12V bis 220 V Energy Speichermodul PCBA -Baugruppe

Zusammenfassung

Batterie-Energiespeichersysteme (BESS) kann in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt werden, inklusive Frequenzregelung, Nachfragereaktion, Aufschub der Übertragungs- und Verteilungsinfrastruktur, Integration erneuerbarer Energien, und Mikronetze. Unterschiedliche Batterietechnologien decken unterschiedliche Anwendungen ab, bietet verschiedene Vorteile für Versorgungsdienste, Unabhängige Systembetreiber (ISO), Regionale Übertragungsorganisationen (RTO), und Verbraucherdienstleistungen. Dieser Bericht konzentriert sich auf zwei wichtige Technologien, die eingesetzt werden: Lithium-Ionen-Batterien und Flow-Batterien.

Dabei hat jede Technologie ihre Vor- und Nachteile, Lithium-Ionen-Batterien verzeichneten das schnellste Wachstum und die schnellste Kostensenkung, teilweise aufgrund der Beliebtheit von Elektrofahrzeugen. Es wird erwartet, dass die Kosten für Lithium-Ionen- und Flow-Batterie-Technologien in den kommenden Jahren deutlich sinken werden. Diese Kostensenkungen, kombiniert mit politischen Anreizen, wird die Nachfrage der Energieversorger nach Batteriespeichern erhöhen, kommerziell und industriell (C&ICH) Kunden, und Privatkunden, Dies wird in den nächsten Jahren zu einem nachhaltigen Wachstum des Batteriemarktes führen. Eine stärkere Verbreitung variabler erneuerbarer Energieerzeugung wird die Notwendigkeit erhöhen, Strom zu speichern, wenn er nicht benötigt wird. Zum Beispiel, Die Windenergieerzeugung erreicht oft um Mitternacht ihren Höhepunkt, wenn die Nachfrage normalerweise gering ist. Durch die Möglichkeit, diese Energie zu speichern und tagsüber zu nutzen, wenn die Nachfrage höher ist, kann mehr Windkraft erzeugt werden. Ähnlich, Überschüssiger Solarstrom, der tagsüber erzeugt wird, kann gespeichert werden, um ihn bei höherem Bedarf in der Nacht zu nutzen.

Wie die Fallstudien in diesem Bericht hervorheben, Einige Elektrizitätsgenossenschaften setzen derzeit BESS ein. Das Interesse am Einsatz von Batteriespeichern wächst bei Stromgenossenschaften und könnte sich mit zunehmender Erfahrung verstärken, Die Kosten sinken weiter, und technologische Fortschritte verbessern die Batterieleistung. Es bleiben erhebliche Herausforderungen bestehen, Dazu gehört auch die Entwicklung nachhaltiger Geschäfts- und Finanzierungsmodelle, Überwindung von Unsicherheiten in der technischen Leistung, Erstellung umfassender und verlässlicher Kostenschätzungen, Garantien, und Versicherung, und Integration von Batteriespeichern in bestehende Versorgungssysteme. Einige dieser Herausforderungen werden mit zunehmender Reife der Technologie angegangen, während andere umfassendere Anstrengungen erfordern, um gezielte Pläne zu entwickeln, Projekte, Werkzeuge, und Ressourcen.

Energiespeichermodul (ESM) Leiterplattenbestückung

1. Einführung

Aufgrund der ständigen Notwendigkeit, Angebot und Nachfrage im Stromsystem auszugleichen, Die Echtzeitproduktion von Energie im gesamten Netz muss stets der sich ändernden Last entsprechen. Die Entstehung großer, wirtschaftlicher Batterieenergiespeichersysteme (BESS) kann nun einen wichtigen Beitrag zu diesem Ausgleichsprozess leisten. Auch die BESS-Branche entwickelt sich weiter, um die Leistung und Betriebseigenschaften neuer Batterietechnologien zu verbessern.

Versorgungsspeicher können viele Formen annehmen, wobei Pumpspeicherkraftwerke etwa einen Anteil davon ausmachen 95% der heute vorhandenen Speicherkapazität. In den letzten Jahren, andere Technologien wie Batterien, Schwungräder, Druckluft, und lokale Schwerkraftsysteme haben einen Anstieg der Forschung und Entwicklung erlebt (R&D) und Bereitstellung. Dieser Bericht konzentriert sich auf stationäre elektrochemische Batterien. Dies deckt BESS beim Energieversorger ab, C&ICH, und Wohnebenen.

Politische Unterstützung, erhöhte Nachfrage von Versorgungsunternehmen und Verbrauchern, und das Wachstum von Elektrofahrzeugen (Elektrofahrzeuge) haben alle dazu beigetragen, die Batteriekosten zu senken und die BESS-Kapazität insgesamt zu steigern. Lithium-Ionen (Löwe) Batterien sind zur Hauptform neuer BESS-Installationen geworden, dank erheblicher Reduzierung der Batteriemodulkosten, gute Leistungseigenschaften, Anwendungsflexibilität, und hohe Energiedichte.

Dieses Dokument bietet zunächst einen Überblick über feste elektrochemische BESS-Anwendungen und -Technologien, mit besonderem Fokus auf Lithium-Ionen- und Flow-Batterien. Anschließend werden aktuelle Kostentrends für Lithium-Ionen- und Flow-Batterien vorgestellt, Anschließend werden verschiedene Akzeptanztreiber und Wachstumsprognosen untersucht. Endlich, Es enthält Beispiele für Elektrizitätsgenossenschaften, die BESS für verschiedene Anwendungen entwickeln.

2. Speichertechnologielandschaft

In diesem Abschnitt werden verschiedene Grid-Anwendungen von BESS beschrieben. Am Ende des Dokuments, Es werden mehrere Beispiele für diese Anwendungen in elektrischen Kooperationsnetzen bereitgestellt. In diesem Abschnitt werden auch die wichtigsten Technologien für elektrochemische Batterien vorgestellt, die im Zusammenspiel mit oder von Versorgungsunternehmen eingesetzt werden.

Grid-Anwendungen

Die meisten BESS-Projekte werden mit Blick auf eine primäre Anwendung entwickelt. Jedoch, Durch die Optimierung von BESS für mehrere Anwendungen und Anwendungsfälle kann ein zusätzlicher Mehrwert erzielt werden. Diese Idee wird als Value Stacking bezeichnet. Es gibt andere Anwendungen, die in Zukunft möglicherweise an Bedeutung gewinnen, aber zu den häufigsten Anwendungen gehören heute:

• Demand Side Management/Peak Shaving: Nutzung von Speicher zur Reduzierung des Strombedarfs in Spitzenzeiten und Aufladen in Schwachlastzeiten. Dies kann durch Kunden oder Energieversorger umgesetzt werden.
• Zuverlässigkeit/Resilienz von Stromversorgungsdiensten: Bereitstellung von Notstrom bei Ausfällen, einschließlich der Integration mit dezentraler Erzeugung.
• Energiearbitrage: Niedrigtarifstrom günstig kaufen, um den Speicher aufzuladen, Damit gespeicherte Energie bei hohen Strompreisen genutzt oder verkauft werden kann. Dies wird manchmal als zeitversetzte Elektrizität bezeichnet.
• Schnelle Reaktionsfrequenzregelung: Verwalten des Austauschflusses zwischen Kontrollbereichen, um die Frequenz innerhalb der Toleranzgrenzen zu halten. FERC-Verordnung 755 ermöglicht die Speicherung als Option zur Frequenzregelung, Ermöglichen von Prämienzahlungen für die schnelle Reaktion des Speichers zur Aufrechterhaltung der Systemfrequenz.
• Mikronetze: Verwendung von zuteilbaren und nicht zuteilbaren Generatoren, oft kombiniert mit Speicherung, um Energie für eine Gruppe lokaler Lasten zu erzeugen, die absichtlich vom größeren Netz getrennt werden können. Dies geschieht in der Regel aus Gründen der Energieresilienz oder der wirtschaftlichen Optimierung.
• Off-Grid-Systeme: Gilt für Anlagen, die nicht an das öffentliche Netz angeschlossen sind. Diese reichen von Solar-Straßenlaternen und Mikrowellen-Repeatern auf Hügeln bis hin zu einzelnen Häusern, und sogar ganze Gemeinden, die normalerweise in abgelegenen oder ländlichen Gebieten liegen.
• Straffung durch erneuerbare Energien: Die Kombination von Speicher mit intermittierender Wind- oder Solarenergie sorgt für eine vorhersehbarere Stromversorgung.
• Aufschub des Übertragungs-/Verteilungssystems: Aufschieben und/oder Reduzieren der Notwendigkeit, neue Erzeugungs-/Verteilungskapazitäten oder Einkaufskapazitäten auf dem Stromgroßhandelsmarkt aufzubauen. Zu den Verteilungsanwendungen gehört das Aufschieben von Transformator-Upgrades oder die Umleitung von Leitungen.

Batterietechnologien

Lithium-Ionen- und Flow-Batterien sind derzeit die beiden kommerziell rentabelsten Technologien für festes BESS. Tisch 2.1 fasst ihre Eigenschaften zusammen, und Figur 2.1 zeigt den Einbau von Lithium-Ionen-Batterien.

Energiespeichermodul PCBA

Lithium-Ionen-Batterien

Tisch 2.1: Zusammenfassung der Eigenschaften von Lithium-Ionen- und Flow-Batterien

Die überwiegende Mehrheit der Batteriesysteme im Versorgungsmaßstab, die in den letzten Jahren in den Vereinigten Staaten installiert wurden, waren Lithium-Ionen-Batterien, hauptsächlich getrieben durch Kostensenkungen und Leistungsdichte, die durch die Herstellung von Elektrofahrzeugen erreicht werden. Aufgrund der erwarteten Vielseitigkeit und Leistungsflexibilität erfreuen sich auch Lithium-Ionen-Systeme großer Beliebtheit (Bereitstellung von Energie und Kraft).

Lithium-Ionen-Batterien können verschiedene Batteriechemien annehmen, was sie für Stromversorger attraktiv macht, insbesondere für Anwendungen, die Folgendes erfordern 4 Stunden oder kürzere Ausgabedauer. Lithium-Nickel-Mangan-Kobalt (NMC) Batterien sind die am weitesten verbreitete Lithium-Ionen-Chemie in stationären Anwendungen. Die NMC-Chemie weist energetisch ausgewogene Leistungsmerkmale auf, Leistung, kosten, und zyklus leben. Jedoch, LFP (Lithiumeisenphosphat) Batterien werden immer häufiger eingesetzt. Der Anstieg der Kobaltpreise hat die Verlagerung hin zu LFP vorangetrieben. Während LFP nicht die gleiche Energiedichte wie NMC hat, es verringert das Entflammbarkeitsrisiko.

Die Lithium-Technologie verfügt über einen sehr hohen DC-Round-Trip-Wirkungsgrad (normalerweise >85%), aber mit einer Lebensdauer von jährlich abgebaut 10 Zu 15 Jahre. Jedoch, Einige Batterielieferanten bieten derzeit Lebensdauern von mehr als an 20 Jahre für bestimmte Chemikalien.

Lithium-Ionen-Batterien reichen von Spielzeug und Mobiltelefonen über Elektrofahrzeuge und Stromversorgungssysteme im Versorgungsmaßstab bis hin zu 100 Megawatt oder mehr. Obwohl zunächst nur für kurzzeitige Anwendungen wie Frequenzregulierung oder die Festigung erneuerbarer Energien verwendet, Diese Batterien werden zunehmend für längere Zeiträume verwendet (2 Zu 6 Std.).

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