Использование аккумуляторной батареи в качестве буфера в электросистемах способствует стабилизации электроснабжения и спроса. Этот буфер энергии поглощает энергию в периоды низкого спроса и высвобождает её в периоды пиковой нагрузки. В коммерческих условиях системы буферной энергии предотвращают отключения электроэнергии, сокращают ежегодные потери на 26 миллиардов долларов и повышают надёжность систем накопления электроэнергии и электроэнергетической инфраструктуры.
Основные выводы
Аккумуляторы, используемые в качестве буферов, накапливают дополнительную энергию, когда спрос на нее низок, и высвобождают ее в часы пик, помогая поддерживать бесперебойное электроснабжение и сокращая количество отключений.
Буферные батареи стабилизируют напряжение для защиты чувствительного оборудования и повышения качества электроэнергии, что снижает затраты и продлевает срок службы батарей.
Использование буферных батарей с интеллектуальным управлением нагрузкой предотвращает перегрузки системы, поддерживает критически важную инфраструктуру и экономит деньги за счет оптимизации использования энергии.
Часть 1: Аккумулятор как буфер
1.1 Хранение и высвобождение энергии
Используя аккумулятор в качестве буфера, вы создаёте гибкий буфер энергии, который поглощает и высвобождает энергию для поддержания стабильности вашей электросистемы. Основная функция этого буфера — хранить избыточную энергию в периоды низкого потребления и высвобождать её, когда системе требуется больше энергии. Этот процесс помогает контролировать колебания мощности, особенно при использовании возобновляемых источников, таких как солнце или ветер. Система накопления энергии может поглощать излишки энергии солнечных панелей в солнечные часы, а затем выдавать её, когда облака снижают выработку или происходит резкий рост потребления.
Этот принцип можно наблюдать на примере стационарных аккумуляторных батарей в коммерческих зданиях. Эти буферные системы заряжаются в часы пониженной нагрузки и разряжаются в периоды высокой загруженности, обеспечивая бесперебойное питание критически важных процессов. В гибридном автомобиле аккумулятор, выполняющий функцию буфера, накапливает рекуперативную энергию при торможении и высвобождает её для поддержки работы электропривода при разгоне. Такая динамическая реакция не только повышает эффективность, но и продлевает срок службы основных компонентов электромобиля.
Сетевое хранилище энергии поглощает излишки электроэнергии, вырабатываемой в периоды высокой выработки возобновляемых источников энергии, и высвобождает их в периоды повышенного спроса, тем самым управляя колебаниями мощности.
Система накопления энергии обеспечивает ключевые сетевые услуги, такие как резервное питание, частотная характеристика и гибкое изменение мощности, которые необходимы для поддержания стабильности сети в условиях нестабильной возобновляемой генерации.
Основная функция хранения — это энергетический арбитраж: зарядка, когда цены на электроэнергию низкие, и разрядка, когда цены высокие, что сглаживает колебания предложения и цен.
Моделирование исследований показывает, что участие хранилищ в рынках реального времени и на сутки вперед снижает волатильность цен на электроэнергию и выбросы, подтверждая роль хранилищ в балансировании спроса и предложения.
Вспомогательные услуги, такие как регулирование частоты и оперативное резервирование, поддерживаемые хранилищем, напрямую решают проблемы колебаний мощности и вносят значительный вклад в доход от хранения.
Численный анализ систем буферных аккумуляторов в гибридных установках возобновляемой энергии показывает, что передовые стратегии управления энергией, такие как выпуклая оптимизация, позволяют аккумуляторам циклироваться чаще и эффективнее. Такой подход увеличивает внутреннюю норму прибыли и повышает экономическую эффективность инвестиций в системы накопления энергии. Оптимизируя ёмкость и распределение энергии, вы можете максимально эффективно использовать резервный аккумулятор и поддерживать полноценный электропривод как в стационарных, так и в мобильных приложениях.
1.2 Стабилизация напряжения
Стабилизация напряжения — ещё одно важное преимущество использования буферных аккумуляторов в качестве резервного источника питания. Колебания напряжения могут повредить чувствительное оборудование и нарушить работу. Буферные аккумуляторы помогают поддерживать стабильное напряжение, поглощая избыточную энергию при скачках напряжения и отдавая её при падениях. Эта функция жизненно важна для зарядных станций электромобилей, установок возобновляемой энергетики и систем промышленной автоматизации.
Детальное экспериментальное исследование показало, что буферные батареи стабилизируют напряжение во время прерывистых циклов разряда. модель кинетической батареи объясняет, как внутренние процессы переноса заряда позволяют аккумулятору восстанавливаться и поддерживать стабильное напряжение даже при переменных нагрузках. Например, система литий-ионных аккумуляторов Siemens Siestorage смягчает кратковременные колебания выработки возобновляемой энергии и стабилизирует напряжение сети при резких изменениях солнечной энергии. Эта система обеспечивает контролируемый перезапуск сети после отключений электроэнергии, подтверждая эффективность буферных аккумуляторов в реальных электроустановках.
Наконечник: Используйте буферные батареи с улучшенной балансировкой ячеек и мониторингом высокого разрешения для достижения точной регулировки напряжения и продления срока службы батарей.
Метрика / Контрольный показатель | Описание | Влияние на регулировку напряжения/буферизацию батареи |
|---|---|---|
Лучший в отрасли показатель LTME 1.5 мВ в ADBMS6815, почти в 2 раза лучше предыдущих эталонных показателей | Повышает точность оценки уровня заряда батареи, обеспечивая более эффективную регулировку напряжения и увеличенный запас хода электромобиля | |
Регулировка нагрузки и линии (обратноходовой преобразователь LT8316) | Жесткая регулировка достигается без использования оптопары, пиковая эффективность составляет 91%. | Повышает стабильность напряжения и упрощает конструкцию изолированного преобразователя |
Измерение тока без сердечника с помощью датчиков AMR | Высокая пропускная способность, точное измерение тока без магнитного сердечника, использование кольцевой архитектуры датчиков AMR | Обеспечивает лучшее управление инвертором и регулирование нагрузки, косвенно улучшая регулировку напряжения за счет буферизации аккумулятора |
Разрешение АЦП и избыточная дискретизация (ADBMS6815) | Два 16-битных сигма-дельта АЦП с программируемыми коэффициентами передискретизации (от 26 Гц до 27 кГц) | Обеспечивает точное измерение напряжения ячеек, способствуя точному регулированию уровня заряда и напряжения |
Возможность балансировки ячеек (ADBMS6815) | Интегрированная балансировка ячеек 300 мА, устраняющая необходимость во внешних переключателях разряда | Улучшает состояние аккумулятора и равномерность напряжения между ячейками |
Стабилизация напряжения обеспечивает практические преимущества, такие как коррекция качества электроэнергии, предотвращение просадок напряжения и повышение предсказуемости системы. Управление энергопотреблением с помощью буферных аккумуляторов позволяет снизить расходы на электроэнергию на 20–30% за счет сглаживания пиковых нагрузок и увеличить время работы аккумуляторов сверх ограничений, установленных традиционными ИБП. Эти усовершенствования поддерживают полноценный электропривод электромобилей и повышают надежность вашей электроинфраструктуры.
1.3 Управление нагрузкой
Управление нагрузкой крайне важно для предотвращения перегрузок системы и обеспечения бесперебойной подачи электроэнергии. Использование аккумуляторной батареи в качестве буфера сглаживает резкие изменения нагрузки и защищает электросистемы от кратковременных перебоев. Буферные батареи обеспечивают питание нагрузки во время кратковременных отключений или когда основной источник не может удовлетворить пиковый спрос. Этот эффект буфера мощности критически важен для критически важной инфраструктуры, например, ретрансляторов сотовой связи, где даже прерывание питания длительностью 10–20 мс может привести к сбоям в работе системы.
В блоге TDK-Lambda рассказывается о том, как буферные батареи увеличивают время работы источников питания, поддерживая напряжение и мощность при кратковременных перебоях в подаче переменного тока. Этот буферный эффект обеспечивает стабильную работу и безопасное отключение даже при сбоях в подаче основного питания. В сетях зарядки электромобилей динамическое управление нагрузкой (DLM) в сочетании с буферными батареями интеллектуально распределяет доступную мощность между несколькими зарядными устройствами. DLM отслеживает потребление энергии в режиме реального времени, регулирует уровни заряда и предотвращает перегрузки, накапливая избыточную энергию и отдавая её в часы пик.
Система динамического управления нагрузкой (DLM) распределяет электрическую мощность между несколькими зарядными устройствами электромобиля, предотвращая перегрузки.
DLM предотвращает внезапные скачки спроса на электроэнергию за счет распределения мощности в режиме реального времени, гарантируя, что общее потребление останется в безопасных пределах.
Система определяет приоритетность необходимости зарядки, позволяя критически важным транспортным средствам заряжаться в первую очередь, задерживая менее приоритетные, тем самым эффективно управляя нагрузкой.
DLM позволяет избежать дорогостоящей модернизации электроэнергетической инфраструктуры за счет максимального использования существующей мощности с помощью интеллектуального распределения электроэнергии.
Интеграция с системами управления энергопотреблением зданий (BEMS) гарантирует, что зарядка электромобиля не помешает другим критически важным электрическим нагрузкам.
Сочетание DLM с буферными батареями позволяет накапливать избыточную электроэнергию и использовать ее в часы пик, что еще больше снижает зависимость от сети и предотвращает перегрузки.
Сочетание буферных аккумуляторов с передовыми системами управления энергопотреблением обеспечивает повышенную стабильность сети, снижение затрат на электроэнергию и повышение устойчивости. Эти решения поддерживают полный электропривод электромобилей, обеспечивают рекуперативное торможение и оптимизируют ёмкость накопителей энергии как для стационарных, так и для мобильных устройств.
Примечание: Чтобы максимально продлить срок службы и производительность буферных аккумуляторов, всегда следите за общим зарядом, избегайте глубоких разрядов и выбирайте тип аккумулятора, соответствующий вашим потребностям. Аккумуляторы глубокого разряда лучше всего подходят для устройств, требующих частой зарядки, например, для систем хранения возобновляемой энергии или гибридных транспортных средств.
Часть 2: Применение буферных хранилищ энергии
1.1 Промышленные и коммерческие варианты использования
Вы видите, как системы буферизации энергии меняют ваш подход к управлению энергией. промышленность и в коммерческих целях. На зарядных станциях для электромобилей буферный блок накапливает энергию в часы пониженной нагрузки и выдает ее при пиках спроса. Такой подход снижает нагрузку на сеть и обеспечивает быструю и надежную зарядку каждого транспортного средства. Многие компании используют буферные аккумуляторы для сглаживания выработки возобновляемой энергии, повышая надежность солнечной и ветровой энергии для заводов и офисов. Например, в проектах в США, Германии и Японии аккумуляторы электромобилей, бывшие в употреблении, используются в качестве буферов для хранения возобновляемой энергии, сглаживания пиковых нагрузок и резервного питания. Эти системы варьируются от От 60 кВт·ч для малого бизнеса до более 10 МВт·ч для крупных промышленных объектов.
Вы также получаете выгоду от решений по резервному электропитанию в критически важной инфраструктуре. Больницы, центры обработки данных и вышки сотовой связи используют буферные аккумуляторы для поддержания электроснабжения во время отключений или внезапных скачков напряжения. Интеграция накопителей энергии с вашими электросистемами позволяет защитить чувствительное оборудование и избежать дорогостоящих простоев.
Параметр | Аккумуляторы | Конденсаторы | Суперконденсаторы (ультраконденсаторы) |
|---|---|---|---|
Жизненный цикл | ~ 500 часов | 1,000 до 10,000 часов | до 1,000,000 циклов |
Время зарядки | 10 - минуты 60 | Очень быстро (секунды) | 1-10 секунд |
Рабочая Температура | От -20 до 60 ° C | До 105 ° C | От -40 до 100 ° C |
Плотность энергии | Высокий | Низкий | От среднего до высокого |
Удельная мощность | Низкий | Высокий | Очень высоко |
Наши преимущества | Стабильное напряжение, низкая стоимость | Быстрая зарядка/разрядка | Очень длительный срок службы, быстрая зарядка, высокая плотность мощности |
Недостатки бонуса без депозита | Ограниченный циклический ресурс, более медленная зарядка | Низкая емкость хранения энергии, более короткий срок службы | Более высокая стоимость, меньшая энергоемкость по сравнению с батареями |
Типичные области применения | Буферы хранения энергии | Кратковременное электропитание | Сбор энергии, беспроводные сенсорные сети, системы возобновляемой энергии |
Сравнительные исследования показать, что, хотя суперконденсаторы обеспечивают быструю зарядку и длительный срок службы, аккумуляторы обеспечивают более высокую плотность энергии, что делает их идеальными для систем буферизации питания, требующих бесперебойной подачи энергии. Вы выбираете подходящую технологию, исходя из своих энергетических потребностей и эксплуатационных приоритетов.
1.2 Эффективность и обслуживание
Использование буферных систем питания значительно повышает эффективность и экономит расходы на обслуживание. Например, система PowerHive снижает расходы на электроэнергию за счёт снижения пиковых нагрузок и общего энергопотребления. Вы также экономите на трудозатратах, поскольку автоматизированное управление буферными системами питания снижает необходимость ручного обслуживания аккумуляторов. Оптимизация использования ресурсов и повышение эффективности использования аккумуляторов дополнительно повышают окупаемость инвестиций.
Следуя передовым практикам, таким как регулярное тестирование, мониторинг общего заряда и предотвращение глубоких разрядов, вы продлеваете срок службы буферных аккумуляторов. Исследования показывают, что аккумуляторы электромобилей, управляемые с помощью этих стратегий, изнашиваются медленнее и служат дольше, чем аккумуляторы традиционных автомобилей. Передовые методы контроля, такие как экстремум в поисках контроля, помогут вам оптимизировать эффективность хранения энергии и срок службы батареи, регулируя скорость разряда в режиме реального времени.
Наконечник: Планируйте регулярные проверки и используйте интеллектуальные инструменты мониторинга, чтобы максимально повысить производительность и надежность ваших буферных накопителей энергии. Такой подход гарантирует бесперебойную подачу электроэнергии вашей системой накопления энергии и поддерживает работу вашего парка электромобилей или объекта.
Использование аккумулятора в качестве буфера в электрических системах повышает надёжность, эффективность и защиту системы. Эксперты рекомендуют интеграцию аккумуляторов для возобновляемой энергии и стабильности сети.
Решения на основе литий-ионных аккумуляторов удовлетворяют потребности в большой мощности.
Оценки системы показывают, что буферные батареи помогают управлять спросом и предотвращать перебои в электроснабжении.
FAQ
1. В чем основное преимущество использования аккумулятора в качестве буфера?
Вы получаете стабильную подачу электроэнергии. Буферные аккумуляторы помогают предотвратить отключения электроэнергии и защитить чувствительное оборудование от колебаний напряжения.
2. Как выбрать правильный тип батареи для буферных применений?
Для частой зарядки/разрядки выбираются аккумуляторы глубокого разряда. Для резервного использования выбирают стационарные или стартерные аккумуляторы. Всегда подбирайте тип аккумулятора в соответствии с потребностями вашей системы.
3. Могут ли буферные батареи снизить ваши расходы на электроэнергию?
Да, буферные батареи позволяют хранить энергию в часы пониженной нагрузки.
В часы пик вы высвобождаете накопленную энергию.
Эта стратегия поможет вам снизить счета за электроэнергию.
