ระบบจัดเก็บพลังงานแบตเตอรี่ทำงานอย่างไร

ระบบจัดเก็บพลังงานแบตเตอรี่ หรือที่รู้จักกันทั่วไปในชื่อ BESS ใช้ธนาคารแบตเตอรี่แบบชาร์จไฟได้เพื่อเก็บไฟฟ้าส่วนเกินจากโครงข่ายหรือแหล่งพลังงานหมุนเวียนเพื่อใช้ในภายหลังในขณะที่พลังงานทดแทนและเทคโนโลยีกริดอัจฉริยะก้าวหน้าไป ระบบ BESS กำลังมีบทบาทสำคัญในการรักษาเสถียรภาพของแหล่งจ่ายไฟ และเพิ่มมูลค่าของพลังงานสีเขียวให้สูงสุดแล้วระบบเหล่านี้ทำงานอย่างไรกันแน่?
ขั้นตอนที่ 1: ธนาคารแบตเตอรี่
รากฐานของ BESS คือตัวกลางกักเก็บพลังงาน - แบตเตอรี่โมดูลแบตเตอรี่หลายโมดูลหรือ "เซลล์" ถูกต่อเข้าด้วยกันเพื่อสร้าง "แบตเตอรีแบงก์" ที่ให้ความจุที่ต้องการเซลล์ที่ใช้กันมากที่สุดคือลิเธียมไอออนเนื่องจากมีความหนาแน่นของพลังงานสูง อายุการใช้งานยาวนาน และความสามารถในการชาร์จที่รวดเร็วสารเคมีอื่นๆ เช่น แบตเตอรี่ตะกั่วกรดและแบตเตอรี่ไหลก็ถูกนำมาใช้ในการใช้งานบางประเภทเช่นกัน
ขั้นตอนที่ 2: ระบบการแปลงพลังงาน
แบตเตอรีแบตเชื่อมต่อกับโครงข่ายไฟฟ้าผ่านระบบแปลงพลังงานหรือ PCSPCS ประกอบด้วยส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์กำลัง เช่น อินเวอร์เตอร์ ตัวแปลง และตัวกรองที่ให้พลังงานไหลได้ทั้งสองทิศทางระหว่างแบตเตอรี่และโครงข่ายอินเวอร์เตอร์จะแปลงไฟฟ้ากระแสตรง (DC) จากแบตเตอรี่เป็นไฟฟ้ากระแสสลับ (AC) ที่โครงข่ายใช้ และเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าจะกลับด้านเพื่อชาร์จแบตเตอรี่
ขั้นตอนที่ 3: ระบบการจัดการแบตเตอรี่
ระบบการจัดการแบตเตอรี่หรือ BMS จะตรวจสอบและควบคุมเซลล์แบตเตอรี่แต่ละเซลล์ภายในแบตเตอรีแบตBMS ปรับสมดุลเซลล์ ควบคุมแรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าระหว่างการชาร์จและการคายประจุ และป้องกันความเสียหายจากการชาร์จไฟเกิน กระแสไฟเกิน หรือการคายประจุลึกโดยจะตรวจสอบพารามิเตอร์ที่สำคัญ เช่น แรงดัน กระแส และอุณหภูมิ เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพแบตเตอรี่และอายุการใช้งาน
ขั้นตอนที่ 4: ระบบทำความเย็น
ระบบระบายความร้อนจะขจัดความร้อนส่วนเกินออกจากแบตเตอรี่ระหว่างการทำงานนี่เป็นสิ่งสำคัญในการรักษาเซลล์ให้อยู่ในช่วงอุณหภูมิที่เหมาะสมและเพิ่มอายุการใช้งานของวงจรให้สูงสุดประเภทการทำความเย็นที่ใช้บ่อยที่สุดคือการระบายความร้อนด้วยของเหลว (โดยการหมุนเวียนสารหล่อเย็นผ่านแผ่นที่สัมผัสกับแบตเตอรี่) และการระบายความร้อนด้วยอากาศ (การใช้พัดลมเพื่อบังคับอากาศผ่านเปลือกแบตเตอรี่)
ขั้นตอนที่ 5: การทำงาน
ในช่วงที่มีความต้องการไฟฟ้าต่ำหรือการผลิตพลังงานหมุนเวียนสูง BESS จะดูดซับพลังงานส่วนเกินผ่านระบบแปลงพลังงานและเก็บไว้ในแบตเตอรีแบตเตอรีเมื่อมีความต้องการสูงหรือไม่มีพลังงานหมุนเวียน พลังงานที่เก็บไว้จะถูกปล่อยกลับไปยังโครงข่ายผ่านอินเวอร์เตอร์ซึ่งช่วยให้ BESS สามารถ "เปลี่ยนเวลา" พลังงานหมุนเวียนเป็นระยะๆ รักษาความถี่ของกริดและแรงดันไฟฟ้าให้คงที่ และจัดหาพลังงานสำรองระหว่างที่ไฟฟ้าดับ
ระบบจัดการแบตเตอรี่จะตรวจสอบสถานะการชาร์จของแต่ละเซลล์และควบคุมอัตราการชาร์จและการคายประจุเพื่อป้องกันการประจุไฟเกิน ความร้อนสูงเกิน และการคายประจุแบตเตอรี่จนหมด ซึ่งช่วยยืดอายุการใช้งานของแบตเตอรี่และระบบระบายความร้อนจะทำงานเพื่อรักษาอุณหภูมิแบตเตอรี่โดยรวมให้อยู่ในช่วงการทำงานที่ปลอดภัย
โดยสรุป ระบบจัดเก็บพลังงานแบตเตอรี่ใช้ประโยชน์จากแบตเตอรี่ ส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์กำลัง การควบคุมอัจฉริยะ และการจัดการความร้อนร่วมกันในรูปแบบบูรณาการเพื่อกักเก็บไฟฟ้าส่วนเกินและพลังงานจำหน่ายตามความต้องการสิ่งนี้ทำให้เทคโนโลยี BESS สามารถเพิ่มมูลค่าของแหล่งพลังงานหมุนเวียนให้สูงสุด ทำให้โครงข่ายไฟฟ้ามีประสิทธิภาพและยั่งยืนมากขึ้น และสนับสนุนการเปลี่ยนแปลงสู่อนาคตพลังงานคาร์บอนต่ำ

ด้วยการเพิ่มขึ้นของแหล่งพลังงานหมุนเวียน เช่น พลังงานแสงอาทิตย์และพลังงานลม ระบบจัดเก็บพลังงานแบตเตอรี่ขนาดใหญ่ (BESS) กำลังมีบทบาทสำคัญในการรักษาเสถียรภาพของโครงข่ายไฟฟ้าระบบจัดเก็บพลังงานแบตเตอรี่ใช้แบตเตอรี่แบบชาร์จไฟได้เพื่อกักเก็บไฟฟ้าส่วนเกินจากโครงข่ายหรือจากพลังงานหมุนเวียน และส่งมอบพลังงานนั้นกลับเมื่อจำเป็นเทคโนโลยี BESS ช่วยเพิ่มการใช้พลังงานหมุนเวียนเป็นระยะๆ ให้เกิดประโยชน์สูงสุด และปรับปรุงความน่าเชื่อถือ ประสิทธิภาพ และความยั่งยืนของโครงข่ายโดยรวม
โดยทั่วไปแล้ว BESS จะประกอบด้วยองค์ประกอบหลายอย่าง:
1) แบตเตอรีแบตเตอรีทำจากโมดูลแบตเตอรี่หรือเซลล์หลายเซลล์เพื่อให้มีความจุพลังงานตามที่ต้องการแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนมักใช้กันมากที่สุดเนื่องจากมีความหนาแน่นของพลังงานสูง อายุการใช้งานยาวนาน และความสามารถในการชาร์จที่รวดเร็วนอกจากนี้ยังใช้สารเคมีอื่นๆ เช่น แบตเตอรี่ตะกั่วกรดและแบตเตอรี่ไหลอีกด้วย
2) ระบบแปลงกำลังไฟฟ้า (PCS) ที่เชื่อมต่อแบตเตอรีเข้ากับโครงข่ายไฟฟ้าPCS ประกอบด้วยอินเวอร์เตอร์ คอนเวอร์เตอร์ และอุปกรณ์ควบคุมอื่นๆ ที่ช่วยให้พลังงานไหลได้ทั้งสองทิศทางระหว่างแบตเตอรี่และกริด
3) ระบบการจัดการแบตเตอรี่ (BMS) ที่ตรวจสอบและควบคุมสถานะและประสิทธิภาพของเซลล์แบตเตอรี่แต่ละเซลล์BMS ปรับสมดุลเซลล์ ป้องกันความเสียหายจากการชาร์จไฟเกินหรือการคายประจุลึก และตรวจสอบพารามิเตอร์ เช่น แรงดัน กระแส และอุณหภูมิ