涨知识！| 电池储能系统（BESS）的工作原理及解决方案

发布时间：2023-04-11 阅读量：2552 来源: 我爱方案网作者: Doris

电池储能系统（BESS）是一个复杂的解决方案，其利用充电电池来储存能量供以后使用。BESS 的类型与电化学或其采用的电池有关；这类系统可以采用锂离子、铅酸、镍镉、钠硫和液流电池。

要了解 BESS 及其工作原理，先看看其结构和核心元件：

电池

从太阳能、风能或发电站等不同来源提供的电能，在电池充电过程中会转换为化学能。电池在放电过程中释放的能量可以为家庭、车辆、商业建筑和电网供电。电池由电池单体组成，可以排列组成电池模块、电池组和电池箱。

电池管理系统（BMS）

BMS 为电池的安全和正确运行提供保障。每种类型的电池都有特定的充电和放电条件。BMS 确保电池保持在所需的电流、电压和温度范围内。BMS 可监测电池的参数并估计其剩余电量（SOC）和健康状态（SOH），确保电池的可靠和持久性能。

电力转换系统（PCS）

BESS 使用电力转换系统，将直流电（DC）转换成交流电（AC），反之亦然。当电池充电时，交流电从电源流入，并转换为直流电。当电池放电时，会产生直流电，然后被转换回为 BESS 应用所需的交流电。

电能管理系统（EMS）

EMS 是电池储能系统的一个控制单元。EMS 管理 BESS 中可用的电力，即管理何时、为何以及以何种数量积累或释放电力。EMS 组合 BESS 的各个元件，并优化其整体性能。

安全系统

可以有一系列的安全系统，每个系统负责一个特定的任务。例如，HVAC 系统使 BESS 通过暖通空调保持所需的温度和湿度。消防系统可以检测烟雾并防止火灾事故。

　　▲典型的 BESS 结构（图源：Integra Sources LLC）

BESS 能做什么？

可再生能源整合

BESS 可在任何时候和任何天气下有效利用太阳能和风能。充电电池可以存储由间歇性可再生能源产生的多余能量。之后，可以根据用户的需求调度这些能量。

与电池储能解决方案整合后，可再生能源可以取代化石燃料，为多样化的应用提供廉价和清洁的能源。可再生能源整合被广泛用于：

太阳能和风力发电场
离网和孤立的社区（岛屿和难以到达的地区）
与太阳能板相结合的家庭储能设备（如 Powerwall）
除了支持离网系统，BESS 还可以大幅支持住宅、商业和工业使用的并网和混合解决方案
能源套利

备用电力

BESS 可为家庭、企业和其他设施提供电力，确保其持续运行。对于医疗机构和其他提供健康和安全相关服务的组织来说，这点至关重要。根据储能容量，BESS 可按所需时间长度提供备用电力，即使是电网严重故障也没问题。

黑启动

BESS 可协助发电站和电网在停电后快速恢复供电。消费者可使用电池储能系统而不是使用柴油发电机，这种系统是成本更低也更节能的黑启动解决方案。BESS 能独立于电网输电线路运作，并按所需的时间（从数分钟到数小时）供应电力。

最适合使用 BESS 的应用

BESS 依赖于经济实惠的技术，例如，锂离子电池的价格在过去 10 年下降了近 90%，并将进一步下降。电池储能解决方案具有广泛的配置，可提供不同的储能容量和尺寸，因此适合许多行业和应用。这些应用可分为电表前（FTM）应用，即公用事业规模的系统（消耗的电力由电表测量）；以及电表后（BTM）应用，即提供可在现场使用的电力（消耗的电力无法连接到电网，因而无法由电表测量）。以下是 FTM 和 BTM 的 BESS 应用清单：

电表前应用

对于公用事业规模的设施和设备的运行和维护，电池储能系统可带来相当大的贡献。BESS 可提供储备的容量和黑启动服务，实现电压和频率稳定性，并通过推迟维护来节省资金。FTM BESS 应用包括：

公用电网
变电站
输电和配电线路
发电站

电表后应用

BTM 系统能绕过电网供电给消费者。BESS 与绿色能源一起可持续支持独立的电力系统或微电网。制造商可以使用电池储能来储存备用电力，以避免生产设施停机。公司和家庭可以使用 BESS，通过能源时间转移大幅降低电费开销。BTM 电池储能系统可用于以下用途：

工业和制造工厂
企业
家庭
电动汽车
海洋系统

　　▲BESS 应用（图源：Integra Sources LLC）

要设计高质量的 BESS，需要一个精通电池技术、电力电子技术、嵌入式软件和硬件开发的专业团队。安排并协调产品从设计到认证及制造的每个阶段至关重要。雇用具有相关专业知识和经验的工程师，有助于打造出能达到客户期望的成熟电池储能系统。