Сборка печатной платы модуля накопления энергии от 12 V до 220 V

Управляющее резюме

Системы накопления энергии на батареях (BESS) могут использоваться для различных приложений, включая регулирование частоты, реагирование на спрос, отсрочку передачи и распределения инфраструктуры, интеграцию возобновляемых источников энергии и микросети. Различные технологии аккумуляторов могут использоваться для различных приложений, которые могут предоставлять различные преимущества коммунальным службам, службам независимого системного оператора (ISO), службам региональной организации по передаче электроэнергии (RTO) и потребительским службам. В этом отчете основное внимание уделяется двум основным внедряемым технологиям: литий-ионным и проточным батареям.

Хотя у каждой технологии есть свои сильные и слабые стороны, литий-ионная технология демонстрирует самый быстрый рост и снижение стоимости, отчасти благодаря распространению электромобилей. Прогнозируется, что в ближайшие годы как литий-ионные, так и проточные аккумуляторные технологии значительно снизятся. Это снижение затрат в сочетании с политическими стимулами приведет к увеличению спроса на аккумуляторные батареи со стороны коммунальных служб, коммерческих и промышленных потребителей (C&I) и бытовых потребителей, что приведет к дальнейшему росту рынка аккумуляторов в ближайшие годы. Более широкое распространение переменной генерации из возобновляемых источников приведет к необходимости хранить электроэнергию, вырабатываемую в то время, когда ее нельзя использовать. Например, выработка энергии ветра, как правило, наиболее высока посреди ночи, когда спрос обычно низок. Возможность хранить эту энергию для использования в дневное время, когда спрос выше, может позволить генерировать больше энергии ветра. Точно так же избыточная солнечная энергия в середине дня может быть сохранена для использования позже вечером, когда спрос выше.

Несколько электрических кооперативов в настоящее время внедряют BESS, как показано в тематических исследованиях в этом отчете. Интерес среди электрических кооперативов к развертыванию аккумуляторных накопителей энергии растет и, вероятно, будет увеличиваться по мере накопления опыта, дальнейшего снижения затрат и повышения производительности аккумуляторов с помощью технологических достижений. Остаются важные проблемы, в том числе разработка устойчивых моделей бизнеса и финансирования, преодоление неопределенности в отношении эффективности технологий, определение всеобъемлющих и достоверных оценок затрат, гарантий и страхования, а также интеграция аккумуляторных накопителей энергии с существующими коммунальными системами. Некоторые из этих проблем будут решены по мере естественного развития технологии, в то время как другие потребуют более широких усилий для разработки целенаправленных программ, проектов, инструментов и ресурсов.

1: Введение

Поскольку спрос и предложение электроэнергии в энергосистеме всегда должны быть в равновесии, производство энергии в сети в режиме реального времени должно всегда соответствовать постоянно меняющимся нагрузкам. Появление экономичных аккумуляторных систем хранения энергии (BESS) в масштабе теперь может стать основным фактором этого процесса балансировки. Индустрия BESS также развивается, чтобы улучшить производительность и эксплуатационные характеристики новых аккумуляторных технологий.

Аккумулирование энергии для коммунальных предприятий может принимать различные формы, при этом насосные гидроэлектростанции составляют сегодня примерно 95 процентов существующей емкости хранения1. В последние годы другие технологии, такие как батареи, маховики, сжатый воздух и локализованные гравитационные системы, стали наблюдался резкий всплеск исследований и разработок (R&D) и развертываний. В центре внимания этого отчета будут стационарные электрохимические батареи. Это охватывает BESS на коммунальном уровне, C&I и жилом уровне.

Политическая поддержка, повышенный спрос со стороны коммунальных служб и потребителей, а также рост числа электромобилей (EV) способствуют снижению стоимости аккумуляторов и увеличению общей емкости BESS. Литий-ионные (liion) батареи стали преобладающей формой для новых установок BESS благодаря значительному снижению стоимости аккумуляторных модулей, благоприятным эксплуатационным характеристикам, гибкости применения и высокой плотности энергии.

Этот документ начинается с обзора стационарных электрохимических приложений и технологий BESS с особым акцентом на литий-ионные и проточные батареи. Затем в нем представлены последние тенденции стоимости литий-ионных и проточных аккумуляторов, а затем рассмотрены различные факторы внедрения и прогнозы роста. В заключение приводятся примеры электрических кооперативов, которые разработали BESS для различных приложений.

2: Окружающая среда технологии накопления энергии

В этом разделе представлен обзор различных сетевых приложений BESS. В конце документа предлагается несколько примеров этих приложений в электрической кооперативной сети. В этом разделе также рассматриваются основные технологии для электрохимических батарей, предназначенных для интерактивного использования коммунальными предприятиями или ими.

Сетевые приложения

Большинство проектов BESS разрабатываются с учетом основного приложения. Однако дополнительную ценность можно извлечь, оптимизировав BESS для нескольких приложений и вариантов использования. Эта идея известна как объединение ценности. Есть несколько дополнительных приложений, которые могут стать более важными в будущем, но наиболее распространенными приложениями сегодня являются:

• Управление спросом/снижение пиковых нагрузок: использование накопления энергии для снижения спроса на электроэнергию в периоды пикового спроса и подзарядка в периоды низкого спроса. Это может быть реализовано заказчиком или коммунальным предприятием.

• Надежность/отказоустойчивость электроснабжения: обеспечение резервного питания во время перебоев, включая  интеграцию с распределенными источниками генерации.

• Энергетический арбитраж: покупайте электроэнергию в непиковые периоды по низким ценам для зарядки системы хранения, чтобы накопленную энергию можно было использовать или продать позже, когда цена на покупную электроэнергию будет высокой. Это иногда называют временным сдвигом электрической энергии.

• Быстрое регулирование частоты отклика: управляйте обменными потоками между областями управления, чтобы поддерживать частоту в допустимых пределах. Приказ FERC 755 продвигает аккумулирование энергии в качестве варианта регулирования частоты, позволяя взимать дополнительную плату на рынках за вспомогательные услуги за быстрое реагирование аккумулирования энергии для поддержания частоты системы.

• Микросети: использование управляемых и неуправляемых генераторов, часто в сочетании с накопителями энергии, для производства энергии для распределения на локальный набор нагрузок, которые могут быть намеренно отделены от более крупной сети. Обычно это делается в целях энергетической устойчивости или экономической оптимизации.

• Автономные системы: Это относится к системам, которые не подключены к коммунальной сети. Они варьируются от уличных фонарей на солнечных батареях и микроволновых ретрансляторов на вершинах гор до отдельных домов и даже целых сообществ, которые обычно расположены в отдаленных или изолированных районах.

• Укрепление возобновляемых источников энергии: используйте накопление энергии в тандеме с прерывистым ветром или солнцем, чтобы обеспечить более предсказуемое электроснабжение.

• Отсрочка системы передачи/распределения: отсрочка и/или сокращение потребности в строительстве новых генерирующих/распределительных мощностей или покупке генерирующих мощностей на оптовом рынке электроэнергии. Распределительные приложения включают отсрочку модернизации трансформатора или замену линии.

Аккумуляторные технологии

Литий-ионные и проточные батареи в настоящее время являются двумя наиболее коммерчески жизнеспособными технологиями для стационарных BESS. Их характеристики приведены в таблице 2.1, а литий-ионная установка показана на рисунке 2.1.

ТАБЛИЦА 2.1: Сводная информация о характеристиках литий-ионных и проточных батарей

LITHIUM-ION АККУМУЛЯТОРЫ

Подавляющее большинство аккумуляторных систем коммунального назначения, установленных в США за последние несколько лет, были литий-ионными, что в значительной степени обусловлено снижением затрат и удельной мощностью, достигнутым за счет производства электромобилей. Литий-ионные системы также популярны из-за ожидаемой универсальности приложений и гибкости производительности (подача как энергии, так и мощности).

Для литий-ионных аккумуляторов доступно несколько конфигураций химических элементов, что делает их привлекательными для поставщиков электроэнергии, особенно для приложений, требующих выходной продолжительности 4 часа или меньше. Литий-никель-марганцево-кобальтовые (NMC) батареи являются наиболее широко используемой литий-ионной химией для стационарных приложений. Реагенты NMC демонстрируют сбалансированные рабочие характеристики с точки зрения энергии, мощности, стоимости и срока службы. Однако литий-железо-фосфатные (LFP) батареи становятся все более распространенными. Переход к LFP обусловлен более высокими ценами на кобальт. Хотя LFI не имеет такой же плотности энергии, как NMC, LFI снижает риск воспламенения.

Литиевые технологии имеют высокий DC туда и обратно по постоянному току (обычно> 85 процентов), но испытывают ежегодную деградацию и имеют срок службы от 10 до 15 лет. Однако некоторые поставщики аккумуляторов в настоящее время заявляют о сроке службы более 20 лет для определенных химических элементов.

Литий-ионные аккумуляторы используются в масштабах от игрушек и сотовых телефонов до электромобилей и энергосистем общего назначения мощностью до 100 МВт и более. Хотя эта технология изначально использовалась только для краткосрочных приложений, таких как регулирование частоты или укрепление возобновляемых источников энергии, эти батареи все чаще используются в приложениях с более длительным сроком службы (от 2 до 6 часов).

Мы поддерживаем бизнес по сборке печатных плат модулей накопления энергии от 12 V до 220 V. Kingford является профессиональным универсальным заводом по обслуживанию печатных плат. Добро пожаловать, чтобы узнать о нашей компании.