儲能系統提升智能電網(wǎng)的應用效率

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(zhù)能源短缺的壓力，除了一方面增加能源的產(chǎn)能與來(lái)源之外，通過(guò)技術(shù)的協(xié)助來(lái)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)應用的發(fā)展，以及由 ADI 所推出的儲能系統 (ESS) 解決方案的功能特性與優(yōu)勢。

儲能系統存儲可再生能源保持現代電網(wǎng)穩定

集中式能源網(wǎng)是由發(fā)電機產(chǎn)生的能源、高壓輸電線(xiàn)和低壓輸電線(xiàn)組成的網(wǎng)絡(luò )，遠距離輸送電力，為國家的命脈和經(jīng)濟提供動(dòng)力。隨著(zhù)世界越來(lái)越依賴(lài)電氣化，老化的電網(wǎng)正面臨著(zhù)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由于容量不足和基礎設施故障而導致的限電，也影響著(zhù)人們的生活質(zhì)量。

儲能系統 (ESS) 是一種通過(guò)捕獲并存儲可再生能源 (如風(fēng)能和太陽(yáng)能) 來(lái)保持現代電網(wǎng)穩定的應用技術(shù)。通過(guò)緩解可再生能源面臨的間歇性問(wèn)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(yáng)能資源的障礙。通過(guò)ESS就可以隨時(shí)向所有用戶(hù)和應用供電，包括為電動(dòng)汽車(chē)充電及為樓宇、醫院和學(xué)校供電。ESS不僅可以支持高峰時(shí)段運行的電網(wǎng)，還可以保持現有電網(wǎng)基礎設施，而不存在電網(wǎng)過(guò)載和崩潰的風(fēng)險。

近年來(lái)，受電動(dòng)汽車(chē) (EV) 和其他電氣化技術(shù)預期普及率的影響，儲能和ESS已成為全球關(guān)注的焦點(diǎn)。ESS將支持電動(dòng)汽車(chē)的增長(cháng)，同時(shí)也作為電池二次壽命的主要應用。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)，因為電池在電動(dòng)車(chē)應用中的生命周期結束時(shí)，電池本身仍然是有價(jià)值的。此外還可對使用過(guò)的電池模塊進(jìn)行測試和重新組裝進(jìn)行再制造 (Refabricate)，或將電池模塊集成在固定式存儲系統中，進(jìn)行重復使用 (Reuse)，以及將這些大電池產(chǎn)生的電力被用于穩定電網(wǎng)等，進(jìn)行轉售 (Resell)。

分布式能源網(wǎng)將比傳統電網(wǎng)供電更便宜

為了支持可持續能源使用，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)達國家和不發(fā)達國家的人口有益，在這些國家，電氣化用于推動(dòng)商業(yè)發(fā)展和維持生命。儲能系統不僅在能源需求低時(shí)存儲能量以供高峰負荷時(shí)使用，并使未來(lái)的電網(wǎng)運行成為可能，無(wú)需投資數萬(wàn)億美元來(lái)擴展輸電線(xiàn)，或新建污染大氣的化石燃料發(fā)電廠(chǎng)。

通過(guò)使用可再生能源可為未來(lái)提供動(dòng)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18.1%和26%。在這部分能源消耗中，7.5%來(lái)自傳統生物質(zhì)，4.2%來(lái)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(lái)自風(fēng)能、太陽(yáng)能、生物質(zhì)、地熱和海洋能源。

對可持續能源未來(lái)的需求正在推動(dòng)更多可變可再生能源接入電網(wǎng)，這反過(guò)來(lái)又加速了儲能技術(shù)的普及，幫助電網(wǎng)實(shí)現彈性最大化。預測在電動(dòng)汽車(chē)和其他電氣化技術(shù)預期普及率的推動(dòng)下，儲能市場(chǎng)將在未來(lái)幾十年迅速增長(cháng)。在接下來(lái)的二十年里，對新儲能的投資預計將猛增6200億美元。到2030年，預計新增存儲容量的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)設施，5%用于支持電動(dòng)汽車(chē)基礎設施。

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

當前電網(wǎng)正在從集中式發(fā)電向分布式可再生能源發(fā)電轉變，為儲能創(chuàng )造了巨大的機遇。目前存在兩種基本類(lèi)型的儲能，包括在電表的前面，稱(chēng)為電網(wǎng)規模儲能，專(zhuān)為主要能源生產(chǎn)商設計，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。預計到2025年，分布式可再生能源將比電網(wǎng)供電更便宜。

電池管理系統是儲能市場(chǎng)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(chǎng)，也代表著(zhù)ESS領(lǐng)域所面臨的挑戰與龐大的商機。ADI公司擁有廣泛的硬件系統專(zhuān)業(yè)知識、行業(yè)領(lǐng)先的電池管理系統 (BMS) 技術(shù)，以及著(zhù)名的全面現場(chǎng)支持，能夠為想要進(jìn)入ESS領(lǐng)域的公司，提供下一代儲能系統解決方案，共同迅速開(kāi)發(fā)和工業(yè)化一種精確、高性能、功能安全認證的儲能系統。

通過(guò)在長(cháng)期合作的基礎上，ADI能夠與有意進(jìn)入ESS市場(chǎng)的公司合作，快速實(shí)現功能安全認證儲能系統工業(yè)化的項目，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、電源和完整系統解決方案設計方面的幫助和指導。

半個(gè)多世紀以來(lái)，ADI的目標一直是幫助創(chuàng )建和解鎖各種技術(shù)，解決工程領(lǐng)域的嚴峻挑戰，分享見(jiàn)解并支持合作伙伴和客戶(hù)設計正確的解決方案，從而助力全球人口，同時(shí)發(fā)揮人類(lèi)的潛力。想要在ESS這個(gè)充滿(mǎn)競爭對手的激烈環(huán)境中在市場(chǎng)上取得成功，必須擁有具備獨特優(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(chē)輛充電續航里程和更長(cháng)的電池使用壽命。更高的充電測量精度也可以轉化為更長(cháng)的電池有效時(shí)間，在花費數百萬(wàn)美元的大型ESS系統中，節省的成本將非?？捎^(guān)。

合作伙伴與ADI的現場(chǎng)工程師攜手合作

ADI的專(zhuān)業(yè)現場(chǎng)應用工程師 (FAE) 團隊利用其廣泛的硬件系統專(zhuān)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(lái)測量和監控電池單元，并提供精確的電壓和電流信息。LTC6813是目前市場(chǎng)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)現更長(cháng)的電動(dòng)汽車(chē)續航里程，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。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(huì )損害電池性能或電池本身。BMS的測量精度更高，電動(dòng)汽車(chē)的電池使用壽命就一定會(huì )比測量精度不高的更長(cháng)，住宅或商業(yè)用途的儲能系統也是同樣的原理。

ADI的FAE能夠與儲能合作伙伴攜手參與在系統層面創(chuàng )建參考設計，并最終完成設計，ADI并可為合作伙伴提供IC、BMS和隔離通信通道設計。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器件在芯片內部很復雜，但客戶(hù)設計起來(lái)很輕松。ADI遠不只是一個(gè)元器件提供商，而是真正的合作伙伴，擁有豐富的系統級知識、深厚的領(lǐng)域專(zhuān)業(yè)知識和重要的ESS經(jīng)驗及見(jiàn)解。ADI可為ESS公司的本地團隊提供技術(shù)支持，并提供專(zhuān)家級的現場(chǎng)應用工程師。它不僅為BMS、電源和監控系統提供器件，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(chǎng)獲得新客戶(hù)，同時(shí)增強獲利時(shí)效。

結語(yǔ)

隨著(zhù)能源需求和消費者角色的不斷轉變，儲能解決方案將在為世界提供動(dòng)力方面發(fā)揮更加突出的作用。這一轉變將為從破壞環(huán)境的化石燃料轉向更清潔、更可持續的電力應用奠定基礎。ESS支持可再生能源與電網(wǎng)有效連接，由此促進(jìn)更大規模地使用可再生能源，同時(shí)對現有電網(wǎng)基礎設施進(jìn)行經(jīng)濟高效的升級，從而有可能節省數萬(wàn)億美元。

ADI和儲能公司合作使得充電速度更快，開(kāi)發(fā)出準確、安全且經(jīng)濟高效的ESS解決方案，ADI及其合作伙伴正在為實(shí)現能源獨立、更可持續的電氣化未來(lái)，以及更健康的人類(lèi)環(huán)境和全球生態(tài)系統鋪平道路。