Architektur und Funktionsprinzip des Batterieenergiespeichersystems (BESS)

Mit der Entwicklung erneuerbarer Energien und dem raschen Fortschritt der globalen EnergiewendeBatterie-Energiespeichersystem (BESS) spielt in modernen Energiesystemen eine immer wichtigere RolleDurch die Einführung fortschrittlicher Lithium-Ionen-Batterietechnologie speichert BESS elektrische Energie in Batterien und verteilt sie bei Bedarf, wodurch der stabile Betrieb des Stromnetzes gewährleistet wird.Inzwischen, kann es mit Anlagen zur Erzeugung von Strom aus erneuerbaren Energien integriert werden, um ein effizienteres Energiemanagement zu erreichen.In diesem Artikel wird eine detaillierte Einführung in die grundlegende Architektur des Batteriespeichersystems und die Arbeitsprinzipien seiner wichtigsten Komponenten gegeben..

Die Struktur und der Energiefluss des BESS-Systems sind in der folgenden Abbildung dargestellt.

Das BESS besteht aus folgenden Schlüsselelementen:

1- Das Batteriepaket.

Ein Batteriepaket besteht aus mehreren Zellen, die in Serie und parallel miteinander verbunden sind (mit einem Zellspannungsbereich von 2,5 V bis 3,65 V), die für die Speicherung und Freisetzung elektrischer Energie verantwortlich sind.Um die Batterie zu erhöhen, Batteriepacks werden in Serie miteinander verbunden, um Batterie-Racks oder Batterie-Cluster (mit einer Spannung von bis zu 1500VDC) zu bilden.Batterie-Racks/Cluster sind parallel miteinander verbunden, um Batteriebehälter zu bilden (in der Regel 20 Fuß groß), mit einer Kapazität von ca. 5 MWh).

Zu den Zelltypen gehören Lithium-Ionen-Batterien, Blei-Säure-Batterien und andere Typen, und Batterien mit unterschiedlichen Leistungen werden im Allgemeinen nach spezifischen Anwendungsszenarien ausgewählt.durch die Energie von Photovoltaik-Panels zu Batterien fließt, Last und Stromnetz.

2.Batteriemanagementsystem (BMS)

Das BMS (Battery Management System) ist ein Kernsystem zur Überwachung und Verwaltung von Batterien mit einer Vielzahl von wichtigen Funktionen.Strom und Temperatur, hält das BMS die Batterie in sicheren Grenzen und verhindert so Risiken wie Überladung, Überentladung, Kurzschluss und Überhitzung.es nutzt intelligente Lade-Entladungsstrategien und Ausgleichsmanagementtechnologien, um die Batterieleistung zu optimieren und die Lebensdauer zu verlängernEs verwendet auch passive oder aktive Ausgleichstechnologien, um den "Fasseneffekt" zu beseitigen, der durch inkonsistente Leistungsniveaus zwischen einzelnen Batteriezellen verursacht wird.Das BMS kann den Ladestand (SOC) und den Zustand der Batterie (SOH) abschätzen., die eine präzise Unterstützung für den sicheren Betrieb und die Optimierung der Leistung von Batterien bietet.Das nachstehend dargestellte Blockdiagramm des BMS-Systems veranschaulicht intuitiv seine allgemeinen Funktionen und Komponenten. Für weitere Einzelheiten siehe die Stackable BMS-Lösungen auf der offiziellen Website von Infineon.

3.Leistungsumwandlungssystem (PCS)

PCS dient als Zwischenvorrichtung zwischen Energiespeicherkomponenten (z. B. großen Gleichstrombatterien) und dem Wechselstromnetz,Durchführung einer bidirektionalen Umwandlung von elektrischer Energie mit einem Betriebsprinzip, das Lade- und Entladearten umfasst.

Im Lademodus wandelt das PCS Wechselstrom aus dem Stromnetz in Gleichstrom um und speichert die elektrische Energie in Batterien.mit einem DC/DC-Wandler zur Anpassung des Gleichstroms an die Spannung und den Strom, geeignet zum Laden von Batterien, um eine effiziente Ladung der Batterie zu realisieren.

Im Entlademodus wandelt das PCS Gleichstrom aus Batterien in Wechselstrom um, um elektrische Lasten mit Strom zu versorgen oder Strom in das Stromnetz zu speisen.Ein Gleichstrom-Gleichstromwandler moduliert zunächst den Gleichstrom von Batterien auf Spannung und Strom, die den Betriebsanforderungen des Wechselrichters entsprechen, woraufhin der Gleichstrom-Wechselrichter den konditionierten Gleichstrom in Wechselstrom umwandelt.und große EnergiespeicherstationsartenEs ist in Haushalten, Unternehmen und in groß angelegten Energiespeichersystemen weit verbreitet und ist zu einem unverzichtbaren Kernbestandteil moderner Energiesysteme geworden.Die folgende Abbildung zeigt das Blockdiagramm des PCS-SystemsFür weitere Einzelheiten siehe die Einführung des Leistungsumwandlungssystems (PCS) auf der offiziellen Website von Infineon.

4.Energiemanagementsystem (EMS)

Das Energiemanagementsystem (EMS) ist ein intelligentes System zur Überwachung, Steuerung und Optimierung des Energieflusses und -verbrauchs von Energiesystemen.Das EMS erhebt Echtzeitdaten einschließlich des Zustands des Ladens und Entladens der BatterieEs verwendet Datenanalyse-Technologie, um den Betrieb des Systems zu überwachen, mögliche Probleme zu identifizieren und die Energieeffizienz zu verbessern.Das EMS kann Energiespeicheranlagen entsprechend dem Energiebedarf intelligent versenden, Strompreise, Netzbelastung und andere Bedingungen für einen effizienten Energieverbrauch.die rechtzeitig vor Anomalien wie Überladung und Überentladung der Batterie warnen kann, und unterstützt die Fernsteuerung und den Anschlussschutz, um den sicheren Betrieb des Systems zu gewährleisten.Die EMS-Überwachungsplattform kann eine C/S (Client/Server) oder B/S (Browser/Server) Architektur übernehmen.Die folgende Abbildung zeigt das Topologiendiagramm des EMS-Systems eines Energiespeicherkraftwerks und die Überwachungsplattform des EMS für die Energiespeicherung.Darstellung der Gesamtsystemarchitektur sowie der detaillierten Energieströme und -management.

5.Hilfssystem

Das Hilfssystem des Energiespeichersystems ist der Schlüssel zum sicheren und stabilen Betrieb des Systems und umfasst folgende Komponenten:Das Temperaturregelungssystem steuert die Batterie-Temperatur effizient durch Luftkühlung oder Flüssigkeitskühlung, um zu verhindern, dass Überhitzung oder Unterkühlung die Leistung und Lebensdauer der Batterie beeinträchtigen. Das Brandschutzsystem ist mit Brandmelder und automatischen Feuerlöschgeräten (wie Heptafluorpropan,Gas- und Trockenpulverfeuerlöscher) um schnell auf mögliche Brandgefahren zu reagieren und die Betriebssicherheit zu gewährleisten.Das Stromverteilerschrank übernimmt Stromverteilungs- und Schaltkreisschutzfunktionen, um Ausrüstungsschäden durch Fehler zu vermeiden.Die Kombinationsschranke sammelt elektrische Energie aus Batteriemodule und leitet sie an die Leistungsumwandlungsanlage weiterDiese Hilfsuntersysteme arbeiten koordiniert zusammen, um eine effiziente,sicherer und stabiler Betrieb des Energiespeichersystems unter verschiedenen Bedingungen.

Das Batterie-Energiespeichersystem (BESS) ermöglicht eine effiziente Energiespeicherung, eine intelligente Planung und ein sicheres Energiemanagement durch den koordinierten Betrieb von Batteriepacks, BMS, PCS,EMS und HilfssystemeWährend es den stabilen Betrieb des Stromnetzes unterstützt, ist BESS tief mit erneuerbaren Energien integriert.Unterstützung der Verbesserung der Energieeffizienz und Förderung der globalen Energiewende, und wird auch in Zukunft eine wichtige Rolle im Energiesystem spielen.