儲能系統(tǒng)提升智能電網(wǎng)的應(yīng)用效率

受到國際局勢與能源產(chǎn)量變化的影響，世界各國都面臨著能源短缺的壓力，除了一方面增加能源的產(chǎn)能與來源之外，通過技術(shù)的協(xié)助來降低能源的損耗，也是重要的發(fā)展方向。本文將為您介紹智能電網(wǎng)應(yīng)用的發(fā)展，以及由 ADI 所推出的儲能系統(tǒng) (ESS) 解決方案的功能特性與優(yōu)勢。

儲能系統(tǒng)存儲可再生能源保持現(xiàn)代電網(wǎng)穩(wěn)定

集中式能源網(wǎng)是由發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的能源、高壓輸電線和低壓輸電線組成的網(wǎng)絡(luò)，遠(yuǎn)距離輸送電力，為國家的命脈和經(jīng)濟(jì)提供動力。隨著世界越來越依賴電氣化，老化的電網(wǎng)正面臨著巨大的壓力。在高峰時(shí)段需求更高的用電量已經(jīng)成為常態(tài)，部分落后國家與地區(qū)由于容量不足和基礎(chǔ)設(shè)施故障而導(dǎo)致的限電，也影響著人們的生活質(zhì)量。

儲能系統(tǒng) (ESS) 是一種通過捕獲并存儲可再生能源 (如風(fēng)能和太陽能) 來保持現(xiàn)代電網(wǎng)穩(wěn)定的應(yīng)用技術(shù)。通過緩解可再生能源面臨的間歇性問題，儲能技術(shù)有助于消除以往阻礙加大采用風(fēng)能和太陽能資源的障礙。通過ESS就可以隨時(shí)向所有用戶和應(yīng)用供電，包括為電動汽車充電及為樓宇、醫(yī)院和學(xué)校供電。ESS不僅可以支持高峰時(shí)段運(yùn)行的電網(wǎng)，還可以保持現(xiàn)有電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施，而不存在電網(wǎng)過載和崩潰的風(fēng)險(xiǎn)。

近年來，受電動汽車 (EV) 和其他電氣化技術(shù)預(yù)期普及率的影響，儲能和ESS已成為全球關(guān)注的焦點(diǎn)。ESS將支持電動汽車的增長，同時(shí)也作為電池二次壽命的主要應(yīng)用。ESS有效地促進(jìn)了主流能源生產(chǎn)中的可再生資源整合，包括可對電池進(jìn)行回收利用 (Recycle)，因?yàn)殡姵卦陔妱榆噾?yīng)用中的生命周期結(jié)束時(shí)，電池本身仍然是有價(jià)值的。此外還可對使用過的電池模塊進(jìn)行測試和重新組裝進(jìn)行再制造 (Refabricate)，或?qū)㈦姵啬K集成在固定式存儲系統(tǒng)中，進(jìn)行重復(fù)使用 (Reuse)，以及將這些大電池產(chǎn)生的電力被用于穩(wěn)定電網(wǎng)等，進(jìn)行轉(zhuǎn)售 (Resell)。

分布式能源網(wǎng)將比傳統(tǒng)電網(wǎng)供電更便宜

為了支持可持續(xù)能源使用，ESS捕獲并存儲主要由分布式可變可再生能源提供的能源，不僅有利于環(huán)境，也對發(fā)達(dá)國家和不發(fā)達(dá)國家的人口有益，在這些國家，電氣化用于推動商業(yè)發(fā)展和維持生命。儲能系統(tǒng)不僅在能源需求低時(shí)存儲能量以供高峰負(fù)荷時(shí)使用，并使未來的電網(wǎng)運(yùn)行成為可能，無需投資數(shù)萬億美元來擴(kuò)展輸電線，或新建污染大氣的化石燃料發(fā)電廠。

通過使用可再生能源可為未來提供動力，在2017年和2018年，可再生能源對世界能源消耗和發(fā)電量分別貢獻(xiàn)18.1%和26%。在這部分能源消耗中，7.5%來自傳統(tǒng)生物質(zhì)，4.2%來自熱能 (非生物質(zhì))，1%生物燃料用于交通，3.6%水力發(fā)電，2%電力來自風(fēng)能、太陽能、生物質(zhì)、地?zé)岷秃Ｑ竽茉础?/p>

對可持續(xù)能源未來的需求正在推動更多可變可再生能源接入電網(wǎng)，這反過來又加速了儲能技術(shù)的普及，幫助電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)彈性最大化。預(yù)測在電動汽車和其他電氣化技術(shù)預(yù)期普及率的推動下，儲能市場將在未來幾十年迅速增長。在接下來的二十年里，對新儲能的投資預(yù)計(jì)將猛增6200億美元。到2030年，預(yù)計(jì)新增存儲容量的65%將用于將各種可再生能源接入電網(wǎng)，并提供各種電網(wǎng)服務(wù)，30%用于支持住宅、商業(yè)及工業(yè)設(shè)施，5%用于支持電動汽車基礎(chǔ)設(shè)施。

盡管分布式能源網(wǎng)仍存在許多實(shí)際障礙，但在過去十年中，隨著地方性太陽能發(fā)電廠、小型風(fēng)力發(fā)電場和電池儲能設(shè)施的發(fā)展，小規(guī)模經(jīng)濟(jì)效益已大大提高，可再生能源技術(shù)的成本已大幅下降。通過太陽能和風(fēng)能等可再生能源的分布式發(fā)電，允許根據(jù)自身需求生產(chǎn)清潔電力的消費(fèi)者將多余的電力送回電網(wǎng)。

當(dāng)前電網(wǎng)正在從集中式發(fā)電向分布式可再生能源發(fā)電轉(zhuǎn)變，為儲能創(chuàng)造了巨大的機(jī)遇。目前存在兩種基本類型的儲能，包括在電表的前面，稱為電網(wǎng)規(guī)模儲能，專為主要能源生產(chǎn)商設(shè)計(jì)，以及在電表的后面，住宅業(yè)主和企業(yè)可以利用安裝在其房屋上的各種儲能選項(xiàng)。預(yù)計(jì)到2025年，分布式可再生能源將比電網(wǎng)供電更便宜。

電池管理系統(tǒng)是儲能市場的關(guān)鍵技術(shù)

快速變化的電氣化環(huán)境和相對不成熟的儲能市場，也代表著ESS領(lǐng)域所面臨的挑戰(zhàn)與龐大的商機(jī)。ADI公司擁有廣泛的硬件系統(tǒng)專業(yè)知識、行業(yè)領(lǐng)先的電池管理系統(tǒng) (BMS) 技術(shù)，以及著名的全面現(xiàn)場支持，能夠?yàn)橄胍M(jìn)入ESS領(lǐng)域的公司，提供下一代儲能系統(tǒng)解決方案，共同迅速開發(fā)和工業(yè)化一種精確、高性能、功能安全認(rèn)證的儲能系統(tǒng)。

通過在長期合作的基礎(chǔ)上，ADI能夠與有意進(jìn)入ESS市場的公司合作，快速實(shí)現(xiàn)功能安全認(rèn)證儲能系統(tǒng)工業(yè)化的項(xiàng)目，能夠協(xié)助ESS公司加快上市速度和獲利時(shí)效，并以可接受的成本提供高性能的解決方案，可提供企業(yè)在集成、電源和完整系統(tǒng)解決方案設(shè)計(jì)方面的幫助和指導(dǎo)。

半個(gè)多世紀(jì)以來，ADI的目標(biāo)一直是幫助創(chuàng)建和解鎖各種技術(shù)，解決工程領(lǐng)域的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，分享見解并支持合作伙伴和客戶設(shè)計(jì)正確的解決方案，從而助力全球人口，同時(shí)發(fā)揮人類的潛力。想要在ESS這個(gè)充滿競爭對手的激烈環(huán)境中在市場上取得成功，必須擁有具備獨(dú)特優(yōu)勢的解決方案，從競爭產(chǎn)品中脫穎而出，其中的核心優(yōu)勢便是軟件及ADI的高精度BMS技術(shù)。

BMS精度對于ESS應(yīng)用至關(guān)重要，采用ADI的BMS技術(shù)，提高的精度可以額外提供15%到20%的車輛充電續(xù)航里程和更長的電池使用壽命。更高的充電測量精度也可以轉(zhuǎn)化為更長的電池有效時(shí)間，在花費(fèi)數(shù)百萬美元的大型ESS系統(tǒng)中，節(jié)省的成本將非?？捎^。

合作伙伴與ADI的現(xiàn)場工程師攜手合作

ADI的專業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用工程師 (FAE) 團(tuán)隊(duì)利用其廣泛的硬件系統(tǒng)專業(yè)知識和行業(yè)領(lǐng)先的BMS技術(shù)，與合作伙伴的軟件知識緊密配合。ADI為ESS合作伙伴提供LTC6813來測量和監(jiān)控電池單元，并提供精確的電壓和電流信息。LTC6813是目前市場上的高精度器件，讓合作伙伴的工程師能夠利用微控制器非常精確地計(jì)算電池的充電狀態(tài) (SoC) 和健康狀態(tài) (SoH)。

要確定精確的電池放電率，并實(shí)現(xiàn)更長的電動汽車?yán)m(xù)航里程，需要更高的BMS精度，需要確切地知道剩余多少電量，以便了解還能行駛多遠(yuǎn)。一定要知道要給電池充多少電以及何時(shí)停止放電，否則會損害電池性能或電池本身。BMS的測量精度更高，電動汽車的電池使用壽命就一定會比測量精度不高的更長，住宅或商業(yè)用途的儲能系統(tǒng)也是同樣的原理。

ADI的FAE能夠與儲能合作伙伴攜手參與在系統(tǒng)層面創(chuàng)建參考設(shè)計(jì)，并最終完成設(shè)計(jì)，ADI并可為合作伙伴提供IC、BMS和隔離通信通道設(shè)計(jì)。ADI可提供最終解決方案，為合作伙伴提供完整的支持。

ADI的BMS器件在芯片內(nèi)部很復(fù)雜，但客戶設(shè)計(jì)起來很輕松。ADI遠(yuǎn)不只是一個(gè)元器件提供商，而是真正的合作伙伴，擁有豐富的系統(tǒng)級知識、深厚的領(lǐng)域?qū)I(yè)知識和重要的ESS經(jīng)驗(yàn)及見解。ADI可為ESS公司的本地團(tuán)隊(duì)提供技術(shù)支持，并提供專家級的現(xiàn)場應(yīng)用工程師。它不僅為BMS、電源和監(jiān)控系統(tǒng)提供器件，還保證了關(guān)鍵時(shí)刻的高精度、性能、可靠性和上市速度，這樣ESS公司就可以在競爭激烈的市場獲得新客戶，同時(shí)增強(qiáng)獲利時(shí)效。

結(jié)語

隨著能源需求和消費(fèi)者角色的不斷轉(zhuǎn)變，儲能解決方案將在為世界提供動力方面發(fā)揮更加突出的作用。這一轉(zhuǎn)變將為從破壞環(huán)境的化石燃料轉(zhuǎn)向更清潔、更可持續(xù)的電力應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。ESS支持可再生能源與電網(wǎng)有效連接，由此促進(jìn)更大規(guī)模地使用可再生能源，同時(shí)對現(xiàn)有電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行經(jīng)濟(jì)高效的升級，從而有可能節(jié)省數(shù)萬億美元。

ADI和儲能公司合作使得充電速度更快，開發(fā)出準(zhǔn)確、安全且經(jīng)濟(jì)高效的ESS解決方案，ADI及其合作伙伴正在為實(shí)現(xiàn)能源獨(dú)立、更可持續(xù)的電氣化未來，以及更健康的人類環(huán)境和全球生態(tài)系統(tǒng)鋪平道路。