Wat is een batterijmicrogrid en wat zijn de belangrijkste voordelen ervan?
2024-11-04
Met een batterijmicrogrid wordt een klein energiesysteem bedoeld dat bestaat uit verspreide energiebronnen, zoals fotovoltaïsche energieopwekking, windenergieopwekking, stroombelastingen, energieopslag (batterij-energieopslag), substations, distributiestations en controlesystemen.
Wat is het verschil tussen een batterijmicrogrid en een groot elektriciteitsnet?
Een batterijmicrogrid is geen "miniversie van een groot elektriciteitsnet"!
Een batterijmicrogrid is een concept dat relatief is aan een traditioneel groot elektriciteitsnet. Traditionele grote elektriciteitsnetten zijn voornamelijk eenrichtingsinteracties, waarbij elektriciteit laag voor laag gebruikers bereikt vanuit elektriciteitscentrales via transmissielijnen. Batterijmicrogrids zijn tweerichtingsinteractieve modellen die elektriciteit kunnen genereren en ter plaatse kunnen balanceren om de energie-efficiëntie te maximaliseren.
Batterijmicrogrids verschillen qua functie, structuur en werkingswijze aanzienlijk van traditionele grote elektriciteitsnetten:
● Batterijmicrogrids zijn voornamelijk gebaseerd op verspreide energiebronnen en maken gebruik van energieopslagsystemen en regelapparatuur om zich aan te passen aan de vraag.
● Batterijmicrogrids ondersteunen onafhankelijke netwerken en werking. Wanneer een groot elektriciteitsnet uitvalt, kunnen ze snel de elektrische verbinding met het grote elektriciteitsnet verbreken en zelfstandig doorgaan met het leveren van stroom aan belangrijke belastingen.
● De planning en het ontwerp van batterijmicrogrids zijn voornamelijk gebaseerd op het algehele energieverbruik, de distributie van hulpbronnen en de bestaande netwerkomstandigheden om het optimale systeemconstructieplan te bepalen om te voldoen aan de economische, betrouwbaarheids- en milieubeschermingsvereisten van elektriciteitsverbruik.
Batterijmicrogrids bieden daarom nieuwe oplossingen, of het nu gaat om energiebesparing en milieubescherming of om kostenreductie en efficiëntieverbetering.
Waaruit bestaat een batterijmicrogrid en hoe werkt het?
Een batterijmicrogrid bestaat uit verschillende belangrijke componenten die samenwerken om elektriciteit te produceren, distribueren en reguleren. Deze componenten omvatten:
(1). Energiebronnen:
Dit zijn de generatoren of energiecentrales die elektriciteit produceren. Ze kunnen hernieuwbare energiebronnen omvatten, zoals zonnepanelen, windturbines en waterkrachtcentrales, maar ook niet-hernieuwbare energiebronnen, zoals diesel- of aardgasgeneratoren.
(2). Energieopslagsystemen:
Deze systemen slaan overtollige elektriciteit op om te voldoen aan de behoeften wanneer de vraag het aanbod overstijgt. Veelvoorkomende soorten energieopslag zijn batterijen, vliegwielen en thermische opslag.
(3). Ladingen:
Dit zijn de entiteiten die de elektriciteit verbruiken die door het batterijmicrogrid wordt gegenereerd. Dit kunnen woningen, commerciële gebouwen en industriële faciliteiten zijn.
(4). Infrastructuur:
Dit is het netwerk van elektriciteitsleidingen, onderstations en transformatoren die elektriciteit van de elektriciteitsbron naar de belasting transporteren.
(5). Besturingssystemen:
Deze systemen bewaken en controleren de werking van het batterijmicrogrid, inclusief stroomopwekking en -verbruik. Ze handhaven de vraagbalans, beheren de verbinding met het hoofdnetwerk en zorgen voor de betrouwbare werking van het batterijmicrogrid.
Elk onderdeel speelt een cruciale rol in de werking van een batterijmicrogrid, en hun optimalisatie kan de efficiëntie, betrouwbaarheid en duurzaamheid van het batterijmicrogrid aanzienlijk verbeteren.
Waarom zouden we een batterijmicrogrid bouwen als de traditionele technologie voor de aanleg van grootschalige elektriciteitsnetten al zeer volwassen is?
Door een batterijmicrogrid te bouwen, kan nieuwe energie effectief worden geabsorbeerd en kunnen de belangrijkste problemen van verschillende gedistribueerde energiebronnen worden opgelost wanneer deze op het net worden aangesloten.
(1).Uitdagingen van hernieuwbare energie voor de stabiliteit van het net
Hernieuwbare energieopwekking zoals zonne-energie en windenergie is zeer intermitterend en willekeurig en wordt sterk beïnvloed door de omgeving. Spannings- en frequentie-instabiliteit komt vaak voor, wat gemakkelijk ernstige gevolgen kan hebben voor het grote elektriciteitsnet. Bestaand onderzoek toont aan dat het verbinden van gedistribueerde energiebronnen met het net in de vorm van batterijmicrogrids en het ondersteunen van het grote elektriciteitsnet een effectieve manier is om de efficiëntie van gedistribueerde energiebronnen volledig te benutten.
(2).Voordelen van batterij-microgridoptimalisatie
Batterijmicrogridoptimalisatie heeft veel voordelen. Het kan de energie-efficiëntie verbeteren en kosten besparen, omdat het optimaliseren van de werking van batterijmicrogrids helpt om energieverspilling te minimaliseren en kosten te verlagen. Het verbetert ook de veerkracht en energiezekerheid, omdat geoptimaliseerde batterijmicrogrids beter bestand zijn tegen netstoringen en stroomuitval en om te herstellen. Bovendien ondersteunt batterijmicrogridoptimalisatie de ecologische duurzaamheid, omdat het de penetratie van hernieuwbare energie kan vergroten, waardoor de afhankelijkheid van fossiele brandstoffen wordt verminderd en de uitstoot van broeikasgassen wordt verminderd.
Batterijmicrogrids en grote elektriciteitsnetten vullen elkaar aan, vooral in gebieden waar geen grote elektriciteitsnetten aanwezig zijn. Ze kunnen een grotere rol spelen bij het compenseren van de tekortkomingen van grote elektriciteitsnetten.
Wat zijn de functies van batterijmicrogrids?
●Gebruik stroom in de buurt en verbeter de energie-efficiëntie.
De elektriciteit in het batterijmicrogrid komt van verspreide energiebronnen zoals aardgas, fotovoltaïsche energie en windenergie. Over het algemeen is de capaciteit van het batterijmicrogrid klein, de energiebron is relatief verspreid en dicht bij de belasting, wat het lokale verbruik en de lokale balans van verspreide energie kan realiseren. Tegelijkertijd kan het ook energie uitwisselen met het grote elektriciteitsnet en elkaar helpen.
●Eén aansluitpunt om de impact op het grote elektriciteitsnet te beperken.
De energie-uitwisseling tussen het batterijmicrogrid en het elektriciteitsnetsysteem is verbonden via het openbare verbindingspunt van het batterijmicrogrid en het elektriciteitsnetsysteem, waardoor de directe verbinding van meerdere gedistribueerde energiebronnen met het elektriciteitsnetsysteem wordt vermeden. Het batterijmicrogrid wordt voornamelijk gebruikt voor de stroomvoorziening binnen de regio en verzendt geen of zeer weinig stroom naar buiten, en de impact op het elektriciteitsnetsysteem kan worden genegeerd.
●Verbeter de betrouwbaarheid van de stroomvoorziening en los de vraag naar stroom op.
Het batterijmicrogrid maakt gebruik van geavanceerde besturingsmethoden en een groot aantal elektronische vermogensapparaten om verspreide stroombronnen, energieopslagapparaten en regelbare belastingen met elkaar te verbinden. Hierdoor wordt het een regelbare belasting voor het elektriciteitsnetsysteem. Het kan twee bedrijfsmodi implementeren: netaansluiting en onafhankelijke werking, waardoor de veilige en stabiele werking van het batterijmicrogrid en het grote elektriciteitsnet volledig behouden blijft.
Welke categorieën zijn er binnen batterijmicrogrids?
Macroclassificatie: Er zijn grofweg twee soorten batterijmicrogrids: onafhankelijke en netgekoppelde.
1. Onafhankelijke batterijmicrogrid: een zelfvoorzienende oplossing voor de stroomvoorziening
Onafhankelijke batterijmicrogrid is een energievoorzieningsmethode die onafhankelijk kan worden gebouwd en bediend, en niets te maken heeft met het externe elektriciteitsnet. Onafhankelijke batterijmicrogrid kan zorgen voor de balans tussen energieopwekking en energievoorziening binnen het batterijmicrogrid en de stabiliteit van de energievoorziening binnen het net bereiken.
2.Netgekoppeld batterijmicrogrid: zorgen voor stroomstabiliteit tijdens externe netstoringen
Grid-connected battery microgrid is verbonden met het externe net en wordt samen bediend. Wanneer het externe net uitvalt, moet het op dit moment worden losgekoppeld van het externe net, zodat de stroomvoorziening en het energieopslagsysteem in het net kunnen worden aangestuurd, zodat de stroomvoorziening van belangrijke stroombelastingen normaal kan zijn.
Microclassificatie: Er zijn vijf soorten batterijmicrogrids.
1. DC-batterij microgrid:
Gedistribueerde stroombronnen, energieopslagapparaten, belastingen, enz. worden allemaal aangesloten op de DC-bus en het DC-netwerk wordt vervolgens aangesloten op het externe AC-net via een vermogenselektronische omvormer. Het DC-batterijmicrogrid kan stroom leveren aan AC- en DC-belastingen van verschillende spanningsniveaus via vermogenselektronische conversieapparaten en de schommelingen van gedistribueerde stroombronnen en belastingen kunnen worden aangepast door het energieopslagapparaat aan de DC-zijde.
2. AC-batterij microgrid:
Gedistribueerde energiebronnen, energieopslagapparaten, etc. zijn allemaal verbonden met de AC-bus via vermogenselektronische apparaten. Momenteel zijn AC-batterijmicrogrids nog steeds de belangrijkste vorm van batterijmicrogrids. Door de schakelaar bij de PCC te regelen, kan de conversie tussen netgekoppelde werking en eilandmodus van batterijmicrogrids worden gerealiseerd.
3. AC/DC hybride batterijmicrogrid:
Bevat zowel een AC-bus als een DC-bus en kan rechtstreeks stroom leveren aan AC- en DC-belastingen.
4. Batterijmicrogrid voor middenspanningsdistributie:
Een batterijmicrogrid dat effectief gedistribueerde stroombronnen en belastingen integreert op basis van middenspanningsdistributietakken. Het is geschikt voor het leveren van stroom aan middelgrote capaciteit, hoge betrouwbaarheidsvereisten voor de stroomvoorziening en relatief geconcentreerde gebruikersgebieden.
5. Laagspanningsbatterijmicrogrid:
Een batterijmicrogrid dat is gevormd door de gedistribueerde stroombronnen en belastingen van de gebruiker op een laag voltageniveau op de juiste manier te integreren. Dit type batterijmicrogrid is meestal eigendom van elektriciteits- of energiegebruikers en is relatief klein van omvang.
In welke scenario's kunnen batterijmicrogrids worden toegepast?
Momenteel zijn batterijmicrogrids voornamelijk netgekoppeld en hebben ze een verscheidenheid aan uitdrukkingen. Elke uitdrukkingsnaam komt eigenlijk overeen met een operationeel scenario, zoals "bron-net-belasting-opslagintegratie", "fotovoltaïsche opslag-opladen (ontlading/inspectie)", "fotovoltaïsche opslag-nummer", "nul-koolstofindustrieel park", enz.; maar de essentie blijft hetzelfde. In essentie zijn ze allemaal gebaseerd op een relatief gesloten park/gemeenschap/compound/tankstation/laadstation/datacenter, gecombineerd met het stroombelastingsniveau van het scenario, de omringende nieuwe energieontwikkelingsomstandigheden en de elektriciteitsnetomstandigheden, door de constructie van nieuwe gedistribueerde nieuwe energie, nieuwe energieopslag, vermogenselektronische apparatuur en andere apparaten, wordt een stabiel en betrouwbaar regionaal uitgebreid slim energiebeheersysteem gevormd.
Conclusie:
De vraag naar schone en duurzame energie is de laatste tijd toegenomen en batterijmicrogrids zijn een veelbelovende oplossing gebleken. Een batterijmicrogrid is een klein energiesysteem dat onafhankelijk of in combinatie met de hoofdenergiebron kan werken, waardoor lokale energieproductie mogelijk is. Batterijmicrogrids kunnen worden geoptimaliseerd om de efficiëntie te maximaliseren en kosten te verlagen, terwijl ze ook zorgen voor een grotere energiezekerheid en veerkracht.
Hoe een PV-energiesysteem dimensioneren?
Wat is een commercieel zonne-energiesysteem en wat zijn de voordelen ervan?
