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1 電池儲能系統(BESS) 架構
電池儲能系統主要包括、電池、pcs、本地控制器、預制艙等核心設備,對于一體化系統,還包括空調、液冷機、環境傳感器、消防、UPS、本地EMS等。
電池,是指利用化學反應進行能量存儲的裝置,其通過電池亮內活性物質間的電極氧化還原反應,實現化學能與電能間的轉換,并以電壓/電流的形式向外部電路輸出電力 與不可充電的 次電池相比,儲能領域使用的 次電池可多次循環充放電使用,主要包括鉛酸電池、鋰電池、釩電池、納硫電池等 正是由于電池充放電過程本質上是電化學反應過程,所以往往伴隨著發熱、結晶、析氣等現象,影響了電池組的壽命、效率和安全 此外,為 了擴大儲能系統容量規模和電壓等級, BESS 的電池包含若干井聯或串聯的電池單元,即電芯 這樣 來,從安全性考慮,特別對于鈕電池而言,由于其在嚴重過充電狀態或高溫等極端情況下存在爆炸風險,所以電池管理系統( Battery Management Systems, BMS )也成為 BESS 一個非常重要的設備 。BMS 對電芯及電池簇進行有效的監控、保護、能量均衡和故障警報,提高了整個儲能電池的工作效率和使用壽命。
大型電池系統(大儲)
中型電池系統(工商)
小型電池系統(戶用)
2 PCS
PCS?,是電池與電網或用電負荷間的功率轉換與電氣接口 盡管隨著電力電子裝置的不斷發展與應用, PCS 成本不斷降低,但是它卻決定了整個儲能系統的輸出電能質量與功率特性,也在很大程度上,與 BMS 相配合, 響著電池的使用壽命與安全。
大型變流器,MW級別
小型變流器,KW級別
3 本地控制器
本地控制器,通過通信、傳感器檢測、節點檢測的方式,實現對整個儲能系統狀態的感知、邏輯的控制、主要設備與輔助設備的運行協調及故障的處理,以提高 BESS 的工作效率和可利用率 本地控制器的功能比較靈活,其范圍也可能隨項目的情況而擴展,如在簡單而小型化的微電網系統中,本地控制器還會延伸控制光伏設備 、柴油發電機組及交流配電開關等設備。又比如在較為大型的、含有多個儲能系統的電站中,就有可能是多個本地控制器通過級聯方式完成較為復雜的任務分工,上層本地控制器實現儲能系統間的起停協調 功率分配,而下層本地控制器則主要完成本儲能系統內的相關控制工作。
預制艙,作為儲能系統的載體和平臺,確保儲能系統對各種復雜環境的適應,具有防水、保暖、隔熱、阻燃、防振、電磁屏蔽等功能 從結構形式上,往往視項目所在地的自然條件、人工成本,可選用固定式建筑、集裝箱或戶外柜 其中固定式建筑建設周期長,成本較高;而集裝箱和戶外柜,相對而言在制造和運輸成本方面都具有 定優勢 所以,在目前大多數項目中,中小型( lMWh 以下)儲能系統,對外形美觀要求較高,多采用戶外柜 ;而大型系統,對防護等級及結構強度要求較高,多采用集裝箱 以集裝箱為例,如圖 2-2 所示,箱體需要按照動靜態載荷受力分析設計強度,必要時可進行箱體改造,增設加強梁 同時,還需要按照相關標準,在箱體上安裝逃生標志、逃生鎖等輔助部件。
箱式
柜式
其他輔助設備還包括電池匯流及保護柜( BCP )、控制配電柜、本地監控柜(可選) 等設備 在有些微電網項目中,還可能會在交流接口端安裝開關切換柜等定制化設備,并將它們交由本地控制器統管理,進而也成為BESS 一部分。