Классификация систем хранения энергии

В условиях трансформации глобальной энергетической структуры и стремительного развития возобновляемой энергетики системы хранения энергии играют все более важную роль в обеспечении стабильной работы электросетей и управлении энергопотреблением. Являясь ключевым компонентом систем хранения энергии, система преобразования энергии (СПЭ) выполняет важную задачу преобразования и управления электрической энергией.

Ниже приведена классификация и характеристики систем хранения энергии.

Роль накопителя энергии в системе хранения энергии заключается в следующем: во-первых, при зарядке он умело преобразует переменный ток из электросети в постоянный ток для зарядки аккумуляторной батареи и хранения электроэнергии; во-вторых, при разрядке он точно преобразует выходной постоянный ток батареи в переменный ток и передает его обратно в электросеть или напрямую подает на электрооборудование для использования, обеспечивая стабильное электроснабжение.

Классификация по сценариям применения:

(1) Бытовые накопители энергии

Бытовые системы хранения энергии В основном они используются в бытовых условиях. Мощность бытовых накопителей энергии относительно невелика, обычно около 5-10 кВт. Они отличаются небольшими размерами и простотой установки, а также могут идеально взаимодействовать с распределенными энергетическими системами, такими как бытовые солнечные панели. Они могут накапливать солнечную энергию днем ​​и подавать ее в домохозяйство ночью. Это позволяет не только экономить на счетах за электроэнергию, но и служить резервным источником питания при отключении электросети, обеспечивая основные потребности домохозяйства в электроэнергии и создавая стабильную и надежную микросеть для семьи.

(2) Промышленные и коммерческие системы хранения энергии

Промышленные и коммерческие системы хранения энергии предназначены для промышленных предприятий и коммерческих объектов. Мощность таких систем обычно составляет от 50 до 500 кВт. Они должны справляться с более сложными потребностями в электроэнергии и условиями эксплуатации, а также обладать более высокой эффективностью преобразования и большей стабильностью. Они помогают предприятиям снижать пиковые нагрузки и компенсировать спады потребления, то есть накапливать электроэнергию в периоды низкого энергопотребления и высвобождать её в периоды пикового потребления, тем самым снижая затраты на электроэнергию. В то же время, они повышают надежность электроснабжения предприятия и предотвращают влияние колебаний в электросети или отключений электроэнергии на производство и работу. Это мощный помощник в управлении энергопотреблением предприятия.

(3) Крупномасштабные электростанции с накопителями энергии

Крупномасштабные электростанции с накопителями энергии выполняют множество важных функций в энергосистеме, таких как регулирование частоты, регулирование напряжения и резервирование. Мощность их систем управления энергоснабжением (PCS) часто достигает мегаваттного уровня или даже выше, варьируясь от нескольких мегаватт до сотен мегаватт. К системам PCS крупномасштабных электростанций с накопителями энергии предъявляются чрезвычайно высокие требования к скорости отклика и точности управления. Они должны обладать мощными возможностями подключения к сети и возможностью параллельной работы нескольких машин для обеспечения безопасной, стабильной и эффективной работы энергосистемы при крупномасштабном преобразовании энергии. Это незаменимая и важная часть построения современных интеллектуальных энергосетей.

Классификация по техническому маршруту

(1) Строка PCS

Система преобразования энергии в виде цепочки (PCS) поддерживает многоканальный доступ к батареям, управление кластерами и независимое управление, что значительно повышает эффективность использования батарей, упрощает эксплуатацию и техническое обслуживание, а также облегчает расширение. Несмотря на высокую стоимость, долгосрочные преимущества очевидны. В то же время система эффективно решает проблему параллельной циркуляции батарейных кластеров. При выходе из строя одного блока PCS последствия незначительны, а простота эксплуатации и обслуживания обеспечивает высокую надежность и ремонтопригодность системы хранения энергии.

(2) Централизованные ПКС

Централизованные системы управления энергоснабжением (PCS) широко популярны в области хранения энергии благодаря зрелой технологии, низкой стоимости, простой конструкции и удобному регулированию. Однако проблемой является то, что допустимое напряжение коммутирующих устройств ограничивает расширение системы, и для подключения к сети часто требуется повышающий трансформатор; сложно точно сбалансировать аккумуляторный блок, что влияет на производительность системы; и вся система отключается в случае неисправности, что приводит к высоким эксплуатационным и техническим затратам, влияет на коэффициент использования и скорость работы, а также увеличивает нагрузку на последующее обслуживание.

(3) Распределенные ПКС

Распределенная система управления питанием (Distributed PCS) — это система преобразования энергии, использующая двухуровневую топологию AC/DC+DC/DC. Она решает проблему параллельного подключения аккумуляторных блоков за счет добавления DC/DC-изоляции перед параллельным подключением каждого аккумуляторного блока к шине постоянного тока, тем самым повышая эффективность использования батарей и производительность системы. Одновременно с этим распределенная система управления питанием обладает высокой гибкостью и масштабируемостью, а также проста в эксплуатации и управлении. Однако из-за добавления DC/DC-изоляции потери при преобразовании энергии могут увеличиваться, а структура системы становится относительно сложной, что предъявляет высокие требования к безопасности и стабильности.

Технология хранения энергии, являясь важной частью новой энергетики, постепенно меняет способы её использования. Система преобразования энергии (СПЭ), как «мозг» системы хранения энергии, играет ключевую роль. Различные типы СПЭ обладают разными характеристиками. Выбор СПЭ — это сложный и тщательный процесс, требующий всестороннего анализа и внимательного рассмотрения. Только тесное сочетание реальных потребностей и технических условий проекта позволит гарантировать, что выбранное решение будет наиболее подходящим и оптимальным. Это заложит прочную основу для эффективной и стабильной работы системы хранения энергии и будет способствовать дальнейшему развитию и применению технологии хранения энергии.