A Аккумуляторная система хранения энергии(BESS) в основном состоит из батарей (для хранения энергии), систем преобразования энергии (PCS или преобразователей постоянного тока в постоянный), локального контроллера, блока распределения питания, сборного корпуса и другого вспомогательного оборудования, такого как системы температурной и противопожарной защиты. Под единым управлением локального контроллера BESS работает независимо или получает инструкции от внешней системы управления энергопотреблением (EMS) для планирования энергопотребления и управления мощностью, обеспечивая безопасную и эффективную работу. Архитектура BESS показана на рисунке.
Батарея — это устройство, которое накапливает энергию с помощью химических реакций. Он преобразует химическую энергию в электрическую посредством электродных реакций окисления-восстановления между активными материалами внутри корпуса батареи и выводит электричество во внешнюю цепь в виде напряжения/тока. По сравнению с не-первичными батареями, вторичные батареи, используемые для хранения энергии, можно многократно заряжать и разряжать. В основном это свинцово--кислотные аккумуляторы, литий--ионные аккумуляторы, ванадиевые аккумуляторы и натриево--серные аккумуляторы. Поскольку процесс зарядки и разрядки аккумулятора по существу является электрохимической реакцией, он часто сопровождается такими явлениями, как выделение тепла, кристаллизация и выделение газа, которые влияют на срок службы, эффективность и безопасность аккумуляторного блока. Кроме того, для увеличения емкости и уровня напряжения систем хранения энергии батареи BESS состоят из нескольких параллельно или-соединенных аккумуляторных элементов. Таким образом, с точки зрения безопасности, особенно для литий-ионных-батарей, которые создают риск взрыва при серьезной перезарядке или в условиях чрезвычайно высоких-температур, система управления батареями (BMS) становится очень важным компонентом BESS. BMS эффективно контролирует, защищает, балансирует энергию и обеспечивает сигнализацию о неисправностях аккумуляторных ячеек и групп батарей, повышая общую эффективность и срок службы аккумуляторной батареи.
PCS (система преобразования энергии) — это преобразование энергии и электрический интерфейс между аккумулятором и электросетью или электрической нагрузкой. Хотя стоимость PCS постоянно снижается по мере разработки и применения силовых электронных устройств, она во многом определяет качество выходной мощности и характеристики всей системы хранения энергии. В сочетании с BMS (системой управления аккумулятором) это также влияет на срок службы и безопасность аккумулятора.
Локальный контроллер посредством связи, обнаружения датчиков и мониторинга узлов обеспечивает осведомленность о состоянии всей системы хранения энергии, логический контроль, скоординированную работу основного и вспомогательного оборудования и обработку неисправностей, тем самым повышая эффективность и доступность BESS. Функции локального контроллера достаточно гибки и его объем может расширяться в зависимости от проекта. Например, в простой и небольшой-системе микросети локальный контроллер может также распространить свое управление на фотоэлектрическое оборудование, дизель-генераторные установки и распределительные переключатели переменного тока. На более крупной электростанции, содержащей несколько систем хранения энергии, несколько локальных контроллеров могут работать каскадно для выполнения более сложных задач. Локальный контроллер верхнего-уровня отвечает за координацию запуска-остановки и распределения мощности между системами хранения энергии, тогда как локальные контроллеры нижнего-уровня в основном выполняют соответствующую работу по управлению в своих соответствующих системах хранения энергии.
Сборные модули, служащие носителем и платформой для систем хранения энергии, обеспечивают адаптируемость системы хранения энергии к различным сложным средам, обладая такими функциями, как гидроизоляция, теплоизоляция, огнестойкость, вибростойкость и электромагнитное экранирование. Что касается структурной формы, выбор часто зависит от природных условий и затрат на рабочую силу в месте реализации проекта, причем варианты включают стационарные здания, контейнеры или уличные шкафы. Стационарные здания имеют более длительный период строительства и более высокую стоимость; в то время как контейнеры и уличные шкафы имеют определенные преимущества с точки зрения затрат на производство и транспортировку. Поэтому в большинстве текущих проектов в системах хранения энергии малого и среднего-размера (менее 1 МВтч), требующих более эстетичного внешнего вида, часто используются уличные шкафы;
В то время как в крупных системах, требующих более высокого уровня защиты и прочности конструкции, в основном используются контейнеры. Если взять в качестве примера контейнеры, как показано на рисунке, корпус контейнера должен быть спроектирован с достаточной прочностью на основе анализа динамических и статических нагрузок, а при необходимости контейнер можно модифицировать с помощью дополнительных усиливающих балок. В то же время на контейнере должны быть установлены вспомогательные компоненты, такие как знаки эвакуации и аварийные замки, в соответствии с соответствующими стандартами.
Другое вспомогательное оборудование включает в себя аккумуляторные шины и шкафы защиты (БКП), шкафы управления и распределения, а также шкафы местного контроля (опция). В некоторых проектах микросетей специальное оборудование, такое как распределительное устройство, также может быть установлено на интерфейсе переменного тока и управляться локальным контроллером, становясь, таким образом, частью BESS.