ระบบกักเก็บพลังงานแบตเตอรี่ในระบบโฟโตโวลตาอิกมีการใช้งานและโครงสร้างองค์ประกอบอะไรบ้าง

ด้วยความก้าวหน้าของเทคโนโลยีโฟโตโวลตาอิกส์ ระบบผลิตไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์จึงสามารถเชื่อมต่อเข้ากับโครงข่ายไฟฟ้าได้โดยตรง อย่างไรก็ตาม การเชื่อมต่อโครงข่ายไฟฟ้าโฟโตโวลตาอิกส์โดยไม่มีระบบกักเก็บพลังงานอาจส่งผลเสียต่อคุณภาพไฟฟ้าและตารางการทำงาน ดังนั้นจึงจำเป็นต้องกำหนดค่าอุปกรณ์กักเก็บพลังงาน วันนี้เราจะมาพูดถึงการใช้งานและความสำคัญของระบบกักเก็บพลังงานด้วยแบตเตอรี่ในระบบโฟโตโวลตาอิกส์

• ระบบมีเสถียรภาพ

ในระบบผลิตไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ กราฟกำลังไฟฟ้าและกราฟโหลดของกำลังไฟฟ้าที่ผลิตได้จากโซลาร์เซลล์มีความแตกต่างกันอย่างมาก และทั้งสองกราฟมีความผันผวนที่ไม่คาดคิด อย่างไรก็ตาม หากพลังงานถูกเก็บไว้ในระบบกักเก็บพลังงาน หรือพลังงานถูกสำรองไว้ผ่านระบบกักเก็บพลังงาน ระบบผลิตไฟฟ้าโซลาร์เซลล์จะสามารถผลิตพลังงานไฟฟ้าได้อย่างมีเสถียรภาพและทำงานได้อย่างเสถียร แม้ในกรณีที่เกิดความผันผวนอย่างรุนแรง

• พลังงานสำรอง

เมื่อระบบผลิตไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ทำงานผิดปกติ พลังงานไฟฟ้าในระบบกักเก็บพลังงานอาจมีบทบาทในภาวะฉุกเฉินและช่วงเปลี่ยนผ่าน หากแผงแบตเตอรี่ไม่สามารถผลิตไฟฟ้าได้ในเวลากลางคืนหรือในวันที่ฝนตก ระบบกักเก็บพลังงานจากแบตเตอรี่สามารถทำหน้าที่เป็นแหล่งสำรองและช่วงเปลี่ยนผ่านฉุกเฉินได้ โดยความจุในการกักเก็บพลังงานจะขึ้นอยู่กับความต้องการของโหลด

• คุณภาพที่เชื่อถือได้

เมื่อแรงดันโหลดมีค่าพีคสูง แรงดันตก หรือระบบไฟฟ้าผันผวนอย่างมากเนื่องจากการรบกวนจากภายนอก ระบบกักเก็บพลังงานสามารถป้องกันผลกระทบต่อระบบผลิตไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ และรับรองความน่าเชื่อถือและคุณภาพเอาต์พุตของระบบผลิตไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ได้

ระบบกักเก็บพลังงานประกอบด้วยแบตเตอรี่ ส่วนประกอบไฟฟ้า กลไกรองรับ ระบบทำความร้อนและความเย็น (ระบบการจัดการความร้อน) ตัวแปลงพลังงานกักเก็บแบบสองทิศทาง (PCS) ระบบการจัดการพลังงาน (EMS) และระบบจัดการแบตเตอรี่ (BMS) แบตเตอรี่จะถูกจัดเรียง เชื่อมต่อ และประกอบเข้าด้วยกันเป็นโมดูลแบตเตอรี่ จากนั้นจึงยึดติดและประกอบเข้ากับตู้พร้อมกับส่วนประกอบอื่นๆ เพื่อสร้างเป็นตู้แบตเตอรี่ ต่อไปนี้คือส่วนประกอบสำคัญที่เราจะแนะนำ

• แบตเตอรี่

แบตเตอรี่ชนิดพลังงานที่ใช้ในระบบกักเก็บพลังงานนั้นแตกต่างจากแบตเตอรี่ชนิดกำลังไฟฟ้า หากเรายกตัวอย่างนักกีฬามืออาชีพ แบตเตอรี่ชนิดกำลังไฟฟ้าเปรียบเสมือนนักวิ่งระยะสั้น มีพลังระเบิดสูงและสามารถปล่อยพลังงานสูงได้ในเวลาอันสั้น ในขณะที่แบตเตอรี่ชนิดพลังงานเปรียบเสมือนนักวิ่งมาราธอน มีความหนาแน่นของพลังงานสูง และสามารถใช้งานได้ยาวนานขึ้นต่อการชาร์จเพียงครั้งเดียว คุณสมบัติอีกประการหนึ่งของแบตเตอรี่ชนิดพลังงานคืออายุการใช้งานที่ยาวนาน ซึ่งสำคัญอย่างยิ่งต่อระบบกักเก็บพลังงาน การกำจัดความแตกต่างของค่าสูงสุดระหว่างกลางวันและกลางคืนคือสถานการณ์การใช้งานหลักของระบบกักเก็บพลังงาน และระยะเวลาการใช้งานของผลิตภัณฑ์ส่งผลโดยตรงต่อรายได้ของโครงการ

• การจัดการความร้อน

หากเปรียบเทียบแบตเตอรี่กับโครงสร้างระบบกักเก็บพลังงาน ระบบจัดการความร้อนก็เปรียบเสมือน “เสื้อผ้า” ของระบบกักเก็บพลังงาน แบตเตอรี่ก็เช่นเดียวกับมนุษย์ที่ต้องอยู่ในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิเหมาะสม (23-25°C) เพื่อให้ทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ หากอุณหภูมิการทำงานของแบตเตอรี่สูงกว่า 50°C อายุการใช้งานของแบตเตอรี่จะลดลงอย่างรวดเร็ว เมื่ออุณหภูมิต่ำกว่า -10°C แบตเตอรี่จะเข้าสู่โหมด “ไฮเบอร์เนต” และไม่สามารถทำงานได้ตามปกติ

จากประสิทธิภาพที่แตกต่างกันของแบตเตอรี่เมื่อเผชิญกับอุณหภูมิสูงและอุณหภูมิต่ำ จะเห็นได้ว่าอายุการใช้งานและความปลอดภัยของระบบกักเก็บพลังงานในสภาวะอุณหภูมิสูงจะได้รับผลกระทบอย่างมาก ในขณะที่ระบบกักเก็บพลังงานในสภาวะอุณหภูมิต่ำจะได้รับผลกระทบอย่างสิ้นเชิง บทบาทของการจัดการความร้อนคือการทำให้ระบบกักเก็บพลังงานมีอุณหภูมิที่สบายตามอุณหภูมิแวดล้อม เพื่อให้ระบบโดยรวมสามารถ "ยืดอายุการใช้งาน" ได้

• ระบบจัดการแบตเตอรี่ (BMS)

ระบบจัดการแบตเตอรี่ถือเป็นผู้ควบคุมระบบแบตเตอรี่ เป็นตัวเชื่อมโยงระหว่างแบตเตอรี่และผู้ใช้งาน หลักๆ แล้วคือการปรับปรุงอัตราการใช้แบตเตอรี่และป้องกันไม่ให้แบตเตอรี่ชาร์จมากเกินไปหรือคายประจุมากเกินไป ระบบนี้สามารถอนุมานสถานะการชาร์จ (SOC) ของระบบ การเริ่มต้นและหยุดการทำงานของระบบจัดการความร้อน การตรวจจับฉนวนของระบบ และความสมดุลระหว่างแบตเตอรี่ ระบบ BMS ควรยึดถือความปลอดภัยเป็นจุดประสงค์ในการออกแบบดั้งเดิม ปฏิบัติตามหลักการ “ป้องกันก่อน ควบคุมได้” และแก้ไขปัญหาการควบคุมความปลอดภัยของระบบแบตเตอรี่สำรองพลังงานอย่างเป็นระบบ

• ตัวแปลงพลังงานแบบสองทิศทาง (PCS)

ในความเป็นจริงแล้ว เครื่องแปลงพลังงานสำรองนั้นพบเห็นได้ทั่วไปในชีวิตประจำวัน หน้าที่ของเครื่องชาร์จโทรศัพท์มือถือคือการแปลงกระแสไฟฟ้ากระแสสลับ 220 โวลต์ จากปลั๊กไฟบ้าน เป็นกระแสไฟฟ้ากระแสตรง 5-10 โวลต์ ที่แบตเตอรี่โทรศัพท์มือถือต้องการ ซึ่งสอดคล้องกับรูปแบบที่ระบบกักเก็บพลังงานแปลงกระแสไฟฟ้ากระแสสลับเป็นกระแสไฟฟ้ากระแสตรงที่แบตเตอรี่สแต็กต้องการในระหว่างการชาร์จ

PCS ในระบบกักเก็บพลังงานอาจเข้าใจได้ว่าเป็นเครื่องชาร์จขนาดใหญ่ แต่แตกต่างจากเครื่องชาร์จโทรศัพท์มือถือตรงที่ PCS เป็นแบบสองทิศทาง PCS สองทางทำหน้าที่เป็นสะพานเชื่อมระหว่างสแต็กแบตเตอรี่และฝั่งกริด ในแง่หนึ่ง PCS จะแปลงไฟฟ้ากระแสสลับที่ฝั่งกริดเป็นไฟฟ้ากระแสตรงเพื่อชาร์จแบตเตอรี่สแต็ก และในอีกแง่หนึ่ง PCS จะแปลงไฟฟ้ากระแสตรงของสแต็กแบตเตอรี่เป็นไฟฟ้ากระแสสลับเพื่อป้อนกลับไปยังกริด

• ระบบการจัดการพลังงาน (EMS)

ระบบการจัดการพลังงานคือการรวบรวมข้อมูลของแต่ละระบบย่อยในระบบกักเก็บพลังงาน ควบคุมการทำงานของระบบทั้งหมดอย่างครอบคลุม และตัดสินใจที่เกี่ยวข้องเพื่อให้มั่นใจว่าระบบจะทำงานได้อย่างปลอดภัย EMS จะอัปโหลดข้อมูลไปยังคลาวด์และมอบเครื่องมือปฏิบัติงานให้กับผู้จัดการเบื้องหลังของผู้ปฏิบัติงาน ขณะเดียวกัน EMS ยังรับผิดชอบการโต้ตอบโดยตรงกับผู้ใช้ บุคลากรฝ่ายปฏิบัติการและบำรุงรักษาของผู้ใช้สามารถตรวจสอบสถานะการทำงานของระบบกักเก็บพลังงานแบบเรียลไทม์ผ่าน EMS เพื่อดำเนินการกำกับดูแล

ปัจจุบัน ธุรกิจและผู้ใช้ไฟฟ้าตามบ้านเรือนจำนวนมากขึ้นเรื่อยๆ สามารถใช้ระบบกักเก็บพลังงานด้วยแบตเตอรี่เพื่อให้บริการที่จำเป็นต่อการรักษาเสถียรภาพของระบบโครงข่ายไฟฟ้า หน่วยงานสาธารณูปโภคต่างๆ จะยังคงผลักดันโครงสร้างอัตราค่าไฟฟ้าที่ซับซ้อนมากขึ้น ซึ่งสะท้อนต้นทุนและผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมจากการผลิตไฟฟ้าได้แม่นยำยิ่งขึ้น และเมื่อการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศนำไปสู่สภาพอากาศเลวร้ายและไฟฟ้าดับ คุณค่าและความสำคัญของระบบกักเก็บพลังงานด้วยแบตเตอรี่ก็จะเพิ่มขึ้นอย่างมาก

นอกจากนี้ ภายใต้การส่งเสริมนโยบายของประเทศในการสนับสนุนการผลิตไฟฟ้าโซลาร์เซลล์แบบกระจายอย่างเข้มแข็ง ควรส่งเสริมการวิจัยและสาธิตการทำงานของสถานีไฟฟ้าโซลาร์เซลล์บนหลังคาที่ติดตั้งระบบกักเก็บพลังงานอย่างจริงจัง ควรสำรวจความต้องการของตลาดที่มีศักยภาพสำหรับระบบกักเก็บพลังงานชุมชน และควรสำรวจตลาดสำหรับสถานีไฟฟ้าโซลาร์เซลล์แบบกักเก็บพลังงานแบบกระจาย เพื่อให้บรรลุการพัฒนาที่ยั่งยืนของอุตสาหกรรมการกักเก็บพลังงาน