Conhecimento básico de armários de armazenamento de energia: análise panorâmica dos princípios às aplicações

Armários de armazenamento de energia são dispositivos integrados usados ​​em sistemas modernos de energia para armazenar energia elétrica e liberá-la sob demanda. Sua essência é realizar a transferência de energia elétrica no tempo e no espaço por meios eletroquímicos (principalmente baterias de íon-de lítio). De acordo com a configuração real do projeto, o armazenamento de energia de um único gabinete de armazenamento de energia pode atingir milhares de quilowatts-hora, o que equivale à demanda de eletricidade de centenas de residências comuns por dia. Essa característica de armazenamento de energia em grande-escala permite que ele desempenhe o papel de um "regulador flexível" nas áreas de geração de energia nova e regulação de pico da rede elétrica. Do ponto de vista da classificação técnica, os armários de armazenamento de energia são divididos principalmente em dois tipos: centralizados e distribuídos. Os gabinetes centralizados de armazenamento de energia são usados ​​principalmente em cenários-de alta potência, como grandes parques eólicos e fotovoltaicos, usinas terrestres ou parques industriais; gabinetes de armazenamento de energia distribuída são mais adequados para usuários industriais e comerciais, complexos comerciais ou microrredes e outras ocasiões com espaço limitado e implantação flexível.

 

Independentemente do tipo, o valor central dos gabinetes de armazenamento de energia é resolver o problema de incompatibilidade de tempo entre a fonte de alimentação e a demanda. Tomando como exemplo a geração de energia fotovoltaica, os armários de armazenamento de energia podem armazenar o excesso de energia gerado pelo sistema fotovoltaico quando a luz solar é suficiente e liberá-la à noite ou quando a produção fotovoltaica é insuficiente em dias nublados, melhorando assim significativamente a taxa de auto-consumo e a facilidade de conexão à rede de energia renovável. Na configuração de engenharia do gabinete de armazenamento de energia solar eólica ou gabinete de armazenamento de bateria solar, o gabinete de armazenamento de energia é usado em conjunto com inversores fotovoltaicos e controladores de geração de energia eólica para formar um buffer pool de energia no lado da nova geração de energia, suavizando efetivamente o impacto da geração intermitente de energia na rede elétrica.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Um sistema completo de gabinete de armazenamento de energia é altamente integrado a partir de quatro módulos funcionais principais. O núcleo de energia do gabinete de armazenamento de bateria solar é composto por vários módulos de bateria conectados em série e paralelo. Os produtos convencionais usam células modulares de fosfato de ferro-lítio, com um ciclo de vida geralmente superior a 6.000 vezes, e podem suportar operação estável por mais de dez anos sob condições diárias de carga e descarga. O sistema de gerenciamento de bateria (BMS) é como o sensor do sistema nervoso. Ele monitora a tensão, temperatura e resistência interna de cada conjunto de baterias em tempo real. Ele usa tecnologia de balanceamento ativo para eliminar diferenças de células e evitar sobrecarga,-descarga excessiva e fuga térmica.

 

O sistema de conversão de energia (PCS) é o centro da conversão da forma de energia elétrica e é responsável pela conversão bidirecional entre corrente alternada e corrente contínua. A eficiência de conversão do PCS moderno ultrapassou 96% e possui funções de suporte de rede, como compensação de potência reativa e supressão de harmônicos. O sistema de gestão de energia (EMS) é o “cérebro” de todo o sistema. Com base na previsão de carga, nos sinais do preço da eletricidade e no estado da bateria, otimiza dinamicamente as estratégias de carga e descarga para maximizar os benefícios económicos, garantindo ao mesmo tempo a segurança do fornecimento de energia. O sistema de gerenciamento térmico usa algoritmos precisos de controle de temperatura para garantir que a bateria sempre opere na zona de temperatura ideal de 15 a 35 graus, atrasando o desbotamento da capacidade.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A conversão de energia do gabinete de armazenamento de energia segue o princípio básico de uma reação eletroquímica reversível. Tomando como exemplo as baterias de fosfato de ferro-lítio, durante o processo de carregamento, os íons de lítio são separados do eletrodo positivo (fosfato de ferro-lítio) e incorporados no eletrodo negativo (grafite) através do eletrólito e do separador; durante o processo de descarga, os íons de lítio são separados do eletrodo negativo e retornados ao eletrodo positivo. Este processo de inserção e extração repetida realiza a conversão mútua de energia elétrica e energia química. O BMS desempenha o papel de controle de processo. Ele ajusta dinamicamente a corrente de carga e descarga e corta{4}}a tensão para evitar que a bateria entre em um estado de sobrecarga ou-descarga excessiva, prolongando significativamente o ciclo de vida da bateria.

 

Ao nível da interação com a rede elétrica, os armários de armazenamento de energia melhoram a estabilidade e a economia operacional do sistema de energia através de quatro capacidades básicas. Primeiro, controle de regulação de frequência: a velocidade de resposta de energia do gabinete de armazenamento de energia pode atingir centenas de milissegundos e pode absorver ou injetar energia rapidamente quando a frequência da rede flutua. Tem vantagens óbvias sobre a taxa de regulação de frequência das unidades de energia térmica tradicionais. Segundo, suporte de tensão: por meio da compensação de potência reativa ou operação de energia em quatro{3}}quadrantes, os gabinetes de armazenamento de energia podem melhorar a qualidade da tensão das redes elétricas locais, especialmente adequados para extremidades-de alimentadores de longa distância ou áreas com alta penetração de nova energia. Terceiro, transferência de carga: aproveitar a diferença de preço da eletricidade no pico do vale para cobrar durante os preços baixos da eletricidade e descarregar durante os períodos de pico para obter uma redução significativa nas despesas de eletricidade. Este é também o modelo de lucro mais importante para projetos industriais e comerciais de armazenamento de energia. Quarto, operação ilhada: quando ocorre uma queda de energia na rede elétrica de nível-superior, o gabinete de armazenamento de energia com capacidade de comutação fora{10}}da rede pode se desconectar automaticamente da rede e alternar para o modo ilhado para continuar fornecendo energia às principais cargas até que a rede seja restaurada.

 

A partir da prática de engenharia de gerenciamento de energia, a estratégia de operação diária de gabinetes de armazenamento de energia precisa considerar de forma abrangente a política de preços de eletricidade no horário local de-uso-, as características da curva de carga e o modelo de redução da vida útil do ciclo da bateria. Um cenário típico de aplicação industrial e comercial é: o armário de armazenamento de energia é carregado a uma potência definida durante as horas de vale baixo à noite (correspondendo a preços de electricidade mais baixos) e descarregado para utilização de carga durante as horas de pico durante o dia (correspondendo a preços de electricidade mais elevados). A eficiência-de ida e volta (de lado CA para lado CA) determina a perda real por quilowatt-hora de carga e descarga. Sob temperaturas ambientes ideais, a eficiência-de ida e volta pode atingir um bom nível, ou seja, para cada 100 kWh de eletricidade absorvida da rede, aproximadamente 88 a 92 kWh de eletricidade efetiva podem ser liberados. As perdas são distribuídas principalmente nas perdas de comutação de semicondutores de potência do PCS, no auto{12}}consumo do BMS e dos sistemas auxiliares e na resistência interna da bateria que é convertida em calor durante o processo de carga e descarga. Em ambientes-de baixa temperatura ou em condições operacionais-altas, a eficiência cairá significativamente, portanto, a otimização do sistema de gerenciamento térmico e das estratégias de carga e descarga é de grande importância para manter a eficiência média ao longo do ano.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

No lado da geração de energia, os gabinetes de armazenamento de energia aliviam efetivamente a volatilidade e as características anti{0}}picos da energia eólica, fotovoltaica e outras novas gerações de energia. Como a energia eólica geralmente tem maior produção e menor carga na segunda metade da noite, há uma mudança de horário entre o pico de produção da energia fotovoltaica ao meio-dia e o pico de carga. As centrais eléctricas que não dispõem de armazenamento de energia são muitas vezes forçadas a abandonar a energia eólica ou luminosa. Ao configurar um armário de armazenamento de energia centralizado próximo à estação de recalque, esta parte da energia elétrica originalmente abandonada pode ser armazenada e liberada durante períodos em que a rede possa acomodá-la ou quando a demanda de carga for alta. Esta aplicação não só reduz o desperdício de energia limpa, mas também melhora a capacidade das empresas de geração de energia responderem às instruções de despacho da rede. Ao mesmo tempo, pode obter renda adicional participando do mercado-de serviços auxiliares de barbear.

 

No lado da energia industrial e comercial, os armários de armazenamento de energia ajudam os utilizadores a optimizar a estrutura da sua conta de electricidade. A fatura de eletricidade para utilizadores industriais e comerciais consiste em duas partes: a fatura de eletricidade por unidade de eletricidade e a fatura de eletricidade básica (com base na capacidade ou procura do transformador). Por um lado, os armários de armazenamento de energia reduzem as contas de electricidade através da arbitragem de picos e vales; por outro lado, reduzem o valor máximo da procura mensal, eliminando os picos e preenchendo os vales na procura de electricidade, reduzindo assim directamente as facturas básicas de electricidade. Para linhas de produção ou data centers que exigem fonte de alimentação ininterrupta, os gabinetes de armazenamento de energia também podem ser usados ​​como fontes de energia de backup de emergência, alternando automaticamente para o modo-fora da rede quando a rede elétrica falha para garantir o desligamento normal ou a operação contínua dos principais equipamentos. Além disso, depois que as operadoras de comunicação configuram gabinetes integrados de armazenamento de energia em locais como estações base 5G, elas podem não apenas reduzir os custos de eletricidade de operação no local, aproveitando a diferença de preço do pico-ao{7}}vale, mas também fornecer fonte de alimentação CC de backup para equipamentos de comunicação quando a energia da rede elétrica é interrompida, melhorando a confiabilidade da rede.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Estamos profundamente envolvidos no campo da energia inteligente há muitos anos e temos o compromisso de fornecer aos clientes soluções-full stack, desde componentes principais até a entrega completa do gabinete. Se você procura um alto-desempenho e alta-segurançagabinete pylontech us5000para auxiliar na implementação do projeto, não hesite em entrar em contato com nossa equipe técnica para uma consulta personalizada.