність є головною перевагою для домовласників, які використовують BESS. Маючи можливість генерувати та накопичувати власну енергію, вони можуть зменшити свої щомісячні рахунки за електроенергію, особливо в регіонах, де ціни на електроенергію коливаються протягом дня. Ця тенденція стає все більш поширеною в спільнотах Каліфорнія впроваджує сонячні та накопичувальні рішення, які забезпечують чисту, доступну енергію та сприяють більш стійкій енергосистемі.

Комерційні програми: оптимізація витрат і підтримка сталого розвитку

Для підприємств BESS пропонує низку можливостей для підвищення енергоефективності та зниження експлуатаційних витрат. Одним із найефективніших способів використання BESS для компаній є використання режиму пікового навантаження — практика накопичення енергії в непікові години, коли ціни на електроенергію нижчі, і використання її в години пік, коли ціни зростають. Це може призвести до значної економії рахунків за електроенергію та допоможе підприємствам краще керувати споживанням енергії.

Більше того, багато комерційних будівель інтегрують BESS із системами відновлюваної енергії, такими як сонячні батареї чи вітрові турбіни, для подальшої оптимізації використання енергії та досягнення цілей сталого розвитку. Зберігаючи надлишок відновлюваної енергії, коли вона надлишок, і використовуючи її в періоди високого попиту, підприємства можуть зменшити свій вуглецевий слід і сприяти переходу до чистішої енергії. Така інтеграція стає все більш поширеною, оскільки компанії прагнуть досягти як економічних, так і екологічних цілей.

Програми масштабу комунальних послуг: стабілізація мережі та підтримка відновлюваної енергії

У масштабі комунального підприємства BESS відіграє ключову роль у стабілізації мережі та інтеграції відновлюваної енергетики. Великомасштабні системи зберігання енергії допомагають стабілізувати мережу, забезпечуючи резервне живлення в періоди пікового попиту, коли споживання електроенергії найбільше. Розряджаючи накопичену енергію в цей час, BESS гарантує, що електропостачання відповідає попиту, запобігаючи відключенням електроенергії та забезпечуючи стабільне обслуговування споживачів.

BESS також підтримує інтеграцію непостійних відновлюваних джерел енергії, як-от сонця та вітру. Ці джерела часто непередбачувані, вони виробляють енергію лише тоді, коли світить сонце або дме вітер. BESS допомагає впоратися з цією переривчастістю, накопичуючи надлишок енергії під час високої генерації та вивільняючи її, коли попит перевищує пропозицію. Цей процес робить відновлювану енергію більш надійною та рентабельною, гарантуючи, що громади можуть отримувати користь від чистої енергії, навіть коли погодні умови не ідеальні. Наприклад, Південної АвстраліїHornsdale Power Reserve, найбільша у світі літій-іонна батарея, стабілізує мережу та допомагає запобігти збоям, доводячи потенціал BESS у великомасштабному управлінні енергією.

Переваги BESS

Стабільність мережі

BESS відіграє вирішальну роль у стабільності мережі, згладжуючи коливання попиту та пропозиції, забезпечуючи стабільне та надійне електропостачання. Він може забезпечити резервне живлення під час відключень, допомагаючи запобігти збоям і підтримувати важливі служби.

Зниження витрат

BESS може допомогти зменшити витрати на електроенергію, увімкнувши режим пікового навантаження, що є практикою використання накопиченої енергії під час високого попиту, коли ціни на електроенергію вищі.

Вплив на навколишнє середовище

Зберігаючи та використовуючи відновлювану енергію, BESS зменшує потребу в електростанціях, що працюють на викопному паливі, таким чином скорочуючи викиди парникових газів і підтримуючи чистіше, більш стале енергетичне майбутнє.

Енергонезалежність

BESS сприяє енергетичній безпеці, зменшуючи залежність від зовнішніх джерел енергії та забезпечуючи більш стійку енергетичну мережу. Це дозволяє домовласникам, підприємствам і громадам генерувати та зберігати власну енергію.

Майбутнє BESS

Майбутнє BESS виглядає багатообіцяючим із розвитком нових технологій та інновацій у секторі зберігання енергії. Серед цікавих тенденцій:

Твердотільні батареї

Однією з найцікавіших інновацій на горизонті є розробка твердотільних батарей. На відміну від традиційних літій-іонних акумуляторів, які використовують рідкі електроліти, твердотільні акумулятори використовують твердий електроліт для зберігання енергії. Таке зміщення дає кілька переваг, у тому числі вищу щільність енергії, тобто вони можуть накопичувати більше енергії в тому самому обсязі простору, що має вирішальне значення як для житлових, так і для комунальних установок. Крім того, твердотільні батареї безпечніші за звичайні літій-іонні батареї, оскільки вони менш схильні до перегріву або займання, що є типовим ризиком для систем з рідким електролітом. У міру розвитку цієї технології вона може значно підвищити продуктивність, безпеку та масштабованість BESS, забезпечуючи ще більш широке впровадження в галузях промисловості та програмах.

Управління енергією на основі ШІ

Інтеграція штучного інтелекту (ШІ) у системи накопичення енергії від акумулятора — ще одна новаторська розробка, яка обіцяє революціонізувати роботу BESS. Використовуючи штучний інтелект, системи керування енергією можуть аналізувати дані в реальному часі та прогнозувати попит на енергію з неймовірною точністю, оптимізуючи, коли та як енергія накопичується та розряджається. Це керування енергією на основі штучного інтелекту може допомогти підвищити ефективність системи, гарантуючи, що енергія накопичується в періоди низького попиту та вивільняється під час пікового попиту, ефективно зменшуючи витрати на енергію та перевантаження мережі. Крім того, штучний інтелект може постійно адаптуватися до мінливих моделей споживання енергії, покращуючи продуктивність системи з часом і сприяючи більш стійким енергетичним практикам. Майбутнє BESS все більше покладатиметься на цей інтелектуальний автоматизований підхід для максимального збільшення енергозбереження та забезпечення стабільності мережі.

Гібридні рішення для зберігання даних у мережевому масштабі

Ще одна багатообіцяюча тенденція в майбутньому BESS – це зростання мережевих гібридних рішень для зберігання, які поєднують кілька типів технологій зберігання енергії для оптимізації продуктивності. Інтегруючи літій-іонні батареї з проточними батареями або іншими технологіями зберігання, гібридні системи можуть запропонувати більшу гнучкість і покращити загальну ефективність. Наприклад, хоча літій-іонні батареї чудово забезпечують швидкі спалахи енергії, проточні батареї краще підходять для тривалого зберігання. Поєднання цих технологій дозволяє створити більш універсальну систему зберігання, здатну задовольнити ширший спектр потреб мережі, від короткострокових коливань до довготривалого зберігання енергії. Оскільки оператори мереж шукають більш надійні рішення для керування виробництвом енергії з відновлюваних джерел, гібридні системи, ймовірно, відіграватимуть вирішальну роль у підтримці надійності мережі, зниженні витрат і покращенні загальної стійкості енергетичної інфраструктури.

Очікується, що світовий ринок BESS швидко зростатиме, оскільки все більше галузей і країн запровадять рішення для зберігання енергії, щоб досягти своїх цілей сталого розвитку та енергетичної безпеки.

Висновок

Акумуляторні системи зберігання енергії (BESS) є життєво важливим компонентом енергетичного ландшафту майбутнього. Забезпечуючи ефективне використання відновлюваної енергії, підтримуючи стабільність мережі та сприяючи енергетичній незалежності, BESS відіграє вирішальну роль у просуванні переходу на чисту енергію. Незалежно від того, чи є ви домовласником, який шукає резервне живлення, підприємством, яке прагне зменшити витрати на енергію, чи комунальним підприємством, яке прагне інтегрувати більше відновлюваних джерел енергії, BESS пропонує масштабоване та надійне рішення.

Якщо ви хочете дізнатися більше про те, як BESS може принести користь вашому дому, бізнесу чи спільноті, ознайомтеся з нашим асортиментом Продукція та рішення BESSs сьогодні. Давайте працювати разом, щоб створити чистіше, більш стале енергетичне майбутнє.