ส่วนประกอบของระบบกักเก็บพลังงานแบตเตอรี่มีอะไรบ้าง

ระบบกักเก็บพลังงานแบตเตอรี่ลิเธียมเป็นผลิตภัณฑ์ที่ครอบคลุมหลายสาขาวิชา โดยนำเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้อง ได้แก่ ไฟฟ้าเคมี อุณหพลศาสตร์ กลศาสตร์ และอิเล็กทรอนิกส์มาประยุกต์ใช้ กล่าวโดยสรุปคือ ระบบกักเก็บพลังงานเป็นผลิตภัณฑ์ที่ดูดซับ กักเก็บ และปลดปล่อยพลังงานในรูปของไฟฟ้า ระบบกักเก็บพลังงานแบตเตอรี่ประกอบด้วยระบบแบตเตอรี่ ระบบแปลงสัญญาณ PCS ระบบจัดการแบตเตอรี่ BMS ระบบจัดการพลังงาน EMS ระบบตรวจสอบ และอื่นๆ ต่อไปนี้คือรายละเอียดเกี่ยวกับส่วนประกอบต่างๆ ของระบบกักเก็บพลังงาน

ในการวิเคราะห์กระบวนการกักเก็บพลังงาน วัตถุหรือช่วงพื้นที่บางอย่างที่วาดขึ้นเพื่อระบุวัตถุวิจัยเรียกว่าระบบกักเก็บพลังงาน ซึ่งประกอบด้วยพลังงานและวัสดุเข้าและออก อุปกรณ์แปลงและกักเก็บพลังงาน ระบบกักเก็บพลังงานมักประกอบด้วยพลังงานหลายชนิด อุปกรณ์หลายชนิด สารหลายชนิด และกระบวนการหลายชนิด ระบบกักเก็บพลังงานเป็นระบบพลังงานที่ซับซ้อนซึ่งเปลี่ยนแปลงไปตามกาลเวลา และจำเป็นต้องมีตัวบ่งชี้หลายตัวเพื่ออธิบายประสิทธิภาพ ตัวบ่งชี้การประเมินที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่ ความหนาแน่นของพลังงานในการกักเก็บพลังงาน พลังงานในการกักเก็บพลังงาน ประสิทธิภาพในการกักเก็บพลังงาน ราคาในการกักเก็บพลังงาน และผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม

ระบบกักเก็บพลังงานประกอบด้วยระบบแบตเตอรี่ ระบบแปลง PCS ระบบหม้อแปลงกล่อง (ถ้ามี) ระบบหม้อแปลงสถานี (ถ้ามี) ระบบการจัดการพลังงานและระบบตรวจสอบ (ระบบ SCADA) สายเคเบิลหลักและรอง เป็นต้น

(1) ระบบแบตเตอรี่

เป็นที่ทราบกันดีว่าวิธีการกักเก็บพลังงานในปัจจุบันแบ่งออกเป็นสามประเภทหลักๆ ได้แก่ การกักเก็บพลังงานทางกายภาพ (การกักเก็บพลังงานแบบสูบ, การกักเก็บพลังงานแบบอากาศอัด, การกักเก็บพลังงานแบบมู่เล่ ฯลฯ), การกักเก็บพลังงานทางเคมี (แบตเตอรี่ตะกั่ว-กรด, แบตเตอรี่แบบรีดอกซ์, แบตเตอรี่โซเดียม-กำมะถัน, แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน) และการกักเก็บพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้า เนื่องจากสถานการณ์ทางเศรษฐกิจและการประยุกต์ใช้ การกักเก็บพลังงานทางเคมีจึงเป็นที่นิยมใช้มากที่สุด ยกเว้นการกักเก็บพลังงานแบบสูบ จากมุมมองของตลาดทั้งในและต่างประเทศ การนำลิเธียมไอออนมาใช้ในการกักเก็บพลังงานทางเคมีมีมากขึ้น

(2) ระบบแปลง PCS

ตัวแปลงพลังงานแบบสองทิศทางสำหรับกักเก็บพลังงานเรียกว่า PCS ตัวแปลงพลังงานสามารถแปลงกระแสไฟฟ้าสลับ (AC) และกระแสตรง (DC) ระหว่างแบตเตอรี่และโครงข่ายไฟฟ้า การไหลของพลังงานแบบสองทิศทางระหว่างทั้งสองระบบ และจัดการการชาร์จและคายประจุของระบบแบตเตอรี่และการวัดโหลดเครือข่ายผ่านกลยุทธ์การควบคุม การติดตามพลังงาน การควบคุมการชาร์จและคายประจุของระบบกักเก็บพลังงานแบตเตอรี่ และการควบคุมแรงดันไฟฟ้าของโครงข่ายไฟฟ้าทั้งในโหมดปกติและโหมดเกาะ มีประสิทธิภาพการแปลงพลังงานสูง ช่วงแรงดันไฟฟ้าขาเข้ากว้าง การสลับเปิด-ปิดโครงข่ายไฟฟ้าที่รวดเร็ว และการบำรุงรักษาที่สะดวก พร้อมฟังก์ชันการป้องกันที่สมบูรณ์แบบ เช่น การป้องกันเกาะ การป้องกันแรงดันไฟฟ้าเกิน DC และการควบคุมแรงดันต่ำ (อุปกรณ์เสริม) ตอบสนองความต้องการในการผสานรวมระบบและการทำงานนอกโครงข่ายไฟฟ้า

(3) ระบบเปลี่ยนกล่อง (ถ้ามี)

หากใช้ระบบไฟฟ้าแรงสูง (6kV, 10kV, 20kV, 35kV ฯลฯ) ที่เชื่อมต่อกับกริด จำเป็นต้องใช้หม้อแปลงไฟฟ้าแบบกล่องเพื่อให้งานเพิ่มแรงดันเสร็จสมบูรณ์ เพื่อลดสัญญาณรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าและผลกระทบจากการหมุนเวียนระหว่างสองสาขา ระบบหม้อแปลงไฟฟ้าแบบกล่องจึงใช้หม้อแปลงไฟฟ้าแบบแยกส่วนคู่ พารามิเตอร์อื่นๆ ไม่มีความแตกต่างกันมากนักระหว่างพลังงานลมและพลังงานแสงอาทิตย์

(4) ระบบสถานีย่อย (ถ้ามี)

จ่ายไฟฟ้ากระแสสลับ (AC) ให้กับอุปกรณ์ในสถานีย่อย เช่น ระบบแสงสว่าง ระบบปรับอากาศ ระบบบำรุงรักษา ระบบป้องกันไฟฟ้า มอเตอร์กักเก็บพลังงานในสวิตช์เกียร์แรงดันสูง ระบบกักเก็บพลังงานสวิตช์ แหล่งจ่ายไฟฟ้าสำหรับที่พักอาศัยและที่ทำงาน ฯลฯ ที่ต้องการพลังงานไฟฟ้าใช้งาน ตัวอย่างเช่น หากสถานีย่อยเป็นโรงไฟฟ้าพลังงานลมและพลังงานแสงอาทิตย์แบบผสมผสานพลังงานหลายรูปแบบ ก็สามารถใช้ระบบหม้อแปลงไฟฟ้าของสถานีย่อยร่วมกับพลังงานลมหรือพลังงานแสงอาทิตย์ได้ ขณะเดียวกัน ให้เลือกกำลังการผลิตไฟฟ้าแปรผันที่เหมาะสมกับโหลดไฟฟ้าของสถานีย่อย

(5) สายเคเบิล (หลักและรอง)

สายไฟหุ้มฉนวน XLPE ทนไฟ AC รุ่น ZR-YJV22 หรือ ZR-YJV23 มีความแข็งแรงเชิงกลสูง ทนทานต่อแรงกดจากสภาพแวดล้อมได้ดี มีประสิทธิภาพทางไฟฟ้าที่ดีเยี่ยม ทนต่อการกัดกร่อนของสารเคมี น้ำหนักเบา โครงสร้างเรียบง่าย และใช้งานได้สะดวก ผลิตภัณฑ์นี้เหมาะสำหรับสายส่งและสายจำหน่ายไฟฟ้าที่มีแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับ 35 กิโลโวลต์หรือต่ำกว่า

สายควบคุม ZR-RVVP สายเคเบิลหน่วงไฟ ปลอดฮาโลเจน ลดควันไฟ ไม่เพียงแต่มีคุณสมบัติหน่วงไฟเท่านั้น แต่ยังมีควันน้อยและไม่เป็นอันตราย (มีพิษและกัดกร่อนน้อยกว่า) เหมาะสำหรับสายเคเบิลหน่วงไฟ สถานที่ที่มีข้อกำหนดพิเศษด้านความหนาแน่นและดัชนีความเป็นพิษ

(6) ระบบจัดการแบตเตอรี่ BMS, ระบบจัดการพลังงาน EMS

ระบบจัดการแบตเตอรี่ BMS ทำหน้าที่หลักในการป้องกันการชาร์จและการคายประจุของชุดแบตเตอรี่ เมื่อชาร์จเต็มแล้ว ระบบจะรับประกันว่าความต่างศักย์ระหว่างเซลล์แต่ละเซลล์จะน้อยกว่าค่าที่ตั้งไว้ ทำให้การชาร์จแต่ละเซลล์ในชุดแบตเตอรี่มีปริมาณเท่ากัน และเพิ่มประสิทธิภาพการชาร์จในโหมดการชาร์จแบบอนุกรมได้อย่างมีประสิทธิภาพ ขณะเดียวกัน ระบบจะตรวจจับสถานะแรงดันไฟเกิน แรงดันไฟต่ำ กระแสเกิน ไฟฟ้าลัดวงจร และอุณหภูมิเกินของแบตเตอรี่แต่ละก้อนในชุดแบตเตอรี่ เพื่อปกป้องและยืดอายุการใช้งานของแบตเตอรี่ ระบบ BMS มาพร้อมกับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนแบบครบชุด

ระบบจัดการพลังงาน EMS ทำหน้าที่หลักในการติดตามข้อมูลสถานะการทำงานของโรงไฟฟ้าแบบเรียลไทม์ ซึ่งรวมถึงกราฟแสดงกำลังไฟฟ้าของระบบ แรงดันแบตเตอรี่ และอุณหภูมิ ข้อมูลกำลังไฟฟ้าที่ประมวลผลสะสม และข้อมูลการตรวจสอบอื่นๆ ที่ตกลงกันไว้ นอกจากนี้ ยังสามารถติดตั้งซอฟต์แวร์ตรวจสอบระยะไกลบนเซิร์ฟเวอร์เพื่อควบคุมและดาวน์โหลดข้อมูลจากระยะไกล รวมถึงแจ้งเตือนแบบเรียลไทม์และส่งข้อมูลไปยังโทรศัพท์มือถือที่กำหนด

(7) ระบบตรวจสอบและอุปกรณ์ระบบการเข้าถึงที่เกี่ยวข้อง

ฟังก์ชันพื้นฐานของระบบตรวจสอบการกักเก็บพลังงานแบตเตอรี่ ได้แก่ ฟังก์ชันการตรวจสอบการวัด ฟังก์ชันการประมวลผลข้อมูล ฟังก์ชันการวิเคราะห์และสถิติ ฟังก์ชันการควบคุมการทำงาน ฟังก์ชันการเตือนเหตุการณ์ ฟังก์ชันการจัดการการป้องกัน ฟังก์ชันอินเทอร์เฟซระหว่างคนกับเครื่องจักร ฟังก์ชันการเรียกคืนอุบัติเหตุและการย้อนกลับประวัติ ฟังก์ชันการจัดการข้อมูลประวัติ ฟังก์ชันการควบคุมทางไกลและการส่งต่อ และฟังก์ชันการบำรุงรักษาระบบ

อุปกรณ์ที่เชื่อมต่อกับระบบถือเป็นส่วนสำคัญของระบบตรวจสอบทั้งหมด เนื่องจากสภาพโครงสร้างโครงข่ายไฟฟ้าที่แตกต่างกันในแต่ละพื้นที่ อุปกรณ์ที่จำเป็นต่อการสร้างระบบการเข้าถึงจึงไม่เหมือนกัน อย่างไรก็ตาม ตามข้อกำหนดของมาตรฐานแห่งชาติ GB และมาตรฐานอุตสาหกรรม DL อุปกรณ์เหล่านี้ยังคงพบได้ทั่วไป

จำเป็นต้องมีการตรวจสอบฮาร์มอนิก ความผันผวนของแรงดันไฟฟ้า การกระพริบ และตัวบ่งชี้คุณภาพไฟฟ้าอื่นๆ ของระบบกักเก็บพลังงานที่เชื่อมต่อกับจุดเชื่อมต่อสาธารณะ และต้องมีอุปกรณ์คุณภาพไฟฟ้าเพื่อตรวจสอบและส่งกลับไปยังบริษัทไฟฟ้า

การกำหนดค่าและการตั้งค่าระบบป้องกันระบบกักเก็บพลังงานควรสอดคล้องกับอุปกรณ์ป้องกันทางฝั่งกริด และควรประสานงานกับกลยุทธ์การปิดฝั่งกริด จำเป็นต้องมีอุปกรณ์อัตโนมัติเพื่อความปลอดภัยเพื่อประกอบเป็น “สามสายส่งไฟ” ของบริษัทกริด

ระบบกักเก็บพลังงานควรติดตั้งอุปกรณ์วัดพลังงานไฟฟ้า และควรติดตั้งที่ด้านทางออกของระบบกักเก็บพลังงานหรือที่จุดเชื่อมต่อสาธารณะ

ระบบกักเก็บพลังงานเชื่อมต่อกับโครงข่ายไฟฟ้า และอุปกรณ์ที่จำเป็นในการตอบสนองความต้องการการจัดส่งของโครงข่ายไฟฟ้าคือเครือข่ายข้อมูลการจัดส่งไฟฟ้าและอุปกรณ์รักษาความปลอดภัยรอง

สรุป: องค์ประกอบของระบบกักเก็บพลังงานจะแตกต่างกันไปตามลักษณะของโครงการ หากใช้ร่วมกับพลังงานแสงอาทิตย์หรือพลังงานลม ไม่จำเป็นต้องติดตั้งระบบหม้อแปลงไฟฟ้าแยกต่างหาก หากเชื่อมต่อกับโครงข่ายไฟฟ้าแรงดันต่ำ ระบบหม้อแปลงไฟฟ้าแบบกล่องจะไม่มีส่วนเกี่ยวข้อง รายงานการเข้าถึง (การอนุมัติ) ที่แตกต่างกันจะนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงอุปกรณ์ระบบตรวจสอบทั้งหมด