Η παγκόσμια αγορά βλέπει αυξημένη ζήτηση για εγκαταστάσεις αποθήκευσης μπαταριών, καθώς μπορούν να αντιμετωπίσουν τη μεταβλητότητα και τη διαλείπουσα φύση της ανανεώσιμης ενέργειας. Το BloombergNEF προβλέπει ότι η παγκόσμια αγορά αποθήκευσης ενέργειας θα εκτοξευθεί τις επόμενες δεκαετίες, με την εγκατεστημένη ισχύ να αναμένεται να αυξηθεί κατά 2000% έως το 2030.

Μεταξύ πολλών λύσεων συστημάτων αποθήκευσης ενέργειας (ESS), το υδρόψυκτο ESS προσελκύει μεγάλο ενδιαφέρον λόγω της προηγμένης τεχνολογίας θερμικής διαχείρισης, καθώς και άλλων χαρακτηριστικών, όπως το ελάχιστο αποτύπωμα και η έξυπνη λειτουργία και συντήρηση (O&M).

Παρόλο που εταιρείες από διαφορετικούς κλάδους προσπαθούν να λανσάρουν τα ESS με υδρόψυξη, είναι δύσκολο να βρείτε το ιδανικό σας ESS με υδρόψυξη χωρίς επαγγελματική καθοδήγηση. Παρακάτω θα βρείτε ορισμένες πληροφορίες που μπορεί να εμπνεύσουν τους εμπλεκόμενους στο έργο και τους υπεύθυνους λήψης αποφάσεων.

Μπαταρίες: γεννημένες με ανομοιομορφία και το «φαινόμενο του κουβά»

Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου αποτελούν βασικό συστατικό του συστήματος αποθήκευσης ενέργειας· ωστόσο, λόγω ηλεκτροχημικής αστάθειας, η ομοιογένεια της μπαταρίας είναι σχετική, ενώ η ανομοιογένεια είναι απόλυτη. Η ανομοιογένεια της μπαταρίας υπάρχει εκ φύσεως, και αυτή η ανομοιογένεια συνεχίζει να αυξάνεται όταν πολλές μπαταρίες λειτουργούν παράλληλα και η διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ των μπαταριών αυξάνεται. Έτσι, προκύπτει ασυμφωνία χωρητικότητας όταν χρησιμοποιούνται μαζί στοιχεία με διαφορετικές αρχικές χωρητικότητες, γεγονός που μειώνει την απόδοση φόρτισης και εκφόρτισης ολόκληρου του συστήματος αποθήκευσης μπαταριών. Το νέο σύστημα αποθήκευσης ενέργειας με υγρή ψύξη μετριάζει την ανομοιογένεια των μπαταριών με προηγμένη τεχνολογία ψύξης, αλλά δεν μπορεί να την εξαλείψει.

Ως αποτέλεσμα, το σύστημα αποθήκευσης ενέργειας είναι εξοπλισμένο με ορισμένα συστήματα ελέγχου, συμπεριλαμβανομένου ενός συστήματος διαχείρισης μπαταριών (BMS) και ενός συστήματος μετατροπής ισχύος (PCS), για να διασφαλίζεται η ισορροπία των μπαταριών. Το BMS μπορεί να παρακολουθεί και να υπολογίζει τα δεδομένα της μπαταρίας και να τα μεταφέρει στο PCS. Ως ακόμη ένας «εγκέφαλος» του συστήματος αποθήκευσης μπαταριών, το PCS ελέγχει τη χωρητικότητα φόρτισης και εκφόρτισης και διασφαλίζει τη μέγιστη απόδοση.

Το «φαινόμενο του κουβά» σημαίνει ότι αν μία από τις σανίδες στον κουβά είναι κατεστραμμένη, δεν είναι η μακρύτερη σανίδα που καθορίζει πόσο νερό χωράει ο κουβάς, αλλά η πιο κοντή.

Αυτή η θεωρία ταιριάζει στο παραδοσιακό σύστημα αποθήκευσης ενέργειας σε μπαταρίες, όταν χιλιάδες μπαταρίες ελέγχονται από ένα PCS. Ένα πακέτο μπαταριών ιόντων λιθίου παρομοιάζεται με έναν κουβά που περιέχει νερό, τα στοιχεία ιόντων λιθίου που αποτελούν το πακέτο μπαταριών είναι οι σανίδες του κουβά και το στοιχείο με τη χειρότερη απόδοση καθορίζει τη συνολική απόδοση του πακέτου μπαταριών. Το «φαινόμενο του κουβά» στις μπαταρίες θα εντείνεται με την πάροδο του χρόνου, κάτι που τελικά θα επηρεάσει την αποδοτικότητα του συστήματος μπαταριών και θα μειώσει την απόδοση της επένδυσης του έργου.

Αντιμετώπιση του «φαινομένου του κουβά» και διασφάλιση υψηλότερης αποδοτικότητας

Ο νέος ελεγκτής συστοιχίας της Sungrow για το ESS υδρόψυξης αντιμετωπίζει αποτελεσματικά το φαινόμενο «του κουβά». Ο ελεγκτής συστοιχίας μπορεί να φορτίζει και να εκφορτίζει τις μονάδες μπαταριών ξεχωριστά. Αναγνωρίζει την κατάσταση της μπαταρίας σε χιλιοστά του δευτερολέπτου και ελέγχει δυναμικά την ισχύ φόρτισης και εκφόρτισης κάθε συστοιχίας σύμφωνα με την κατάσταση κάθε συστοιχίας μπαταριών, διασφαλίζοντας ότι οι μπαταρίες με διαφορετικές χωρητικότητες στο σύστημα μπορούν να φορτιστούν και να εκφορτιστούν πλήρως, αυξάνοντας σημαντικά την ικανότητα εκφόρτισης του συστήματος κατά 7%.

Εκτός από την εξάλειψη του «bucket effect», ο νέος ελεγκτής συστοιχίας έχει σχεδιαστεί για να επιτυγχάνει θετικό φαινόμενο αλυσιδωτής αντίδρασης.

Η κατάσταση φόρτισης (SOC) της αποθήκευσης μπαταριών είναι η σημαντικότερη παράμετρος εισόδου για την απεικόνιση του μεγέθους της υπολειπόμενης χωρητικότητας της μπαταρίας λιθίου. Η βαθμονόμηση SOC επιτρέπει στον εναλλάκτη να φορτίζει τις μπαταρίες ιόντων λιθίου έως ότου ικανοποιηθούν τα κριτήρια ολοκλήρωσης φόρτισης. Σε σύγκριση με την παραδοσιακή χειροκίνητη βαθμονόμηση του SOC της μπαταρίας, ο ελεγκτής συστοιχίας μπορεί να επιτύχει αυτόματη βαθμονόμηση SOC χωρίς διακοπή λειτουργίας και χειροκίνητη βαθμονόμηση.

Επιπλέον, με τον ελεγκτή συστοιχίας, το υγρόψυκτο ESS της Sungrow υποστηρίζει τη μικτή χρήση παλιών και νέων μπαταριών, και οι συστοιχίες μπαταριών μπορούν να λειτουργήσουν μόλις αντικατασταθούν. Η επέκταση της χωρητικότητας του συστήματος θα πραγματοποιείται συχνά εάν αυξηθεί η ζήτηση αποθήκευσης ενέργειας. Δεν απαιτείται επιπλέον PCS εάν η επεκτεινόμενη χωρητικότητα βρίσκεται εντός του εύρους ισχύος του υπάρχοντος PCS. Επιπλέον, τα νέα και τα παλιά συστήματα μπαταριών μπορούν να συνδεθούν στο ίδιο PCS, μειώνοντας το κόστος εξοπλισμού.

Επιπλέον, ο ελεγκτής συστοιχίας συμβάλλει στην ασφάλεια του συστήματος. Όταν συμβεί βραχυκύκλωμα σε έναν δίαυλο DC, το ρεύμα βραχυκυκλώματος κάθε συστοιχίας μπαταριών στο σύστημα αποθήκευσης ενέργειας συγκλίνει στον κόμβο βραχυκυκλώματος, τότε το στιγμιαίο ρεύμα βραχυκυκλώματος θα είναι πολύ υψηλότερο από το ονομαστικό ρεύμα -- γεγονός που δημιουργεί κίνδυνο για την ασφάλεια. Το υγρόψυκτο ESS της Sungrow με τον ελεγκτή συστοιχίας μπορεί να αποσυνδέσει το κύκλωμα μεταξύ της συστοιχίας μπαταριών και του διαύλου DC, μειώνοντας το ρεύμα βραχυκυκλώματος κατά 75% και εξαλείφοντας τον κίνδυνο ζημιάς του εξοπλισμού που προκαλείται από το βραχυκύκλωμα.

Η συμμόρφωση είναι το πρώτο και σημαντικότερο βήμα

Η παγκόσμια συμμόρφωση αποτελεί την αναγνωρισμένη και επίσημη απόδειξη ενός συστήματος με υψηλή ποιότητα, ασφάλεια και αξιόπιστη απόδοση. Το PowerTitan, το σύστημα αποθήκευσης ενέργειας με υγρόψυξη της Sungrow, εστιάζει στην αγορά αποθήκευσης ενέργειας μεγάλης κλίμακας για επιχειρήσεις κοινής ωφέλειας.

Μέσω πρωτοποριακού σχεδιασμού ασφάλειας κυψελών, ηλεκτρικής ασφάλειας και ασφάλειας πυροπροστασίας, το PowerTitan συμμορφώνεται πλήρως με τα διεθνή πρότυπα IEC 63056, IEC 62619, καθώς και με τα βορειοαμερικανικά UL 9540 και UL 9540A. Επιπλέον, σε συνδυασμό με το σύστημα μπαταριών είναι ο σταθμός turn-key, ο οποίος ενσωματώνει PCS και σταθμό μέσης τάσης. Ο σταθμός turn-key συμμορφώνεται πλήρως με το IEC 62271-202, χάρη στον ολοκληρωμένο σχεδιασμό και την αυστηρή επιλογή εξαρτημάτων, ώστε να διασφαλίζεται η ασφάλεια των ανθρώπων.

Το σύστημα αποθήκευσης ενέργειας είναι σύνθετο, καθώς απαιτείται γνώση σε ποικίλα αντικείμενα, ιδιαίτερα στα ηλεκτρονικά ισχύος, την ηλεκτροχημεία και τη διαμόρφωση δικτύου. Η Sungrow είναι μία από τις λίγες εταιρείες που διαθέτει τεχνογνωσία και πρακτική εμπειρία σε αυτούς τους τρεις τομείς. Ως μία από τις πρώτες που εισήλθαν στον τομέα της αποθήκευσης ενέργειας, η Sungrow έχει φτάσει τον ετήσιο όγκο αποστολών συστημάτων αποθήκευσης ενέργειας, με 3 GWh να έχουν εγκατασταθεί το 2021. Οι λύσεις ESS υγρής ψύξης της Εταιρείας προμηθεύτηκαν σε εμβληματικά έργα, συμπεριλαμβανομένου του έργου 390MWh στο Τέξας, των έργων 750MWh στο Ισραήλ και του μεγαλύτερου έργου ηλιακής ενέργειας με αποθήκευση στη Νοτιοανατολική Ασία.

Καθώς τα ESS με υγρή ψύξη αρχίζουν να κυριαρχούν στην αγορά το 2022 και μετά, οι παραπάνω τεχνικές καινοτομίες συμβάλλουν στη μακροπρόθεσμη κερδοφορία για τα ενδιαφερόμενα μέρη και διασφαλίζουν την ανταγωνιστικότητα στην αγορά.