Enne aku energiasalvestussüsteemi (BESS) arhitektuuri ja akutüüpide arutamist peame esmalt keskenduma selles valdkonnas kõige levinumale terminoloogiale. Mitmed olulised parameetrid kirjeldavad aku energiasalvestussüsteemide käitumist.
Mahutavus [Ah]: maksimaalne elektrilaeng, mida süsteem on võimeline andma ühendatud koormusele mõistliku pinge juures. Aku tehnoloogia mõjutab oluliselt seda parameetrit, mille väärtus määratakse konkreetse tühjendusvoolu ja temperatuuri jaoks.
Nimienergia [Wh]:See on täislaadimise ja täieliku tühjenemise vahel toodetud koguenergia. See võrdub aku pinge korrutisega. Mõju avaldavad ka temperatuur ja vool, kuna võimsus määrab selle.
Võimsus [W]:BESS-i väljundvõimsuse määratlemine on keeruline, kuna see sõltub ühendatud koormusest. Sellegipoolest tähistab nimivõimsus võimsust kõige tüüpilisemas tühjenemise stsenaariumis.
Erienergia [Wh/kg]:See näitab aku energiasalvestusvõimet massi suhtes.
Skaalat, mida kasutatakse laadimise ja tühjenemise kestuse määramiseks, nimetatakseC Määr. Tühjendusvool tühjendab aku täielikult 1C juures tunniga.
Laadimine / tühjendamine / laadimine ontsükkel. Puudub kokkulepitud määratlus selle kohta, mis tsükkel on.
Aku omatsükli eluigaon tsüklite koguarv, mida see suudab toota.
Dod: Väljalaske sügavus. Täielik tühjendamine on 100%;
Laetuse tase (SoC,%):Aku laetuse taset näitab see number.
Mõiste "kuloniline efektiivsus" viitab aku võimele laengut tõhusalt edastada. See on laengu osakaal, mis on vajalik algse laadimisoleku naasmiseks tühjenemisfaasis vabaneva laengukogusesse (Ah). Kui plii-happetehnoloogia välja arvata, on enamik tavalisi akude kasutegur on sellega võrreldav.
Elektrokeemiliste energiasalvestussüsteemide peamised tüübid
Olemas on arvukalt akusüsteeme, millest igaüks põhineb keemiliste komponentide ja protsesside ainulaadsel kombinatsioonil. Praegu on enim kasutatavad pliiakud ja liitiumioonakud, kuid sellel turul on oma koht ka voolu-, nikli- ja väävliakudel. Vaatame kiiresti üle kõige populaarsemate akutehnoloogiate peamised eelised.
Me kasutame neid akusid regulaarselt. Selle aku baaselement koosneb bioksiid- või pliipositiivsest elektroodist ja negatiivsest pliielektroodist. Elektrolüüt on väävelhappe lahus vees.
Nende akude peamised eelised on nende taskukohasus ja arenenud tehnoloogiline seisund.
Nikkel-kaadmium (Ni-Cd) akud
Enne liitiumaku tehnoloogia laialdast kasutamist olid seda tüüpi akud kaasaskantavate seadmete peamise toiteallikana mitu aastat.
Need akud tagavad suure võimsuse ja kiire laadimisaja.
Nende akude täiustamist esindab nikkel-metallhüdriid (NiMH) tehnoloogia, mis suudab pakkuda umbes 40% suuremat erienergiat kui tavaline NiCd.
Liitium-ioon (Li-Ion) akud
Kõigist metallidest on liitiumil suurim erienergia ja see on kõige kergem. Liitiummetalli anoodlaetavad akud on võimelised tagama uskumatult kõrge energiatiheduse.
On ka teisi piiranguid. Näiteks dendriitide teke anoodil jalgrattasõidu ajal on asjakohane piirang. See võib põhjustada elektrikatkestust, mis võib tõsta temperatuuri ja kahjustada akut.
BESSi koosseis
Erinevad "tasemed", nii loogilised kui ka füüsilised, moodustavad BESSi. Iga ainulaadne füüsiline osa vajab oma juhtimissüsteemi.
Siin on nende peamiste etappide kokkuvõte:
Akusüsteem koosneb erinevatest akudest ja paljudest akudest, mis on omavahel ühendatud, et saavutada soovitud pinge- ja voolutaset.
Akuhaldussüsteem reguleerib iga elemendi sobivat funktsioneerimist, et võimaldada süsteemil töötada pinge-, voolu- ja temperatuurivahemikus, mis on ohutu akude suurepärasele tervisele, mitte süsteemile tervikuna. Lisaks reguleeritakse ja tasakaalustatakse seda tehes iga elemendi laetuse olekut.
Toite muundamiseks vahelduvvooluks ühendatakse inverterid akusüsteemiga. Spetsiaalne toiteelektrooniline nivoo, mida tuntakse PCS-na (võimsuse muundamissüsteem), on olemas igas BESSis. Tavaliselt on see rühmitatud konversiooniüksusesse koos kõigi asjakohaseks jälgimiseks vajalike abiteenustega.
Süsteemi ja energiavoo jälgimine ja juhtimine (energiahaldussüsteem) on järgmised sammud. Järelevalve- ja andmehõivesüsteem ehk SCADA-süsteem sisaldab sageli üldisi jälgimis- ja juhtimisfunktsioone. Teisest küljest on energiahaldussüsteem spetsiaalselt loodud võimsusvoo jälgimiseks vastavalt rakendusnõuetele.
Keskpinge/madalpinge trafo ühendus ja süsteemi suurusest lähtuvalt spetsiaalse alajaama kõrgepinge/keskpinge trafo on viimased ühendused.
PV-mooduli ja BESS-i integreerimine
Taastuvatel energiaallikatel on tulevikus elektrisüsteemidele oluline mõju, nagu on arutatud selle sarja esimeses osas. BESS-i integreerimisest taastuva energiaallikaga võivad kasu saada nii elektrisüsteem kui ka taastuvelektrijaam.
Järgnevalt selgitatakse erinevaid viise, kuidas BESS saaks elektrijaama aidata:
Püsivama ja prognoositavama generatsioonikõvera saavutamiseks tasakaalustaks see generatsiooniprofiili "volatiilsust" pilvkatte all või järsu võimsuse hüppeid. Kontrast fotoelektriliste jaamade genereerimise kõvera vahel pilvise päeva ja selge taevaga on näidatud joonisel 4. BESS-i integreerimisel oleks generatsioonil vähem "värelust", mis annab korrapärasema kõvera.
Põlvkonnakõver "sujub" tipphabemeajamise tulemusel (peakhabemeajamise kohta lisateabe saamiseks lugege eelmist artiklit).
Võrgutoe ja kõrvalteenuste osas võib BESS omada olulist rolli elektrijaama integreerimisel elektrivõrku, pakkudes sageduse reguleerimist ja pinge juhtimist (koos reaktiivvõimsuse kompenseerimisega) oluliselt väiksema mõjuga elektrisüsteemile.
Lisaks eelnimetatud teenustele on potentsiaalseid koostöövõimalusi fotogalvaaniliste moodulite ja aku energiasalvestussüsteemide vahel veelgi, alustades ühenduspunkti vahetusest (POC). Kuna BESS paigaldatakse sageli PV-mooduli "täiendamiseks", ei pruugi selle olemasolu nõuda POC-i lisavõimsust.
Täiendav võimalik koostöö tuleneb PV-moodulite BESS-iga ühendamise arhitektuuris tehtud otsustest. On vähemalt kolm peamist võimalust:
DC sidestus: Selle valiku korral kasutatakse pinge stabiliseerimiseks BESS-i ja PV-i ühendamiseks akude ja PV-moodulite alalisvoolu poolel. Selle meetodi korral jagavad kogu jaama vahelduvvoolu pool PV-mooduli ja BESS-i vahelisi invertereid (selle stsenaariumi korral saab muundur töötada PQ diagrammi kõigis neljas kvadrandis). See valik on elamute puhul üsna tavaline. rakendustes või väikese tehase puhul (kW). Suuremahulise tehase puhul jaotatakse BESS mööda põldu. Alalispinge ja iga aku laetuse juhtimiseks on siiski vaja spetsiifilist ja kallist loogikat.
Vahelduvvoolu ühendus pärast muundurit: See meetod on võrreldav eelmisega, kuid see asetab BESS-i ja PV-mooduli ühenduspunkti inverterite järele. Sel juhul on BESS-il ja PV-moodulil mõlemal oma spetsiaalne muundur. Kuna alalisvooluühenduse jaoks pole vaja täiendavat juhtimisloogikat, on see meetod populaarne ka elamurakendustes ja seda saab kasutada suurtes tehastes hajutatud BESS-i loomiseks.
Vahelduvvoolu sidumine POC-s:Selles lahenduses jagavad PV-moodul ja BESS ainult ühendusvõimalust, samas kui neil on tehase tasandil täielikult eraldatud sektsioonid.