Что такое система хранения энергии на основе аккумуляторов (BESS)?

Система накопления энергии на основе аккумуляторов (BESS) — это устройство, предназначенное для хранения электрической энергии в аккумуляторах с последующим её использованием. Она заряжается от электросети, солнечных панелей или других источников генерации в периоды низкого спроса или высокой выработки и разряжается в периоды пикового спроса или при отсутствии генерации. Для коммерческих и промышленных покупателей понимание архитектуры BESS, вариантов химического состава аккумуляторов и классификации по масштабу является важным условием для принятия обоснованных решений о закупке.

Основные компоненты BESS

Система хранения энергии на аккумуляторах состоит из пяти основных компонентов. Аккумуляторные модули хранят электрическую энергию, как правило, используя литий-железо-фосфатные (LiFePO4) или никель-марганец-кобальтовые (NMC) элементы. Система управления аккумуляторами (BMS) контролирует напряжение, температуру и ток каждого отдельного элемента, обеспечивая многоуровневую защиту от перезарядки, переразрядки и тепловых событий. Система преобразования мощности (PCS) или инвертер преобразует постоянный ток (DC) от аккумулятора в переменный ток (AC) для подключения к сети или нагрузке. Корпус обеспечивает защиту от внешних воздействий; степень защиты IP65 позволяет устанавливать систему на открытом воздухе. Система терморегулирования поддерживает оптимальную температуру аккумуляторов для обеспечения их производительности и безопасности. LiFePO4-модули размером 651,5 мм × 445 мм × 235 мм с номинальным напряжением 51,2 В и емкостью 100 А·ч объединяют эти компоненты в компактный форм-фактор, допускающий крепление на стену.

Сравнение химических составов аккумуляторов

Выбор химического состава аккумулятора определяет профиль безопасности, ресурс по циклам и совокупную стоимость владения системой накопления энергии (BESS). Аккумуляторы LiFePO4 достигают устойчивости к тепловому разгону при температуре выше 500 °C, в то время как элементы NMC достигают теплового разгона приблизительно при 200 °C. Аккумуляторы LiFePO4 обеспечивают 6000 и более циклов зарядки-разрядки по сравнению с 2000–3000 циклами для NMC. Для применений, требующих эксплуатации в течение 10 и более лет, более длительный ресурс по циклам LiFePO4 снижает частоту замены и уменьшает совокупную стоимость владения. Сертификаты, включая CE, RoHS и UN38.3, подтверждают соответствие аккумуляторной системы международным стандартам безопасности, экологическим требованиям и требованиям к транспортировке.

Классификация систем накопления энергии (BESS) по масштабу

Системы хранения энергии на основе аккумуляторов классифицируются по ёмкости и области применения на три масштаба. Бытовые системы хранения энергии на основе аккумуляторов (BESS) используют настенные модули ёмкостью 5,12 кВт·ч на единицу, обычно сконфигурированные для общей ёмкости от 5 до 20 кВт·ч и предназначенные для резервного электроснабжения домашних хозяйств и повышения доли собственного потребления солнечной энергии. Промышленные и коммерческие (C&I) системы хранения энергии на основе аккумуляторов имеют ёмкость от 20 кВт·ч до нескольких мегаватт-часов и обеспечивают такие функции, как сглаживание пиковой нагрузки, снижение платы за максимальную мощность и резервное электроснабжение коммерческих объектов. Системы хранения энергии на основе аккумуляторов масштаба электросети превышают 1 МВт·ч и предоставляют услуги электросети, включая регулирование частоты, интеграцию возобновляемых источников энергии и обеспечение надёжности генерирующей мощности. Проект солнечного навеса мощностью 1,5 МВт в Бразилии демонстрирует интеграцию систем хранения энергии на основе аккумуляторов промышленного и коммерческого масштаба (C&I) с солнечной генерацией.

Ключевые применения

Системы накопления энергии (BESS) применяются в жилом, коммерческом и энергоснабжающем секторах. Для домашних хозяйств BESS обеспечивает резервное питание при отключениях электроснабжения и максимизирует самостоятельное потребление солнечной энергии. Для коммерческих объектов система снижает плату за пиковое потребление, обеспечивает бесперебойное электропитание и способствует управлению затратами на энергию. В автономных и удалённых районах BESS обеспечивает энергетическую независимость за счёт возобновляемых источников энергии. Установка на Мальдивах, вырабатывающая 15 млн кВт·ч в год и сокращающая потребление дизельного топлива на 50 тонн ежегодно, демонстрирует, как BESS заменяет дизельные генераторы в островных и автономных сетях. Интегрированные в солнечные автопарковки системы хранения энергии имеют ёмкости 3,84 кВт·ч, 7,68 кВт·ч, 11,52 кВт·ч и 15,36 кВт·ч и предназначены для объектов, совмещающих парковочную инфраструктуру с генерацией энергии.

Обеспечение безопасности и проверенная практика внедрения

История безопасности технологии систем хранения аккумуляторной энергии (BESS) является критически важным критерием при закупке. Более 30 000 настенных аккумуляторных систем на основе литий-железо-фосфата (LiFePO4) установлены в Германии, Австралии и Японии без единого зарегистрированного инцидента, связанного с безопасностью. Такая история развертывания, в сочетании с порогом теплового разгона выше 500 °C и степенью защиты от внешних воздействий IP65, подтверждает надежность систем хранения аккумуляторной энергии на основе LiFePO4 в различных климатических условиях и средах эксплуатации. Многоуровневая система защиты системы управления батареями (BMS), включающая защиту от перенапряжения, пониженного напряжения, перегрузки по току, короткого замыкания и превышения температуры, обеспечивает безопасность эксплуатации на протяжении всего срока службы системы.

Интеграция с возобновляемыми источниками энергии

Система аккумуляторного хранения энергии (BESS) интегрируется с солнечными панелями, ветрогенераторами и гибридными энергосистемами для сглаживания прерывистой выработки энергии и обеспечения стабильной мощности. В сочетании с солнечными навесами для автомобилей BESS накапливает избыточную солнечную энергию, вырабатываемую днем, для использования ночью, повышая степень самообеспеченности объекта за счет возобновляемых источников энергии. Аккумуляторная система хранения энергии ролл-дескового типа емкостью от 2 до 20 кВт·ч обеспечивает мобильное хранение энергии, которое можно перемещать по мере изменения конфигурации генерирующих объектов. Солнечные инверторы и системы слежения (включая одноосевые и двухосевые конструкции) работают совместно с BESS для оптимизации сбора солнечной энергии и согласования времени её подачи.

Часто задаваемые вопросы

Вопрос: Что означает аббревиатура BESS в контексте систем хранения энергии?

Ответ: BESS — это аббревиатура от Battery Energy Storage System (система аккумуляторного хранения энергии). Это система, предназначенная для хранения электрической энергии в аккумуляторах с последующим её использованием; она состоит из аккумуляторных модулей, системы управления аккумуляторами (BMS), системы преобразования мощности (PCS), корпуса и системы терморегулирования.

Вопрос: В чём разница между LiFePO4 и NMC для систем BESS?

A: LiFePO4 обеспечивает устойчивость к тепловому разгону при температуре выше 500 °C и более 6000 циклов зарядки-разрядки, тогда как NMC достигает теплового разгона приблизительно при 200 °C и имеет 2000–3000 циклов. LiFePO4 обеспечивает более длительный срок службы и повышенный запас безопасности для систем накопления энергии (BESS).

В: Какой размер системы накопления энергии (BESS) мне необходим для моего применения?

О: Для бытовых применений обычно используются настенные системы мощностью 5–20 кВт·ч. Для коммерческих объектов диапазон составляет от 20 кВт·ч до нескольких мегаватт-часов. Системы масштаба электросети превышают 1 МВт·ч. Интегрированные в солнечные автонавесы системы хранения энергии предлагаются в вариантах мощностью 3,84–15,36 кВт·ч для объектов, совмещающих парковку и генерацию энергии.