Компоненты системы хранения энергии в аккумуляторах и их функции

В состав аккумуляторной системы входят различные устройства - от батарей до схем контроля и управления. Здесь описаны компоненты системы аккумулирования энергии. С его помощью вы поймете, что делает каждая деталь и как они работают вместе, чтобы обеспечить правильную работу системы.

Как работает система хранения энергии на аккумуляторах?

В аккумуляторных батареях для хранения электрической энергии используются электрохимические устройства. Они захватывают энергию в ходе обратимой химической реакции (зарядка) и отдают ее при необходимости (разрядка).

Высвобожденная энергия питает внешнюю цепь или электрическое оборудование, например, электрические нагрузки дома, коммерческого здания или сети коммунальной компании.

Для зарядки аккумуляторов можно использовать различные источники энергии. К ним относятся электросеть и возобновляемые источники, такие как солнце и ветер. Возобновляемые источники энергии требуют больше аккумуляторных батарей, поскольку их генерация непостоянна.

Компоненты системы хранения энергии в аккумуляторах

Как мы уже видели, работа аккумуляторной системы, начиная с процесса зарядки и заканчивая разрядкой для высвобождения накопленной энергии, зависит от работы различных компонентов. К ним относятся следующие:

• Элементы питания
• Система управления аккумулятором
• Система преобразования энергии
• Система управления энергопотреблением
• Система терморегулирования
• Система безопасности
• Распределительные и защитные устройства
• Шкаф
• Система связи

Элементы питания

Они относятся к отдельным элементам, из которых состоит батарея. Несколько элементов, объединенных и заключенных в каркас, составляют модуль. В зависимости от требуемой емкости несколько модулей соединяются в стопки, образуя стойку.

Элементы аккумуляторных батарей могут быть разных типов, в зависимости от химических соединений в электролите и типов используемых электродов. Популярными вариантами являются литий-ионные и свинцово-кислотные аккумуляторные системы. Другие - серно-натриевые и проточные батареи.

Система управления аккумулятором

Система управления аккумулятором, BMS, состоит из электроники, контролирующей состояние аккумулятора в режиме реального времени. Она проверяет ток, напряжение и другие рабочие параметры батареи, такие как температура и состояние заряда.

Функция системы BMS заключается в защите элементов батареи от повреждений. Например, она гарантирует, что аккумулятор не будет перезаряжаться или недозаряжаться. Она также предотвращает перегрев батарей, балансируя их работу и поддерживая ее на безопасном уровне.

Система преобразования энергии

Аккумуляторные системы выделяют энергию в виде постоянного или постоянного тока. В большинстве случаев нагрузка работает на переменном токе. Для этого требуется система преобразования, также сокращенно называемая PCS.

Устройство преобразования энергии меняет постоянный ток на переменный или переменный ток. Переменный ток - это более полезный тип электрического тока для питания электроприборов или стабилизации работы электросети.

Типичный инвертор системы хранения энергии использует комбинацию электрических и электронных устройств для обеспечения плавного преобразования энергии. Он также подключается к различным другим частям системы BESS.

Система управления энергопотреблением

Управление потоком энергии, поступающей в аккумуляторную батарею и выходящей из нее, необходимо для обеспечения эффективного использования системы. Для такого контроля необходима система управления энергопотреблением, или сокращенно EMS.

EMS регулирует работу инвертора, преобразующего постоянный ток в переменный, оптимизируя его работу и работу всей системы. Другими словами, эти компоненты аккумуляторной системы хранения энергии гарантируют, что вся система будет работать так, как нужно, чтобы производить электроэнергию по мере необходимости.

Система терморегулирования

При протекании тока в цепях система хранения энергии, несомненно, нагревается. Если нагрев не контролировать, температура может достичь опасного уровня. Срок службы аккумулятора также сократится.

Система управления теплом охлаждает систему хранения, обеспечивая ее работу в безопасном температурном диапазоне. Она включает в себя вентиляторы и другие устройства или методы охлаждения, такие как жидкостное охлаждение и вентиляционные отверстия.

Тип используемой системы терморегулирования аккумуляторных батарей зависит от размера установки, энергоемкости и других факторов, таких как тип батареи.

Система безопасности

Иногда системы BMS и EMS не могут сдержать повышенный уровень температуры. В таких ситуациях на помощь приходит система пожаротушения, чтобы предотвратить распространение пламени.

Система пожаротушения может опираться на различные технологии, чтобы знать, когда включаться. Стандартными вариантами являются детекторы дыма, датчики тепла и специализированные детекторы газа.

В некоторых случаях меры безопасности включают размещение хранилища в защищенном помещении или шкафу и установку камер видеонаблюдения. Это обеспечивает безопасную работу системы и исключает вмешательство посторонних лиц в ее работу.

Распределительные и защитные устройства

Любая электроустановка должна иметь распределительные и электрозащитные устройства. Система хранения энергии не является исключением. К таким компонентам аккумуляторных систем хранения энергии относятся автоматические выключатели, переключатели и аналогичное оборудование.

Защитные устройства предохраняют систему от электрических сбоев, а различные виды распределительных устройств обеспечивают безопасное подключение и отключение. Эти компоненты BESS также помогают изолировать хранилище от сети, когда это необходимо.

Некоторые компоненты распределительных устройств являются ручными, а некоторые - автоматизированными. Автоматические коммутационные устройства устраняют электрические неисправности для защиты системы, а устройства с ручным управлением позволяют проводить техническое обслуживание и ремонт.

Стойки и корпуса

Система хранения аккумуляторов - это, прежде всего, набор подключенных аккумуляторов. После установки они размещаются на стойках, чтобы закрепить их. В промышленных аккумуляторных системах хранения энергии батареи имеют большие размеры и размещаются в больших корпусах.

Корпуса аккумуляторов в крупных установках обычно оснащаются системами охлаждения. Это связано с тем, что такие хранилища выделяют тепло, которое, если его не контролировать, может достичь катастрофических значений.

Система связи

Различные компоненты системы аккумулирования энергии в батареях (BESS), такие как инвертор, BMS или EMS, должны взаимодействовать для обмена важной информацией.

Весь BESS может также нуждаться в связи с внешними системами и оборудованием, такими как счетчики и центральная система управления.

Помимо обеспечения бесперебойной работы установки, система связи позволяет управлять всей системой или ее частями и выполнять различные функции, такие как запуск/остановка, планирование задач и проведение диагностики.

Обмену информацией способствуют различные компоненты. К ним относятся различные схемы, программное обеспечение и алгоритмы мониторинга и управления, а также беспроводное оборудование.

Заключение

Эти компоненты аккумуляторных систем хранения энергии обеспечивают безопасную, оптимальную работу и соблюдение заданных уровней. Что еще более важно, они защищают вашу систему хранения, продлевая срок ее службы. Как мы уже видели, эти компоненты включают в себя алгоритмы для конкретного применения, электронные схемы, электрическое или электронное оборудование.