Przewodnik po komercyjnych systemach magazynowania energii

Co to są komercyjne systemy przechowywania akumulatorów?

Bateria 100 kWhIBateria 200 kWhKomercyjne systemy magazynowania baterii to zaawansowane rozwiązania w zakresie magazynowania energii przeznaczone do magazynowania i uwalniania energii elektrycznej z różnych źródeł. Działają jak wielkoformatowe banki mocy, wykorzystujące akumulatory umieszczone w pojemnikach w celu skutecznego zarządzania przepływem energii. Systemy te są dostępne w różnych rozmiarach i konfiguracjach, aby spełnić specyficzne potrzeby różnych zastosowań i klientów.

Modułowa konstrukcjakomercyjne systemy przechowywania akumulatorówpozwala na skalowalność, przy pojemnościach magazynujących zwykle wahających się od 50 kWh do 1 MWh. Ta elastyczność sprawia, że ​​są one odpowiednie dla szerokiej gamy przedsiębiorstw, w tym małych i średnich przedsiębiorstw, szkół, szpitali, stacji benzynowych, sklepów detalicznych i obiektów przemysłowych. Systemy te pomagają zarządzać zapotrzebowaniem na energię, zapewniają zasilanie awaryjne w przypadku przerw w dostawie i wspierają integrację odnawialnych źródeł energii, takich jak energia słoneczna i wiatrowa.

Elastyczność konstrukcji modułowych gwarantuje, że systemy te można dostosować do konkretnych wymagań energetycznych, zapewniając ekonomiczne rozwiązanie zwiększające efektywność energetyczną i niezawodność w różnych sektorach.

Elementy komercyjnych systemów magazynowania energii i ich zastosowania

Komercyjne systemy magazynowania energiiskładają się z kilku kluczowych komponentów, z których każdy odgrywa określoną rolę w celu spełnienia różnych potrzeb aplikacji. Oto szczegółowy opis tych komponentów i ich konkretnych zastosowań w rzeczywistych scenariuszach:

1. System baterii:
   • Podstawowy komponent: System akumulatorów składa się z pojedynczych ogniw akumulatorowych przechowujących energię elektryczną. Baterie litowo-jonowe są powszechnie stosowane ze względu na ich wysoką gęstość energii i długą żywotność.
   • Aplikacje: Podczas szczytowego golenia i zmiany obciążenia system akumulatorów ładuje się w okresach niskiego zapotrzebowania na energię elektryczną i rozładowuje zmagazynowaną energię w okresach szczytowego zapotrzebowania, skutecznie zmniejszając koszty energii.
2. System zarządzania baterią (BMS):
   • Funkcjonować: BMS monitoruje stan i parametry użytkowe akumulatora, takie jak napięcie, temperatura i stan naładowania, zapewniając bezpieczną i wydajną pracę.
   • Aplikacje: W zastosowaniach związanych z zasilaniem rezerwowym i mikrosieciami BMS zapewnia, że ​​system akumulatorów będzie w stanie zapewnić stabilne zasilanie awaryjne podczas przerw w pracy sieci, zapewniając ciągłość działania.
3. Falownik lub system konwersji mocy (PCS):
   • Funkcjonować: PCS przekształca energię prądu stałego zmagazynowaną w systemie akumulatorów w energię prądu przemiennego wymaganą przez sieć lub obciążenia, zachowując jednocześnie stabilne napięcie wyjściowe i jakość energii.
   • Aplikacje: W systemach podłączonych do sieci PCS umożliwia dwukierunkowy przepływ energii, wspierając równoważenie obciążenia i kontrolę częstotliwości sieci w celu zwiększenia niezawodności i stabilności sieci.
4. System zarządzania energią (EMS):
   • Funkcjonować: EMS optymalizuje i zarządza przepływem energii w systemie magazynowania, koordynując pracę z siecią, odbiorami i innymi źródłami energii. Wykonuje takie zadania, jak golenie szczytów, przesuwanie obciążenia i arbitraż energii.
   • Aplikacje: W integracji energii odnawialnej EMS poprawia przewidywalność i stabilność energii słonecznej i wiatrowej poprzez optymalizację wykorzystania i magazynowania energii.
5. Falownik dwukierunkowy:
   • Funkcjonować: Falowniki dwukierunkowe umożliwiają wymianę energii pomiędzy systemem akumulatorów a siecią w razie potrzeby, wspierając elastyczne zarządzanie energią i autonomiczną pracę podczas awarii sieci.
   • Aplikacje: W przypadku mikrosieci i zasilania obszarów oddalonych dwukierunkowe falowniki zapewniają autonomię systemu i współpracują z główną siecią w celu zwiększenia niezawodności i trwałości dostaw energii.
6. Transformator:
   • Funkcjonować: Transformatory dostosowują poziom napięcia wyjściowego systemu akumulatorów do wymagań sieci lub odbiorników, zapewniając efektywny przesył energii i stabilność systemu.
   • Aplikacje: W wielkoskalowych zastosowaniach energetyki przemysłowej i komercyjnej transformatory optymalizują wydajność przesyłu energii i stabilność operacyjną systemu, zapewniając odpowiednie dopasowanie napięcia.
7. Urządzenia zabezpieczające:
   • Funkcjonować: Urządzenia zabezpieczające monitorują i reagują na skoki napięcia, zwarcia i inne anomalie sieci w systemie, zapewniając bezpieczną pracę i minimalizując uszkodzenia sprzętu.
   • Aplikacje: W przypadku integracji sieci i środowisk o szybkich zmianach obciążenia urządzenia zabezpieczające chronią system akumulatorów i sieć, redukując koszty konserwacji i ryzyko operacyjne.
8. Systemy chłodzenia:
   • Funkcjonować: Systemy chłodzenia utrzymują optymalną temperaturę roboczą akumulatorów i falowników, zapobiegając przegrzaniu i degradacji wydajności, zapewniając długoterminową stabilność systemu.
   • Aplikacje: W środowiskach o wysokiej temperaturze i obciążeniach wyładowczych o dużej mocy systemy chłodzenia zapewniają niezbędną zdolność rozpraszania ciepła, przedłużając żywotność sprzętu i optymalizując efektywność energetyczną.
9. Zaawansowane systemy sterowania:
   • Funkcjonować: Zaawansowane systemy sterowania integrują się z EMS i BMS w celu monitorowania i optymalizacji działania i wydajności całego systemu magazynowania energii.
   • Aplikacje: W zastosowaniach komercyjnych i przemysłowych na dużą skalę zaawansowane systemy sterowania zwiększają czas reakcji systemu i wydajność operacyjną poprzez analizę danych w czasie rzeczywistym i wspomaganie decyzji.

Te komponenty i ich zastosowania pokazują kluczową rolę i praktyczne zastosowania komercyjnych systemów magazynowania energii w nowoczesnym zarządzaniu energią. Skutecznie wykorzystując te technologie i strategie, przedsiębiorstwa mogą osiągnąć oszczędności energii, zmniejszyć emisję gazów cieplarnianych oraz zwiększyć niezawodność i zrównoważony rozwój swoich dostaw energii.

Rodzaje komercyjnych systemów magazynowania energii

1. Magazyn mechaniczny: Wykorzystuje ruchy lub siły fizyczne do magazynowania energii. Przykłady obejmują elektrownie szczytowo-pompowe (PSH), magazynowanie energii w postaci sprężonego powietrza (CAES) i magazynowanie energii na kole zamachowym (FES).
2. Przechowywanie elektromagnetyczne: Wykorzystuje pola elektryczne lub magnetyczne do magazynowania energii. Przykładami są kondensatory, superkondensatory i nadprzewodzące magazyny energii magnetycznej (SMES).
3. Magazynowanie termiczne: Przechowuje energię w postaci ciepła lub zimna. Przykłady obejmują stopioną sól, ciekłe powietrze, kriogeniczne magazynowanie energii (CES) i systemy lód/woda.
4. Magazynowanie środków chemicznych: Przekształca i magazynuje energię w procesach chemicznych, takich jak magazynowanie wodoru.
5. Magazynowanie elektrochemiczne: Obejmuje akumulatory przechowujące i uwalniające energię w wyniku reakcji elektrochemicznych. Baterie litowo-jonowe są najpowszechniej stosowanym typem w zastosowaniach komercyjnych ze względu na ich wysoką wydajność i gęstość energii.

Każdy typ systemu przechowywania ma swoje unikalne zalety i ograniczenia, dzięki czemu nadaje się do różnych zastosowań i wymagań operacyjnych.

Zastosowania komercyjnych systemów magazynowania energii

Komercyjne systemy magazynowania energii mają różnorodne zastosowania, które zapewniają korzyści ekonomiczne i przyczyniają się do szerszych celów energetycznych i środowiskowych. Aplikacje te zapewniają zarówno oszczędność kosztów, jak i zwiększenie wydajności operacyjnej. Oto szczegółowy przegląd:

1. Szczytowe golenie:

   Zmniejsza opłaty za zapotrzebowanie poprzez rozładowywanie zmagazynowanej energii w okresach dużego zapotrzebowania na energię. Komercyjne systemy magazynowania energii uwalniają zmagazynowaną energię w okresach szczytowego zapotrzebowania na energię elektryczną, zmniejszając w ten sposób opłaty za popyt pobierane przez przedsiębiorstwa. Jest to szczególnie korzystne w przypadku obiektów o wysokim współczynniku szczytu do średniego lub tych, w których obowiązują wysokie opłaty za popyt, takich jak szkoły, szpitale, stacje benzynowe, sklepy i zakłady przemysłowe.

2. Przenoszenie obciążenia:

   Magazynuje energię w okresach niskich cen energii elektrycznej i rozładowuje ją w okresach wysokich cen, oszczędzając koszty dla klientów korzystających z energii. Systemy te magazynują nadwyżkę energii w okresach niskich cen energii elektrycznej i rozładowują ją w okresach szczytowych cen. Zapewnia to klientom korzyści w postaci stawek za czas użytkowania lub ceny w czasie rzeczywistym. Na przykład hotel na Hawajach zastosował system akumulatorów litowo-jonowych o mocy 500 kW/3 MWh do przeniesienia obciążenia energią elektryczną z pory dziennej na nocną, oszczędzając 275 000 dolarów rocznie.

3. Integracja Odnawialna:

   Zwiększa wykorzystanie odnawialnych źródeł energii poprzez magazynowanie nadwyżki generacji i uwalnianie jej w razie potrzeby. Komercyjne systemy magazynowania energii przechowują nadwyżkę energii słonecznej lub wiatrowej i uwalniają ją w szczytowym zapotrzebowaniu na energię lub gdy produkcja energii odnawialnej jest niska. Zmniejsza to zależność od paliw kopalnych i zmniejsza emisję gazów cieplarnianych. Dodatkowo stabilizuje sieć, poprawiając jej niezawodność i bezpieczeństwo.

4. Zasilanie rezerwowe:

   Zapewnia zasilanie awaryjne podczas przerw w sieci, zapewniając ciągłość działania i odporność operacyjną. Systemy te zapewniają zasilanie awaryjne w przypadku awarii sieci lub sytuacji awaryjnych, zapewniając nieprzerwane działanie obiektów o znaczeniu krytycznym, takich jak szpitale, centra danych i obiekty przemysłowe. Możliwość ta ma kluczowe znaczenie w przypadku obiektów, które nie mogą sobie pozwolić na przerwy w dostawie prądu.

5. Mikrosieć:

   Działa jako niezależny system elektroenergetyczny lub w połączeniu z siecią główną, zwiększając niezawodność i redukując emisję. Komercyjne systemy magazynowania energii są integralną częścią mikrosieci i działają niezależnie lub są podłączone do sieci głównej. Mikrosieci zwiększają niezawodność sieci lokalnych, redukują emisje oraz zwiększają niezależność energetyczną i elastyczność społeczności.

Zastosowania te nie tylko przynoszą bezpośrednie korzyści ekonomiczne, ale także przyczyniają się do szerszych celów energetycznych i środowiskowych, takich jak redukcja emisji gazów cieplarnianych i poprawa stabilności sieci. Komercyjne systemy magazynowania energii, zwiększając efektywność energetyczną i zmniejszając ryzyko operacyjne, tworzą przewagę konkurencyjną i możliwości zrównoważonego rozwoju zarówno w przedsiębiorstwach komercyjnych, jak i społecznościach.

Pojemność komercyjnych systemów magazynowania energii

Komercyjne systemy magazynowania energii zwykle mają pojemność od 50 kWh do 1 MWh i zaspokajają różne potrzeby komercyjne i komunalne. Wybór wydajności zależy od konkretnego zastosowania i wymaganych wskaźników wydajności.

Dokładna ocena potrzeb energetycznych i staranne planowanie są niezbędne do określenia optymalnej pojemności magazynu dla danego zastosowania, zapewniając zarówno opłacalność, jak i efektywność operacyjną.

Zalety komercyjnych systemów magazynowania energii

1. Odporność
   Komercyjne systemy magazynowania energii zapewniają krytyczne zasilanie awaryjne podczas przerw w dostawie energii, zapewniając ciągłość działania bez przerw. Jest to szczególnie istotne w przypadku obiektów takich jak szpitale, centra danych i zakłady produkcyjne, w których przerwy w dostawie prądu mogą powodować znaczne straty finansowe lub zagrażać bezpieczeństwu. Zapewniając niezawodne źródło zasilania podczas awarii sieci, systemy te pomagają utrzymać ciągłość działania i chronić wrażliwy sprzęt przed wahaniami zasilania.
2. Oszczędności
   Jedną z głównych korzyści finansowych komercyjnych systemów magazynowania energii jest możliwość przeniesienia zużycia energii z okresów szczytowych na pozaszczytowe. Koszty energii elektrycznej są często wyższe w okresach szczytowego zapotrzebowania, zatem magazynowanie energii poza godzinami szczytu, kiedy stawki są niższe, i wykorzystywanie jej w godzinach szczytu może skutkować znacznymi oszczędnościami. Ponadto przedsiębiorstwa mogą uczestniczyć w programach reagowania na zapotrzebowanie, które oferują zachęty finansowe za zmniejszenie zużycia energii w okresach największego zapotrzebowania. Strategie te nie tylko obniżają rachunki za energię, ale także optymalizują wzorce zużycia energii.
3. Integracja Odnawialna
   Integracja komercyjnych systemów magazynowania energii z odnawialnymi źródłami energii, takimi jak energia słoneczna i wiatrowa, zwiększa ich efektywność i niezawodność. Te systemy magazynowania mogą wychwytywać nadwyżkę energii wytwarzanej w okresach dużej produkcji energii odnawialnej i magazynować ją do wykorzystania, gdy wytwarzanie jest niskie. Nie tylko maksymalizuje to wykorzystanie energii odnawialnej, ale także zmniejsza zależność od paliw kopalnych, co prowadzi do zmniejszenia emisji gazów cieplarnianych. Stabilizując nieciągły charakter energii odnawialnej, systemy magazynowania ułatwiają płynniejszą i bardziej zrównoważoną transformację energetyczną.
4. Korzyści z siatki
   Komercyjne systemy magazynowania energii przyczyniają się do stabilności sieci poprzez równoważenie wahań podaży i popytu. Świadczą usługi pomocnicze, takie jak regulacja częstotliwości i wsparcie napięciowe, które są kluczowe dla utrzymania integralności operacyjnej sieci. Co więcej, systemy te zwiększają bezpieczeństwo sieci, zapewniając dodatkowe warstwy odporności na cyberataki i klęski żywiołowe. Wdrażanie systemów magazynowania energii wspiera również wzrost gospodarczy poprzez tworzenie miejsc pracy w produkcji, instalacjach i konserwacji, przy jednoczesnym promowaniu zrównoważenia środowiskowego poprzez zmniejszoną emisję i zużycie zasobów.
5. Korzyści strategiczne

   Efektywność energetyczna: Optymalizując zużycie energii i ograniczając ilość odpadów, systemy magazynowania pomagają przedsiębiorstwom osiągnąć wyższą efektywność energetyczną, co może prowadzić do niższych kosztów operacyjnych i mniejszego śladu węglowego.

   Redukcja ryzyka operacyjnego: Posiadanie niezawodnego źródła zasilania rezerwowego zmniejsza ryzyko zakłóceń operacyjnych spowodowanych przerwami w dostawie prądu, minimalizując w ten sposób potencjalne straty finansowe i zwiększając ogólną stabilność biznesową.

Żywotność komercyjnych systemów magazynowania energii

Żywotność komercyjnych systemów magazynowania energii różni się w zależności od technologii i sposobu użytkowania. Ogólne zakresy obejmują:

• Baterie litowo-jonowe: od 8 do 15 lat
• Baterie przepływowe Redox: od 5 do 15 lat
• Systemy magazynowania wodoru: od 8 do 15 lat

Wdrożenie zaawansowanych narzędzi monitorowania i diagnostyki może pomóc w przewidywaniu potencjalnych problemów i zapobieganiu im, dodatkowo wydłużając żywotność systemów magazynowania energii.

Jak zaprojektować komercyjny system magazynowania energii zgodnie z wymaganiami aplikacji

Projektowanie komercyjnego systemu magazynowania energii to złożony proces obejmujący kilka kluczowych etapów i wyborów technologicznych zapewniających, że system skutecznie spełnia wymagania aplikacji i kryteria wydajności.

1. Identyfikacja scenariuszy zastosowań:

   Definiowanie usług podstawowych: Pierwszy krok obejmuje określenie głównych usług, które będzie zapewniał system, takich jak eliminowanie wartości szczytowych, przesuwanie obciążenia i zasilanie rezerwowe. Różne zastosowania mogą wymagać dostosowanych do indywidualnych potrzeb rozwiązań w zakresie magazynowania energii.

2. Definiowanie wskaźników wydajności:

   Oceny mocy i energii: Określ maksymalną moc obsługi i pojemność magazynowania energii wymaganą przez system.

   Efektywność: Należy wziąć pod uwagę efektywność konwersji energii w systemie, aby zminimalizować straty podczas przesyłu energii.

   Życie cyklowe: Oceń oczekiwaną długość życia cykli ładowania i rozładowania na dzień, tydzień lub rok, co ma kluczowe znaczenie dla opłacalności.

3. Wybór technologii:

   Technologie przechowywania: W oparciu o wskaźniki wydajności wybierz odpowiednie technologie magazynowania, takie jak akumulatory litowo-jonowe, akumulatory kwasowo-ołowiowe, akumulatory przepływowe lub magazynowanie energii w sprężonym powietrzu. Każda technologia oferuje unikalne zalety i jest dostosowana do różnych potrzeb operacyjnych. Na przykład akumulatory litowo-jonowe zapewniają wysoką gęstość energii i długą żywotność, co czyni je idealnymi do długoterminowego przechowywania energii.

4. Projekt systemu:

   Konfiguracja i integracja: Zaprojektuj fizyczny układ i połączenia elektryczne systemu, aby zapewnić efektywną interakcję z siecią, innymi źródłami energii i obciążeniami.

   Kontrola i zarządzanie: Uwzględnij systemy takie jak systemy zarządzania akumulatorami (BMS), systemy zarządzania energią (EMS) i falowniki, aby utrzymać optymalną wydajność systemu. Systemy te równoważą napięcie, temperaturę, prąd, stan naładowania i ogólny stan systemu.

5. Ocena systemu:

   Testowanie wydajności: Przeprowadź kompleksowe testy, aby sprawdzić wydajność systemu w różnych warunkach obciążenia i sieci.

   Zapewnienie niezawodności: Ocena długoterminowej niezawodności i stabilności systemu, w tym zarządzania temperaturą, przewidywania żywotności baterii i możliwości reagowania w sytuacjach awaryjnych.

   Analiza korzyści ekonomicznych: Przeanalizuj ogólne korzyści ekonomiczne systemu, w tym oszczędności energii, obniżone koszty energii elektrycznej, udział w usługach sieciowych (np. odpowiedź na zapotrzebowanie) i wydłużony czas życia infrastruktury sieciowej.

Projektowanie komercyjnych systemów magazynowania energii wymaga całościowego uwzględnienia czynników technologicznych, ekonomicznych i środowiskowych, aby zapewnić, że system zapewni oczekiwaną wydajność i zyski podczas eksploatacji.

Obliczanie kosztów i korzyści

Uśredniony koszt magazynowania (LCOS) jest powszechnym miernikiem używanym do oceny kosztów i wartości systemów magazynowania energii. Stanowi on łączne koszty w całym okresie użytkowania podzielone przez całkowitą produkcję energii w całym okresie użytkowania. Porównanie LCOS z potencjalnymi źródłami przychodów lub oszczędnościami pomaga określić ekonomiczną wykonalność projektu magazynowania.

Integracja z fotowoltaiką

Komercyjne systemy magazynowania energii można zintegrować z systemami fotowoltaicznymi (PV), aby stworzyć rozwiązania wykorzystujące energię słoneczną i magazynowanie. Systemy te przechowują nadmiar energii słonecznej do późniejszego wykorzystania, zwiększając zużycie energii na własne potrzeby, zmniejszając opłaty za zapotrzebowanie i zapewniając niezawodne zasilanie rezerwowe. Obsługują także usługi sieciowe, takie jak regulacja częstotliwości i arbitraż energetyczny, co czyni je opłacalną i przyjazną dla środowiska opcją dla przedsiębiorstw.

Wniosek

Komercyjne systemy magazynowania energii stają się coraz bardziej opłacalne i atrakcyjne w miarę postępu technologicznego i wdrażania polityk wspierających. Systemy te oferują znaczne korzyści, w tym oszczędności, zwiększoną odporność i lepszą integrację odnawialnych źródeł energii. Rozumiejąc komponenty, zastosowania i zalety, firmy mogą podejmować świadome decyzje dotyczące wykorzystania pełnego potencjału komercyjnych systemów magazynowania energii.

Kamada Power OEM ODM Niestandardowe komercyjne systemy magazynowania energii, Skontaktuj się z Kamadą Powerdla Uzyskaj wycenę