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)，遠距離輸送電力，為國家的命脈和經(jīng)濟提供動力。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段運行的電網(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。

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。ESS將支持電動汽車的增長，同時也作為電池二次壽命的主要應(yīng)用。ESS有效地促進了主流能源生產(chǎn)中的可再生資源整合，包括可對電池進行回收利用 (Recycle)，因為電池在電動車應(yīng)用中的生命周期結(jié)束時，電池本身仍然是有價值的。此外還可對使用過的電池模塊進行測試和重新組裝進行再制造 (Refabricate)，或?qū)㈦姵啬K集成在固定式存儲系統(tǒng)中，進行重復(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存儲能量以供高峰負荷時使用，并使未來的電網(wǎng)運行成為可能，無需投資數(shù)萬億美元來擴展輸電線，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)計將猛增6200億美元。到2030年，預(yù)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(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，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(yù)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(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。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，能夠為想要進入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能夠與有意進入ESS市場的公司合作，快速實現(xiàn)功能安全認證儲能系統(tǒng)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)計方面的幫助和指導(dǎo)。

半個多世紀以來，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(zhàn)，分享見解并支持合作伙伴和客戶設(shè)計正確的解決方案，從而助力全球人口，同時發(fā)揮人類的潛力。想要在ESS這個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間，在花費數(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) 團隊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，并實現(xiàn)更長的電動汽車續(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。一定要知道要給電池充多少電以及何時停止放電，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，并最終完成設(shè)計，ADI并可為合作伙伴提供IC、BMS和隔離通信通道設(shè)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(nèi)部很復(fù)雜，但客戶設(shè)計起來很輕松。ADI遠不只是一個元器件提供商，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)驗及見解。ADI可為ESS公司的本地團隊提供技術(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，同時增強獲利時效。

結(jié)語

隨著能源需求和消費者角色的不斷轉(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，由此促進更大規(guī)模地使用可再生能源，同時對現(xiàn)有電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施進行經(jīng)濟高效的升級，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現(xiàn)能源獨立、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。