Omdan vedvarende energi til pålidelig strøm med BESS

Efterhånden som verden bevæger sig mod renere og mere robuste energisystemer, vokser infrastrukturen til vedvarende energikilder hurtigt. Vind, sol og andre vedvarende kilder spiller en central rolle i at mindske afhængigheden af fossile brændstoffer, men deres produktion er naturligt variabel og afbrudt. Når vinden ikke blæser eller sollyset er svagt, kan vedvarende energikilder ikke levere strøm til nettet på en pålidelig måde.

Løsningen er at lagre overskydende energi, der produceres under perioder med højt udbytte fra vedvarende kilder - for eksempel solrige eftermiddage - og frigive den, når produktionen er lav, eksempelvis om natten eller på rolige dage. Her bliver Batterienergilagringssystemer (BESS) en afgørende del.

Hvad er et BESS?

Et BESS indsamler energi fra vedvarende kilder som vind og sol samt/eller fra elnettet og lagrer den ved hjælp af genopladelige batterier. Den lagrede energi kan frigives, når efterspørgslen er høj.

Typisk anvendes lithium-ion teknologi til BESS. Lagringsteknologien i stor skala er dog langt mere avanceret end batterier, der anvendes i andre sammenhænge som for eksempel elbiler.

Store nettilsluttede systemer, ofte kaldet Front of Meter (FoM), gør det muligt for netoperatører at:
 

• Håndtere energifrigivelse under spidsbelastninger eller strømafbrydelser.
• Levere nettjenester som balancering samt frekvens- og spændingskontrol.
• Optimere brugen af vedvarende energikilder og sikre en stabil elforsyning.
  
  

 

Hovedkomponenterne i et BESS

Et BESS består af batterier, der er forbundet i serie eller parallel for at opnå den ønskede driftsspænding og kapacitet. Delsystemerne sikrer en sikker og effektiv drift:
 

• Batteristyringssystem (BMS): Overvåger og optimerer batteriets ydeevne, cellebalancering og sikkerhed.
• Invertere / strømkonverteringssystem (PCS): Konverterer DC-batterispændingen til AC for netintegration og omvendt.
• Termiske styringssystemer: Opretholder sikre og konstante driftstemperaturer på celle- og modulniveau.
• Energistyringssystem (EMS): Styrer opladningscyklusser, netflow og energiarbitrage.

 

Krav til BESS-styringssystemet

BESS-anlæg i stor skala med høj effektkapacitet bruger i stigende grad afprøvede industrielle processtyrings- og sikkerhedsteknologier integreret i bredere IoT-systemer. Dette sikrer mere pålidelig styring og bedre datatilgængelighed sammenlignet med mikrocontrollerbaserede løsninger, som normalt bruges i mindre BESS.

På netniveau kræver batterienergilagringssystemer en robust styring og instrumentering (C&I)-infrastruktur for at sikre en sikker, pålidelig og effektiv drift.
 
 

Signalbehandling for sikker og pålidelig BESS-drift

PR electronics har i mange år været en pålidelig partner for kunder inden for den vedvarende energisektor og energisektoren generelt. Vores signalbehandlingsprodukter er dokumenterede til at sikre enestående signalintegritet og sikkerhed i BESS og andre energiapplikationer. 

Vores enheder understøtter vigtige funktioner i BESS, herunder:
 

• Overvågning af ladetilstand (SoC).
• Overvågning af sundhedstilstand (SoH).
• Cellebalancering.
• Termisk styring.
• Styring og overvågning af strømkonverteringssystem (PCS).
• EMS- og SCADA-integration.

 

Nedenstående afsnit beskriver hver funktion i detaljer.

Overvågning af ladetilstand (SoC)

Det er afgørende præcist at fastlægge ladetilstanden for både at bevare batteriets sundhed og kende den nøjagtige eksportkapacitet.
 

• PR 4184: Med en reaktionstid på under end 20 ms og indgangssignaler op til 300 VDC eller 100 mA er den en ideel løsning til at forbinde til batteriets SoC-værdier.
  
  

Overvågning af sundhedstilstand (SoH)

Batteriets sundhedstilstand er en vigtig faktor ved fastlæggelse af udskiftningsstrategier. At forstå ydeevne og forringelse over tid er komplekst og involverer teknikker som kapacitetsmåling og modstandsmåling.
 

• PR 4114: Med sine universelle indgangsmuligheder er den velegnet til at forbinde til de forskellige signaler, der er nødvendige for at vurdere SoH.
  
  

Cellebalancering

For at maksimere batteriets ydeevne og udnytte det fulde potentiale skal individuelle celler balanceres ved samme opladningsniveau. Hvis én celle har et lavere SoC, aflades den før de andre og stopper energioverførslen, mens der stadig er ladning i de øvrige celler. Det samme gælder ved opladning.

• Passiv balancering afgiver overskydende energi fra højspændingsceller som varme gennem modstande.
• Aktiv balancering overfører energi fra højspændingsceller til celler med lavere spænding.

Begge metoder benytter elektronik og avancerede algoritmer for at sikre en ensartet balancering.
 

• PR 4184 og PR 4104: Giver hurtig respons ved måling af spænding og strøm under balancering.
• PR 5437: Temperaturtransmitter med dobbeltindgang til præcis måling af temperaturforskelle mellem celler for at opretholde sikker drift.
   

Termisk styring

Streng overvågning af temperaturen på celle- og modulniveau er en essentiel sikkerhedsforanstaltning. Stabil temperaturkontrol af drifts- og omgivelsestemperaturer sikrer effektiv batteridrift og funktionel sikkerhed, hvilket reducerer risikoen for termisk runaway eller brand.

PR electronics leverer løsninger til både standardapplikationer og SIL-klassificerede systemer:
 

• PR 5437 SIL-certificeret hovedmonteret transmitter og PR 6437 DIN-skinne transmitter.
• PR 4116 grænsekontakt med temperaturindgang.
• PR 9116 SIL2-certificeret grænsekontakt med relæudgang til over-temperaturalarmer.
   

Power Conversion System (PCS) controller 

PCS'en styrer invertere og konvertere, der forbinder DC-batterier med vekselstrømsnettet og omvendt.

• PR 4179: Universel AC / DC-transmitter der kan håndtere AC-spændings- eller strømsignaler til overvågning af invertere og relevante PCS-signaler.
  
  

EMS- og SCADA-integration

Integration med overordnede energistyringssystemer og SCADA er afgørende for en pålidelig drift af BESS.
 

• PR electronics’ signalbehandlingsenheder understøtter både analoge og digitale signaler, inklusive MODBUS-kommunikation, hvilket gør dem ideelle til tilslutning i EMS og SCADA.
  
   

Yderligere anvendelser

PR electronics-enheder kan også anvendes til:
 

• Miljøovervågning såsom temperatur, fugtighed og gasdetektering.
• Branddetektering og -slukning ved integration af alarmer og sikkerhedslåse.
• Beskyttelses- og sikkerhedssystemer med IEC61508-certificerede grænseflader til sikkerhedsinstrumenterede systemer op til SIL3.

 

Konklusion

Batterienergilagringssystemer er nøglen til at omdanne vedvarende energi til pålidelig og kontinuerlig strømforsyning. Med afprøvet signalbehandlingsteknologi hjælper PR electronics med at sikre, at BESS fungerer sikkert, effektivt og stabilt over hele verden.

Tal med en ekspert - uden forpligtelse

Kontakt os her