كيف تعمل أنظمة تخزين طاقة البطارية؟

يستخدم نظام تخزين طاقة البطارية ، المعروف باسم BESS ، ضفاف البطاريات القابلة لإعادة الشحن لتخزين الكهرباء الزائدة من الشبكة أو المصادر المتجددة للاستخدام لاحقًا. مع تقدم الطاقة المتجددة وتقنيات الشبكة الذكية ، تلعب Bess Systems دورًا حيويًا بشكل متزايد في تثبيت إمدادات الطاقة وزيادة قيمة الطاقة الخضراء. فكيف تعمل هذه الأنظمة بالضبط؟
الخطوة 1: بنك البطارية
أساس أي BESS هو وسط تخزين الطاقة - البطاريات. يتم توصيل وحدات البطارية المتعددة أو "الخلايا" معًا لتشكيل "بنك بطارية" يوفر سعة التخزين المطلوبة. الخلايا الأكثر شيوعًا هي الليثيوم أيون بسبب كثافة الطاقة العالية ، وعمرها الطويل وقدرة الشحن السريع. كما يتم استخدام كيميائيات أخرى مثل بطاريات الرصاص وبطاريات التدفق في بعض التطبيقات.
الخطوة 2: نظام تحويل الطاقة
يتصل بنك البطارية بالشبكة الكهربائية عبر نظام تحويل الطاقة أو أجهزة الكمبيوتر. يتكون أجهزة الكمبيوتر من مكونات إلكترونيات الطاقة مثل العاكس والمحول والمرشحات التي تسمح للطاقة بالتدفق في كلا الاتجاهين بين البطارية والشبكة. يحول العاكس التيار المباشر (DC) من البطارية إلى تيار متناوب (AC) الذي تستخدمه الشبكة ، ويقوم المحول بالعكس لشحن البطارية.
الخطوة 3: نظام إدارة البطارية
يراقب نظام إدارة البطارية ، أو BMS ، ويتحكم في كل خلية بطارية فردية داخل ضفة البطارية. تقوم BMS بموازنة الخلايا ، وتنظم الجهد والتيار أثناء الشحن والتفريغ ، ويحمي من الأضرار الناجمة عن الشحن الزائد أو الضوات الزائدة أو التفريغ العميق. يراقب المعلمات الرئيسية مثل الجهد والتيار ودرجة الحرارة لتحسين أداء البطارية وعمره.
الخطوة 4: نظام التبريد
نظام التبريد يزيل الحرارة الزائدة من البطاريات أثناء التشغيل. هذا أمر بالغ الأهمية للحفاظ على الخلايا ضمن نطاق درجة الحرارة الأمثل وزيادة عمر الدورة. الأنواع الأكثر شيوعًا للتبريد المستخدمة هي التبريد السائل (عن طريق تداول التبريد من خلال ألواح في ملامسة البطاريات) وتبريد الهواء (باستخدام المعجبين لفرض الهواء من خلال حاويات البطارية).
الخطوة 5: العملية
خلال فترات انخفاض الطلب على الكهرباء أو إنتاج الطاقة المتجددة المرتفعة ، يمتص BESS الطاقة الزائدة عبر نظام تحويل الطاقة ويخزنها في ضفة البطارية. عندما يكون الطلب مرتفعًا أو لا تتوفر مصادر الطاقة المتجددة ، يتم إعادة تشغيل الطاقة المخزنة إلى الشبكة من خلال العاكس. يتيح ذلك لـ BESS "تحريك الوقت" الطاقة المتجددة المتقطعة ، وتثبيت تردد الشبكة والجهد ، وتوفير طاقة النسخ الاحتياطي أثناء انقطاع التيار الكهربائي.
يراقب نظام إدارة البطاريات حالة الشحن لكل خلية ويتحكم في معدل الشحن والتفريغ لمنع الزائدة الزائدة وتفريغ البطاريات العميقة - مما يمتد حياتهم القابلة للاستخدام. ويعمل نظام التبريد للحفاظ على درجة حرارة البطارية الإجمالية ضمن نطاق تشغيل آمن.
باختصار ، يعمل نظام تخزين طاقة البطارية على الاستفادة من البطاريات ومكونات إلكترونيات الطاقة والضوابط الذكية والإدارة الحرارية معًا بطريقة متكاملة لتخزين الكهرباء الزائدة وتصريف الطاقة عند الطلب. يتيح هذا لتكنولوجيا BESS زيادة قيمة مصادر الطاقة المتجددة ، وجعل شبكات الطاقة أكثر كفاءة واستدامة ، ودعم الانتقال إلى مستقبل الطاقة منخفض الكربون.

مع ظهور مصادر الطاقة المتجددة مثل الطاقة الشمسية وطاقة الرياح ، تلعب أنظمة تخزين طاقة البطارية على نطاق واسع (BESS) دورًا متزايد الأهمية في تثبيت شبكات الطاقة. يستخدم نظام تخزين طاقة البطارية البطاريات القابلة لإعادة الشحن لتخزين الكهرباء الزائدة من الشبكة أو من مصادر الطاقة المتجددة وتقديم هذه الطاقة مرة أخرى عند الحاجة. تساعد تقنية BESS على زيادة استخدام الطاقة المتجددة المتقطعة وتحسين موثوقية الشبكة الكلية والكفاءة والاستدامة.
يتكون BESS عادة من مكونات متعددة:
1) بنوك البطارية المصنوعة من وحدات بطارية متعددة أو خلايا لتوفير سعة تخزين الطاقة المطلوبة. تُستخدم بطاريات الليثيوم أيون بشكل شائع بسبب كثافة الطاقة العالية ، وعمرها الطويل وقدرات الشحن السريع. كما يتم استخدام كيميائيات أخرى مثل حمض الرصاص وبطاريات التدفق.
2) نظام تحويل الطاقة (PCS) الذي يربط بنك البطارية بشبكة الكهرباء. يتكون أجهزة الكمبيوتر من العاكس والمحول وأجهزة التحكم الأخرى التي تسمح للطاقة بالتدفق في كلا الاتجاهين بين البطارية والشبكة.
3) نظام إدارة البطارية (BMS) الذي يراقب ويتحكم في حالة وأداء خلايا البطارية الفردية. تقوم BMS بموازنة الخلايا ، وتحمي من الأضرار الناجمة عن الشحن الزائد أو التفريغ العميق ، وتراقب المعلمات مثل الجهد والتيار ودرجة الحرارة.