Οι κεντρικές διαδρομές τεχνολογίας αποθήκευσης ενέργειας που βασίζονται σε χορδές διαδραματίζουν διαφορετικούς ρόλους στα συστήματα αποθήκευσης ενέργειας, το καθένα με μοναδικά πλεονεκτήματα και περιορισμούς.
Κεντρική τεχνολογία αποθήκευσης ενέργειας
Πλεονέκτημα
Η λογική ελέγχου είναι απλή: οι μπαταρίες του κεντρικού συστήματος αποθήκευσης ενέργειας συνδέονται απευθείας σε σειρά για να σχηματίσουν ένα σύμπλεγμα μπαταριών και στη συνέχεια συνδέονται παράλληλα με έναν ή περισσότερους μεγάλους μετατροπείς αποθήκευσης ενέργειας (PCS) μέσω της πλευράς DC. Αυτή η δομή καθιστά το σύστημα ελέγχου σχετικά απλοποιημένο, εύκολο στη διαχείριση και τη συντήρηση.
Χαμηλό αρχικό κόστος: Λόγω της απλής δομής του και της ικανότητας επίτευξης προμηθειών μεγάλης κλίμακας και κεντρικής διαχείρισης, μπορεί να μειώσει το κόστος στην αρχική κατασκευή και συντήρηση λειτουργίας.
Ελλειψη
Εφέ κάννης: Όλες οι μονάδες μπαταρίας συνδέονται παράλληλα και η συνολική διάρκεια ζωής του συστήματος εξαρτάται από τον πιο αδύναμο σύνδεσμο, που είναι η μονάδα μπαταρίας με τη χειρότερη απόδοση.
Πρόβλημα κυκλοφορίας μεταξύ συστάδων: Διαφορετικές συστοιχίες μπαταριών έχουν ασυνεπή βάθη εκφόρτισης, οδηγώντας σε φαινόμενα κυκλοφορίας, τα οποία με τη σειρά τους επηρεάζουν την απόδοση φόρτισης και εκφόρτισης και ενδέχεται να θέτουν κινδύνους για την ασφάλεια.
Υψηλή λειτουργική πολυπλοκότητα: Μόλις παρουσιαστεί μια δυσλειτουργία, απαιτείται συνήθως επαγγελματικό προσωπικό να είναι παρόν για τον εντοπισμό σφαλμάτων και τη συντήρηση, γεγονός που αυξάνει τον χρόνο διακοπής λειτουργίας και το λειτουργικό κόστος.
Παραδείγματα εφαρμογών
Το Huaneng Huangtai 100MWΤο έργο /200MWh είναι ένας από τους πρώτους σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής αποθήκευσης ενέργειας μεγάλης κλίμακας στην Κίνα που υιοθετεί μια κεντρική αρχιτεκτονική PCS. Το έργο υιοθετεί μια μέθοδο συναρμολόγησης σε εμπορευματοκιβώτια και η χωρητικότητα του εξοπλισμού σε ένα μόνο δοχείο μπορεί να φτάσει αρκετές μεγαβατώρες (MWh), κατάλληλη για αποθήκευση ενέργειας στην πλευρά του δικτύου και υποστήριξη αποθήκευσης ενέργειας για μεγάλους σταθμούς παραγωγής ενέργειας από ανανεώσιμες πηγές.
Τεχνολογία αποθήκευσης ενέργειας βασισμένη σε χορδές
Πλεονέκτημα
Ισχυρή ευελιξία: Το σύστημα αποθήκευσης ενέργειας τύπου string αποτελείται από πολλαπλές μονάδες αποθήκευσης ενέργειας μικρότερης χωρητικότητας, καθεμία με ανεξάρτητες λειτουργίες ελέγχου και διαχείρισης, που του προσδίδει υψηλό βαθμό ευελιξίας και επεκτασιμότητας, καθιστώντας εύκολη την ευέλικτη επέκταση ή αναπλήρωση ισχύος σύμφωνα με τις πραγματικές ανάγκες .
Υψηλότερη ασφάλεια: Κάθε συστοιχία μπαταριών ελέγχεται ξεχωριστά για φόρτιση και εκφόρτιση, αποφεύγοντας την επίδραση των ρευμάτων κυκλοφορίας και επιτυγχάνοντας απομόνωση σφάλματος. Και υιοθετείται ένα αποτελεσματικό σύστημα θερμικής διαχείρισης για να εξασφαλίσει καλή ομοιομορφία θερμοκρασίας και μεγαλύτερη διάρκεια ζωής της μπαταρίας.
Εύκολη μεταφορά και εγκατάσταση: Το ενιαίο ντουλάπι έχει μικρό μέγεθος, καθιστώντας το βολικό για μεταφορά και επιτόπια εγκατάσταση, ιδιαίτερα κατάλληλο για εφαρμογές με πολύπλοκο έδαφος ή κατανομή πολλών σημείων.
Ελλειψη
Αυξημένη πολυπλοκότητα ολοκλήρωσης: Σε σύγκριση με τα κεντρικά συστήματα, η διαδικασία ολοκλήρωσης και εντοπισμού σφαλμάτων της αποθήκευσης ενέργειας τύπου συμβολοσειράς είναι πιο περίπλοκη επειδή απαιτεί λεπτομερή διαμόρφωση κάθε μονάδας αποθήκευσης ενέργειας.
Συνολικό υψηλό κόστος: Αν και το κόστος των μεμονωμένων εξαρτημάτων είναι χαμηλότερο, το κόστος επένδυσης του συνολικού συστήματος θα αυξηθεί λόγω της ανάγκης για περισσότερους βελτιστοποιητές και εξοπλισμό παρακολούθησης.
Παραδείγματα εφαρμογών
Το έργο αποθήκευσης ηλιακής ενέργειας 3MW/6MWh στο Linyang, Dezhou, Shandong είναι μια τυπική περίπτωση εφαρμογής αποθήκευσης ενέργειας τύπου χορδών. Αυτό το έργο χρησιμοποιεί έξυπνα ενσωματωμένα ντουλάπια αποθήκευσης ενέργειας τύπου χορδής, καθένα από τα οποία περιέχει πολλές μονάδες αποθήκευσης ενέργειας. Κάθε μονάδα συνδέεται σε ένα μικρό PCS και η έξοδος AC συνδέεται στη συνέχεια στον μετασχηματιστή για ενίσχυση και σύνδεση στο ηλεκτρικό δίκτυο. Αυτός ο σχεδιασμός όχι μόνο βελτιώνει την αξιοπιστία και τη σταθερότητα του συστήματος, αλλά επιτρέπει επίσης την ανάμειξη παλαιών και νέων μπαταριών, ενισχύοντας περαιτέρω την προσαρμοστικότητα και την οικονομία του συστήματος.
Χαρακτηριστικά δύο τεχνολογικών διαδρομών ως προς την ικανότητα αποθήκευσης ενέργειας
Κεντρική αποθήκευση ενέργειας
Όριο χωρητικότητας
Η χωρητικότητα ενός μόνο δοχείου:
Σε λύσεις κεντρικής αποθήκευσης ενέργειας, ένα τυπικό δοχείο αποθήκευσης ενέργειας περιέχει συνήθως πολλαπλές συστοιχίες μπαταριών, οι οποίες συνδέονται παράλληλα στην πλευρά DC και στη συνέχεια συνδέονται με ένα μεγάλο PCS για επεξεργασία με μετατροπέα. Σύμφωνα με διαφορετικά πρότυπα σχεδιασμού και τεχνικές προδιαγραφές, η μέγιστη εγκατεστημένη ισχύς ενός μεμονωμένου εμπορευματοκιβωτίου μπορεί να φτάσει αρκετές μεγαβατώρες (MWh). Για παράδειγμα, αναφέρεται στα δεδομένα ότι ένα δοχείο 40 ποδιών με στοιχεία μπαταρίας 280 Ah μπορεί να έχει μέγιστη εγκατεστημένη χωρητικότητα μπαταριών 1000 V.
Χωρητικότητα παροχής ισχύος πλήρους κύκλου ζωής:
Λόγω της επίδρασης του βαρελιού της κεντρικής αποθήκευσης ενέργειας, η απόδοση ολόκληρου του συστήματος περιορίζεται από το πιο αδύναμο σύμπλεγμα μπαταριών. Επομένως, υπό μακροχρόνια λειτουργία, η πραγματική διαθέσιμη χωρητικότητα αποθήκευσης ενέργειας θα μειωθεί. Επιπλέον, για την αποφυγή κινδύνων ασφαλείας που προκαλούνται από προβλήματα κυκλοφορίας, διατηρείται ένα ορισμένο περιθώριο κατά τη φόρτιση και την εκφόρτιση, το οποίο μειώνει έμμεσα την αποτελεσματική ικανότητα αποθήκευσης ενέργειας.
Επεκτασιμότητα χωρητικότητας
Δυνατότητα εφαρμογής σε έργα μεγάλης κλίμακας:
Η κεντρική αποθήκευση ενέργειας είναι πολύ κατάλληλη για έργα αποθήκευσης ενέργειας μεγάλης κλίμακας σε επίπεδο δικτύου, όπως σταθμοί αποθήκευσης ενέργειας μεγάλης κλίμακας στην πλευρά του δικτύου πηγής, οι οποίοι συχνά απαιτούν υψηλή ισχύ μίας φόρτισης/εκφόρτισης και μεγάλη συνολική χωρητικότητα αποθήκευσης ενέργειας. Ωστόσο, όσον αφορά την επέκταση ή την αναπλήρωση ισχύος, οι εργασίες πρέπει να εκτελούνται σε καμπίνα με καμπίνα, με αποτέλεσμα την κακή ευελιξία.
Αποθήκευση ενέργειας τύπου string
Όριο χωρητικότητας
Τα πλεονεκτήματα του αρθρωτού σχεδιασμού:
Το σύστημα αποθήκευσης ενέργειας τύπου στοιχειοσειράς υιοθετεί γενικά έναν αρθρωτό σχεδιασμό, όπου κάθε σύμπλεγμα μπαταριών στο ενσωματωμένο ερμάριο αποθήκευσης ενέργειας συνδέεται με ένα ανεξάρτητο μικρό PCS και στη συνέχεια συνδέεται με το ηλεκτρικό δίκτυο μέσω σύγκλισης AC. Αυτή η αρχιτεκτονική επιτρέπει τον πιο ευέλικτο ορισμό του μεγέθους κάθε μονάδας αποθήκευσης ενέργειας, συνδυάζοντάς τα θεωρητικά σε οποιοδήποτε μέγεθος συστήματος αποθήκευσης ενέργειας με βάση τη ζήτηση. Για παράδειγμα, έχει αναφερθεί ότι η ελάχιστη ισχύς των συστημάτων αποθήκευσης ενέργειας τύπου χορδής ξεκινά από 50 kW.
Χωρητικότητα ενός ντουλαπιού:
Αν και η χωρητικότητα ενός ενιαίου ενσωματωμένου θαλάμου αποθήκευσης ενέργειας είναι σχετικά μικρή, μπορούν εύκολα να επιτύχουν αποθήκευση ενέργειας μεγάλης χωρητικότητας μέσω παράλληλης σύνδεσης. Επιπλέον, επειδή κάθε μονάδα αποθήκευσης ενέργειας ελέγχεται ανεξάρτητα, ακόμη και αν ορισμένες μονάδες έχουν προβλήματα, δεν θα επηρεάσει τη λειτουργία άλλων μονάδων, γεγονός που συμβάλλει στη διατήρηση της σταθερότητας και της αξιοπιστίας του συνολικού συστήματος.
Επεκτασιμότητα χωρητικότητας
Ευέλικτες μέθοδοι επέκτασης:
Ένα σημαντικό πλεονέκτημα της αποθήκευσης ενέργειας τύπου string είναι η υψηλή ευελιξία της, όχι μόνο στην προσαρμογή σε διάφορες πολύπλοκες συνθήκες εδάφους, αλλά και στην υποστήριξη της ανάμειξης παλαιών και νέων μπαταριών και στην προσθήκη νέων μονάδων αποθήκευσης ενέργειας για επέκταση ανά πάσα στιγμή σύμφωνα με τις πραγματικές ανάγκες . Αυτό σημαίνει ότι οι χρήστες αυξάνουν σταδιακά την ικανότητα αποθήκευσης ενέργειας με βάση τις αλλαγές στο δικό τους φορτίο ηλεκτρικής ενέργειας, χωρίς την ανάγκη μιας εφάπαξ επένδυσης για την κατασκευή εγκαταστάσεων μεγάλης κλίμακας.
Θεωρήσειςσε πρακτικές εφαρμογές
Επιλογή χωρητικότητας αποθήκευσης ενέργειας:
Είτε πρόκειται για κεντρική αποθήκευση ενέργειας είτε για αποθήκευση ενέργειας τύπου string, κατά την επιλογή συγκεκριμένης χωρητικότητας αποθήκευσης ενέργειας, πρέπει να λαμβάνονται υπόψη οι ειδικές απαιτήσεις του έργου, συμπεριλαμβανομένων, ενδεικτικά, της αναμενόμενης διάρκειας ζωής, των πολιτικών τιμολόγησης ηλεκτρικής ενέργειας της αγοράς-στόχου, των τοπικών κλιματικών συνθηκών κ.λπ. Σενάρια εφαρμογών που απαιτούν ταχεία ανάπτυξη και περιορισμένη αρχική επένδυση, η αποθήκευση ενέργειας με βάση τις στοιχειοσειρές είναι πιο κατάλληλη. Για έργα αποθήκευσης ενέργειας μεγάλης κλίμακας που έχουν ήδη προγραμματιστεί, η κεντρική αποθήκευση ενέργειας είναι καλύτερη επιλογή, επειδή δημιουργεί επαρκή χωρητικότητα αποθήκευσης ενέργειας στα αρχικά στάδια.