مسیرهای فناوری ذخیره سازی انرژی متمرکز و رشته ای نقش های متفاوتی را در سیستم های ذخیره انرژی ایفا می کنند که هر کدام مزایا و محدودیت های منحصر به فردی دارند.
فناوری ذخیره سازی انرژی متمرکز
مزیت
منطق کنترل ساده است: بستههای باتری سیستم ذخیرهسازی انرژی متمرکز مستقیماً به صورت سری به یکدیگر متصل میشوند تا یک خوشه باتری را تشکیل دهند و سپس بهطور موازی به یک یا چند اینورتر ذخیرهسازی انرژی بزرگ (PCS) از طریق سمت DC متصل میشوند. این ساختار سیستم کنترل را نسبتاً ساده، مدیریت و نگهداری آسان می کند.
هزینه اولیه کم: به دلیل ساختار ساده و توانایی دستیابی به تدارکات در مقیاس بزرگ و مدیریت متمرکز، می تواند هزینه ها را در تعمیر و نگهداری اولیه ساخت و ساز کاهش دهد.
کمبود
اثر بشکه: همه ماژول های باتری به صورت موازی به هم متصل می شوند و طول عمر کلی سیستم به ضعیف ترین پیوند یعنی ماژول باتری با بدترین عملکرد بستگی دارد.
مشکل گردش بین خوشه ای: خوشه های مختلف باتری دارای عمق تخلیه متناقض هستند که منجر به پدیده های گردش می شود که به نوبه خود بر راندمان شارژ و دشارژ تأثیر می گذارد و ممکن است خطرات ایمنی ایجاد کند.
پیچیدگی عملیاتی بالا: هنگامی که نقصی رخ می دهد، معمولاً باید پرسنل حرفه ای برای رفع اشکال و نگهداری حضور داشته باشند که باعث افزایش زمان خرابی و هزینه های عملیاتی می شود.
نمونه های کاربردی
Huaneng Huangtai 100MWپروژه 200MWh یکی از اولین نیروگاه های ذخیره انرژی در مقیاس بزرگ در چین است که معماری PCS متمرکز را اتخاذ کرده است. این پروژه یک روش مونتاژ کانتینری را اتخاذ می کند و ظرفیت تجهیزات در یک کانتینر می تواند به چندین مگاوات ساعت (MWh) برسد که برای ذخیره انرژی در سمت شبکه و پشتیبانی از ذخیره انرژی برای نیروگاه های بزرگ انرژی تجدیدپذیر مناسب است.
فناوری ذخیره انرژی مبتنی بر رشته
مزیت
انعطاف پذیری قوی: سیستم ذخیره انرژی از نوع رشته ای متشکل از چندین واحد ذخیره انرژی با ظرفیت کوچکتر است که هر کدام دارای عملکردهای کنترل و مدیریت مستقل هستند که به آن انعطاف پذیری و مقیاس پذیری بالایی می بخشد و توسعه انعطاف پذیر یا پر کردن انرژی مطابق با نیازهای واقعی را آسان می کند. .
ایمنی بالاتر: هر کلاستر باتری به صورت جداگانه برای شارژ و تخلیه کنترل می شود، از تاثیر جریان های در حال گردش جلوگیری می کند و به جداسازی خطا می رسد. و یک سیستم مدیریت حرارتی کارآمد برای اطمینان از یکنواختی دمای خوب و عمر باتری طولانیتر اتخاذ شده است.
حمل و نقل و نصب آسان: کابینت تک دارای اندازه جمع و جور است که آن را برای حمل و نقل و نصب در محل راحت می کند، به ویژه برای برنامه هایی با زمین های پیچیده یا توزیع چند نقطه ای مناسب است.
کمبود
افزایش پیچیدگی یکپارچهسازی: در مقایسه با سیستمهای متمرکز، فرآیند یکپارچهسازی و اشکالزدایی ذخیرهسازی انرژی نوع رشتهای پیچیدهتر است زیرا به پیکربندی دقیق هر واحد ذخیرهسازی انرژی نیاز دارد.
هزینه کلی بالا: اگرچه هزینه تک تک اجزا کمتر است، اما به دلیل نیاز به بهینه سازها و تجهیزات نظارتی بیشتر، هزینه سرمایه گذاری سیستم کلی افزایش می یابد.
نمونه های کاربردی
پروژه ذخیره سازی انرژی خورشیدی 3MW/6MWh در Linyang، Dezhou، Shandong یک مورد کاربردی معمولی برای ذخیره انرژی از نوع رشته ای است. این پروژه از کابینت های یکپارچه ذخیره انرژی از نوع رشته ای هوشمند استفاده می کند که هر کدام شامل چندین واحد ذخیره انرژی است. هر واحد به یک PCS کوچک متصل می شود و سپس خروجی AC برای تقویت و اتصال به شبکه برق به ترانسفورماتور متصل می شود. این طراحی نه تنها قابلیت اطمینان و پایداری سیستم را بهبود می بخشد، بلکه امکان اختلاط باتری های قدیمی و جدید را نیز فراهم می کند و سازگاری و اقتصاد سیستم را بیشتر می کند.
ویژگی های دو مسیر تکنولوژیک از نظر ظرفیت ذخیره انرژی
ذخیره سازی متمرکز انرژی
محدودیت ظرفیت
ظرفیت یک ظرف:
در راهحلهای ذخیرهسازی انرژی متمرکز، یک کانتینر ذخیرهسازی انرژی معمولاً شامل چندین کلاستر باتری است که بهطور موازی در سمت DC متصل میشوند و سپس به یک PCS بزرگ برای پردازش اینورتر متصل میشوند. طبق استانداردهای مختلف طراحی و مشخصات فنی، حداکثر ظرفیت نصب شده یک کانتینر می تواند به چندین مگاوات ساعت (MWh) برسد. به عنوان مثال، در داده ها ذکر شده است که یک کانتینر 40 فوتی با سلول های باتری 280Ah می تواند حداکثر ظرفیت نصب باتری های 1000 ولتی داشته باشد.
ظرفیت توان عملیاتی چرخه عمر کامل:
با توجه به اثر بشکه ذخیره سازی متمرکز انرژی، عملکرد کل سیستم توسط ضعیف ترین خوشه باتری محدود می شود. بنابراین، تحت عملیات طولانی مدت، ظرفیت ذخیره سازی انرژی واقعی در دسترس کاهش می یابد. علاوه بر این، به منظور جلوگیری از خطرات ایمنی ناشی از مشکلات گردش، حاشیه خاصی در هنگام شارژ و دشارژ حفظ می شود که به طور غیر مستقیم ظرفیت ذخیره سازی انرژی موثر را کاهش می دهد.
مقیاس پذیری ظرفیت
قابلیت اجرا در پروژه های بزرگ:
ذخیره سازی متمرکز انرژی برای پروژه های ذخیره سازی انرژی در مقیاس بزرگ در سطح شبکه بسیار مناسب است، مانند نیروگاه های ذخیره انرژی در مقیاس بزرگ در سمت شبکه منبع، که اغلب به توان شارژ/تخلیه بالا و ظرفیت کل ذخیره انرژی کل نیاز دارند. با این حال، وقتی صحبت از انبساط یا تکمیل نیرو می شود، عملیات باید به صورت کابین به کابین انجام شود که در نتیجه انعطاف پذیری ضعیفی دارد.
ذخیره انرژی از نوع رشته ای
محدودیت ظرفیت
مزایای طراحی مدولار:
سیستم ذخیرهسازی انرژی نوع رشتهای معمولاً یک طراحی مدولار را اتخاذ میکند، که در آن هر کلاستر باتری در کابینت یکپارچه ذخیرهسازی انرژی به یک PCS کوچک مستقل متصل میشود و سپس از طریق همگرایی AC به شبکه برق متصل میشود. این معماری امکان تعریف انعطافپذیرتر از اندازه هر واحد ذخیرهسازی انرژی را فراهم میکند و از نظر تئوری آنها را در هر اندازه سیستم ذخیرهسازی انرژی بر اساس تقاضا ترکیب میکند. به عنوان مثال، گزارش شده است که حداقل توان سیستم های ذخیره انرژی نوع رشته ای از 50 کیلو وات شروع می شود.
ظرفیت کابینت تک:
اگرچه ظرفیت یک کابینت یکپارچه ذخیره سازی انرژی نسبتاً کوچک است، آنها به راحتی می توانند از طریق اتصال موازی به ذخیره انرژی با ظرفیت بالا دست پیدا کنند. علاوه بر این، از آنجا که هر واحد ذخیره انرژی به طور مستقل کنترل می شود، حتی اگر برخی از واحدها مشکل داشته باشند، بر عملکرد واحدهای دیگر تأثیری نخواهد گذاشت، که به حفظ پایداری و قابلیت اطمینان سیستم کلی کمک می کند.
مقیاس پذیری ظرفیت
روش های انبساط انعطاف پذیر:
مزیت قابل توجه ذخیره انرژی نوع رشته ای انعطاف پذیری بالای آن است، نه تنها در سازگاری با شرایط مختلف زمین، بلکه در پشتیبانی از اختلاط باتری های قدیمی و جدید و افزودن واحدهای ذخیره انرژی جدید برای گسترش در هر زمان با توجه به نیازهای واقعی. . این بدان معناست که کاربران به تدریج ظرفیت ذخیره سازی انرژی خود را بر اساس تغییرات بار برق خود، بدون نیاز به سرمایه گذاری یکباره در ساخت تاسیسات در مقیاس بزرگ افزایش می دهند.
ملاحظاتدر کاربردهای عملی
انتخاب ظرفیت ذخیره انرژی:
چه ذخیره انرژی متمرکز باشد یا از نوع رشته ای، هنگام انتخاب ظرفیت ذخیره انرژی خاص، نیازهای خاص پروژه باید در نظر گرفته شود، از جمله اما نه محدود به عمر مورد انتظار، سیاست های قیمت گذاری برق بازار هدف، شرایط آب و هوایی محلی، و غیره. سناریوهای کاربردی که نیاز به استقرار سریع و سرمایه گذاری اولیه محدود دارند، ذخیره انرژی مبتنی بر رشته مناسب تر است. برای پروژه های ذخیره سازی انرژی در مقیاس بزرگ که قبلاً برنامه ریزی شده اند، ذخیره سازی متمرکز انرژی انتخاب بهتری است زیرا ظرفیت ذخیره سازی انرژی کافی را در مراحل اولیه ایجاد می کند.