Nell'ambito della crisi climatica globale, la sostituzione dell'energia pulita con l'energia di pietra è diventata la strada fondamentale per l'uomo per raggiungere la neutralità del carbonio.
Tuttavia, il continuo miglioramento dell'accesso alla rete elettrica da parte di energie pulite di scenario instabile ha comportato enormi sfide per il funzionamento stabile della rete. Tecnologie di stoccaggio dell'energia garantire il funzionamento sicuro e stabile della rete elettrica risolvendo il problema della pulizia dell'energia e del tempo e dello spazio.
Come integrare le parti chiave dei pacchi batteria, le variabili di accumulo di energia (PCS), il sistema di gestione delle batterie (BMS) e il sistema di gestione dell'energia (EMS) attraverso soluzioni efficaci per massimizzare l'economia e la sicurezza del sistema, che è diventato il primo principio di sviluppo del settore.
Prodotti complessi per l'accumulo di energia e modelli applicativi complessi hanno gettato le basi per la rivoluzione tecnologica integrata. La domanda è quindi: quale percorso integrato si dovrebbe scegliere oggi nei diversi scenari applicativi? Dove andranno i futuri percorsi tecnici?
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Integrazione dell'accumulo di energia precedente: soluzione centralizzata
L'accumulo di energia centralizzato è la prima generazione di percorsi integrati nel settore. Dopo che i cluster di batterie multiple sono stati pagati al lato DC, il BMS agli ioni di litioIl sistema di controllo della temperatura, il sistema di prevenzione automatica degli incendi e il dispositivo di distribuzione della corrente trasversale formano un contenitore per batterie.
Allo stesso tempo, nella parte a tensione variabile, il PCS e il trasformatore compongono il contenitore di potenza e i due contenitori sono collegati attraverso il cavo CC.
Grazie ai vantaggi del basso costo e delle soglie tecnologiche, ha rapidamente occupato il mercato dell'accumulo di energia ed è diventata la prima generazione di percorsi integrati di accumulo di energia mainstream.
Tuttavia, dopo l'esecuzione di un gran numero di schemi concentrati, ci sono molti problemi. È necessario rafforzare il concetto di costo dell'intero ciclo di vita e i due fattori principali che influiscono su questo indicatore sono il costo totale dell'investimento nel ciclo di vita e il rendimento energetico dell'intero ciclo di vita. Il problema principale delle soluzioni centralizzate è l'impossibilità di raggiungere il rendimento energetico ottimale dell'intero ciclo di vita.
Dopo che la batteria è stata collegata in parallelo sul lato DC, a causa della differenza di prestazioni elettriche tra le diverse batterie, ogni batteria è insoddisfatta e incompleta, e porterà anche gravi problemi di circolazione. Per evitare i problemi di sicurezza del sistema causati dalla circolazione, la quantità di 10%di ciascuna batteria viene trattenuta, riducendo la profondità di stoccaggio.
Nella progettazione della dissipazione del calore, la contenitore per l'accumulo di energia di solito utilizza 1-2 condizionatori d'aria concentrati. Deve essere progettato con un lungo condotto d'aria. L'efficienza di refrigerazione è bassa, la differenza di temperatura nel contenitore è grande, aggravando l'inconsistenza della cella e riducendo il numero di cicli del sistema.
Per i flussi variabili, ci sono molti cluster di batterie collegati a un singolo PCS. Una volta che si verifica un guasto, la perdita di capacità è elevata e ciò influisce sull'efficienza del sistema.
La riduzione della capacità di produzione di energia dell'intero ciclo di vita consente alla soluzione centralizzata di ridurre solo l'economia che è stata mantenuta bene, ma la riduzione dei costi porterà anche più problemi di sicurezza. Ad oggi, la maggior parte delle centrali di accumulo di energia che hanno avuto problemi di sicurezza hanno adottato una soluzione centralizzata.
Allo stesso tempo, dal punto di vista del funzionamento e della manutenzione, i monomeri prefabbricati su larga scala occupano una grande superficie e una scarsa flessibilità . Non supportano l'uso misto di batterie vecchie e vecchie, ed è difficile rifornirsi di energia elettrica. Questi problemi si presenteranno gradualmente durante il funzionamento successivo.
In questa fase, l'industria dell'accumulo di energia è ancora alla ricerca dei migliori costi di investimento. La nominalità è il fattore centrale delle considerazioni tecniche. Il motivo è che il modello di profitto dell'accumulo di energia non è chiaro, e il secondo è che la maggior parte dei progetti sono di accumulo di energia rinnovabile, e molte centrali elettriche devono completare gli indicatori corrispondenti.
Integrazione dell'accumulo di energia di seconda generazione: schema centralizzato decentralizzato
La ragione principale del basso rendimento energetico dello schema centralizzato per l'intero ciclo di vita è in realtà incompatibile con la batteria. Se ogni pacchetto di batterie non viene controllato accuratamente, ciò porterà inevitabilmente alla riduzione della profondità di memorizzazione, dell'efficienza del sistema e alla diminuzione del consumo di energia. ciclo di vita della batteria.
Per risolvere questo problema, tutti hanno pensato di collegare un ottimizzatore di energia su ogni modulo della batteria.
Il gruppo di batterie viene collegato al bus CC attraverso questo ottimizzatore di energia (CC/CC) e quindi collegato alla rete attraverso il PCS. Si tratta di una soluzione di distribuzione. Dalla concentrazione alla distribuzione, l'intero sistema è in grado di controllare con precisione la potenza di ciascun cluster di batterie, di risolvere il problema dell'insoddisfazione, dell'incompletezza e della circolazione del lato DC in parallelo, di migliorare notevolmente la profondità di stoccaggio del sistema e di garantire la durata della batteria.
Tuttavia, a causa dell'aggiunta del modulo DC/DC, il costo delle apparecchiature è aumentato. Allo stesso tempo, l'inverter a due stadi di DC/DC e PCS riduce l'efficienza di circolazione del sistema e aumenta il tempo di regolazione di Internet.
A livello di integrazione fisica, lo schema di distribuzione utilizza ancora un layout a container. Non è in grado di realizzare una disposizione flessibile delle apparecchiature. Non è possibile ottenere un isolamento di sicurezza suddiviso. Allo stesso tempo, non viene risolto il problema di un gran numero di batterie in un singolo PCS collegato alla batteria.
Con l'emergere di schemi centralizzati decentralizzati, tutti si sono spostati dal puro perseguimento dei costi di investimento ottimali al perseguimento del costo ottimale dell'elettricità . Dal "completamento dell'indice di accumulo" a "come realizzare profitti attraverso le centrali di accumulo di energia".
Terza generazione di integrazione dell'accumulo di energia: schema distribuito
Che si tratti di uno schema centralizzato o di uno sparso concentrato, il suo fulcro è l'inversione del PCS attraverso il PCS sul lato DC. Il container è diventato una forma fisica necessaria, ma non è stato in grado di risolvere il problema della bassa efficienza del sistema e dell'elevato costo totale del ciclo di vita dell'elettricità .
D'altra parte, con il continuo aumento della differenza di prezzo tra l'elettricità industriale e quella commerciale e il rapido incremento delle installazioni fotovoltaiche distribuite, ha iniziato a emergere un gran numero di richieste da parte degli utenti.
In questo periodo, la forma fisica del container e il terreno complesso degli stabilimenti industriali e commerciali apparivano come punti dolenti difficilmente eguagliabili.
Allo stesso tempo, la capacità della batteria del contenitore non è in grado di soddisfare il carico di energia dell'utente. È necessario uno schema integrato di accumulo di energia più flessibile per risolvere il problema del sistema di accumulo di energia a lato dell'utente. Ad esempio, Grevault Carrello da 5kWh ESS offre alle persone un supporto energetico più conveniente.
1. I piccoli armadietti diventano la forma fisica della soluzione integrata di accumulo di energia di terza generazione
Sulla base dell'armadio piccolo, se il lato CC è ancora collegato, l'armadio PCS grande è ancora necessario per completare il lavoro inverso, il che comporta due problemi.
In primo luogo, il PCS di grande capacità copre una vasta area e i requisiti del sito per gli utenti sono troppo elevati, e molti scenari non sono ancora applicabili. Il secondo punto è che con i continui cambiamenti nel carico degli utenti dell'industria e del commercio, è necessario aumentare la flessibilità delle operazioni di alimentazione e di espansione.
In un certo senso, è difficile mantenere l'efficienza del sistema dopo l'espansione del rifornimento di energia e non può soddisfare le esigenze degli utenti in termini di flessibilità .
2. Il "prodotto sistemico" è diventato il concetto centrale della soluzione integrata di accumulo di energia di terza generazione.
Per questo motivo, alcuni produttori hanno proposto di realizzare piccoli armadi con un sistema altamente integrato di batteria+PCS+BMS+controllo della temperatura, in modo da sistematizzare il prodotto. In questo modo è possibile ottenere un'espansione flessibile e risolvere il problema del rifornimento di energia.
Ogni piccolo armadio è controllato da BMS e PCS indipendenti. La profondità dello stoccaggio può essere di 100%. L'altezza del PCS e del gruppo di batterie consente all'efficienza del sistema di superare la nuova quota.
Lo schema distribuito ha fatto grandi progressi anche in termini di sicurezza, perché sono aumentate la progettazione fisica e la precisione di controllo dei piccoli armadi. Una volta che si verificano i rischi per la sicurezza, il sistema può essere posizionato in modo più rapido e preciso sulla batteria problematica. Se la resistenza al fuoco e le prestazioni antideflagranti dell'armadio consentono di ridurre efficacemente l'area di impatto, i vigili del fuoco hanno tempo sufficiente per gestire la scena dell'incendio.
Con l'emergere dello schema integrato di terza generazione, il sistema di accumulo distribuito dell'energia non è solo ampiamente utilizzato dal lato dell'utente, ma anche spesso nei progetti di rete di grandi dimensioni.
Il volume di accumulo e di scarico per l'intero ciclo di vita, il miglioramento della sicurezza e la comodità di funzionamento e manutenzione apportati dallo schema distribuito rendono sempre più proprietari e istituti di progettazione disposti ad adottare questo nuovo modello.
Sebbene comporti un investimento iniziale, i vantaggi dell'intero ciclo di vita sono comunque migliori rispetto alla soluzione del container.
Questa generazione di sistemi di accumulo di energia è integrata dal concetto di "prodotto è sistema" ed è implementata attraverso la forma fisica di piccoli armadietti.
Non solo risolve perfettamente il problema del cliente dal punto di vista dell'utente, ma presenta anche casi di applicazione piuttosto colorati dal punto di vista della rete di origine.Â
Conclusione
Con lo sviluppo dell'industria dell'accumulo di energia, il piano di integrazione che vediamo attualmente non è la forma finale, e la forma finale non apparirà mai. Tuttavia, dalla storia complessiva dello sviluppo, possiamo anche vedere che la generazione di energia dell'intero ciclo di vita ha continuato a crescere.
L'accuratezza del controllo viene continuamente migliorata e la progettazione del sistema diventa sempre più conveniente. Il modello di funzionamento e manutenzione più conciso è un'eterna direzione di sviluppo. I continui progressi sono al centro dello sviluppo dell'industria dell'accumulo di energia.
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