储能系统由电池、电池管理系统(BMS)、储能变流器(PCS)、能源管理系统(EMS)、温控系统、消防系统、以及电器元件、机械支撑共同组成。下面我们针对其中重要的部分进行介绍。
1、电池部分
电池系统是储能系统的核心,决定了储能系统的存储容量。它是将化学能转化为电能的装置,由正极、负极、电解质和隔膜四部分组成。电池的种类很多,常见的有铅酸电池、镍氢电池、锂离子电池等。其中锂离子电池由于其高能量密度、长寿命、环保等优点,成为了当前电池储能系统中最为常用的电池类型。大储电池也是由单个电芯组成,规模化从技术方面并没有太多降本空间,因此储能项目规模越大,电池占比越高。
锂离子电芯经串并联方式组合,连接组装成电池模组,再和其他元器件一起固定组装到柜体内构成电池柜体。
电池模组(PACK)
储能系统的基本单位,类似于光伏系统的光伏组件。
-单个电池模块的输出电流和原来单个电池输出电流相同,而单个电池模块电压和容量是所串联的各个电池的累加。
-单个电池模块的型号和容量没有标准规定,不同的供应商可以提供不同型号和容量的电池模块。
-单个电池模块中集成了模组级的电池管理系统。
-某些供应商提供的电池模块集成有散热风扇。
电池簇
一串电池模块,类似于光伏系统中的光伏组件串。
-每个机架电池组都集成了电池簇管理单元和直流开关。
2、BMS (电池管理系统)
电池管理系统(BMS)作为关键监控系统,是储能电池系统的重要组成部分,BMS主要由监测模块、控制模块、通信模块等部分组成。其主要功能是对电池的状态进行实时监测和控制,包括电池的电压、电流、温度、SOC等参数。同时,BMS还能对电池进行保护控制,如过充、过放、过流等,保证电池的安全和寿命。
3、PCS (储能变流器)
变流器(PCS)是储能电站中关键的一环,控制蓄电池的充放电,并进行交直流转换,在无电网情况下直接为交流负荷供电。它是将电池储存的电能转化为交流电能供应给电网或用户的装置。PCS主要由逆变器、变压器、控制器等组成。其主要功能是将直流电能转化为交流电能,并控制电能的输入输出,以及确保系统的安全和稳定。PCS的性能直接影响到电池储能系统的运行效率和使用寿命。
4、EMS(能量管理系统)
EMS(能量管理系统)担任储能系统中的决策角色,是储能系统的决策中枢。一方面直接负责储能系统的控制策略,而控制策略则影响系统内电池的衰减速率和循环寿命,从而决定储能的经济性;另一方面还监控系统运行中的故障异常,起到及时快速保护设备、保障安全性的重要作用。如果说将储能系统比做人体,那么EMS则是人的大脑心智。
5、温控和消防
储能温控系统事关储能核心安全。储能电池系统电池容量大和功率大,而高功率密度对散热要求极高,同时储能系统内部容易产生电池产热和温度分布不均匀等问题,因而温度控制对于电池系统寿命、安全性极为重要。过高或过低的温度环境将导致电芯失控、BMS 失效、PCS 保护失效、直流拉弧、火灾防护失效等问题,直接引发储能安全隐患。
储能消防成为维护财产和人身安全的重中之重。储能消防系统由火灾报警系统和消防联动系统组成。其核心思想是对报警区域中发生的任何火情及时地感知,并根据其报警级别分别在控制中心给予报警或进行相应的联动处理。主要包括火灾监控、气体灭火系统/高压细水雾灭火系统、灾后防复燃等。
原标题:电化学储能系统组成