Sebelum membahas arsitektur dan jenis baterai sistem penyimpanan energi baterai (BESS), pertama-tama kita harus fokus pada terminologi paling umum yang digunakan dalam bidang ini. Beberapa parameter penting menggambarkan perilaku sistem penyimpanan energi baterai.
Kapasitas [Ah]: Muatan listrik maksimum yang mampu disuplai sistem ke beban terpasang pada tegangan yang wajar. Teknologi baterai memiliki pengaruh yang signifikan terhadap parameter ini, yang nilainya ditetapkan untuk arus dan suhu pengosongan tertentu.
Energi Nominal [Wh]:Ini adalah energi total yang dihasilkan antara kondisi muatan penuh dan debit penuh. Ini setara dengan tegangan baterai dikalikan kapasitasnya. Suhu dan arus juga mempunyai pengaruh, karena kapasitaslah yang menentukannya.
Kekuatan [W]:Menentukan daya keluaran BESS sulit dilakukan karena bergantung pada beban yang terpasang. Meskipun demikian, daya nominal mewakili daya dalam skenario pelepasan yang paling umum.
Energi Spesifik [Wh/kg]:Hal ini menunjukkan kapasitas penyimpanan energi baterai dalam kaitannya dengan massa.
Skala yang digunakan untuk menentukan durasi pengisian dan pengosongan disebutNilai C. Arus pengosongan akan menguras baterai sepenuhnya dalam satu jam pada suhu 1C.
Pengisian/pengosongan/pengisian adalahsiklus. Tidak ada definisi yang disepakati mengenai apa itu siklus.
Sebuah bateraisiklus hidupadalah jumlah total siklus yang dapat dihasilkannya.
Departemen Pertahanan: Kedalaman pelepasan. Debit lengkap adalah 100%;
Status biaya (SoC,%):Tingkat pengisian daya baterai ditunjukkan oleh nomor ini.
Syarat "efisiensi coulomb" mengacu pada kemampuan baterai untuk mengirimkan muatan secara efisien. Ini adalah proporsi muatan yang diperlukan untuk kembali ke keadaan muatan semula dengan jumlah muatan (Ah) yang dilepaskan selama fase pengosongan. Dengan pengecualian teknologi timbal-asam, sebagian besar teknologi biasa baterai memiliki efisiensi yang sebanding dengan ini.
Jenis Utama Sistem Penyimpanan Energi Elektrokimia
Ada banyak sistem baterai, masing-masing didasarkan pada kombinasi unik komponen dan proses kimia. Baterai timbal-asam dan Li-ion saat ini merupakan jenis yang paling banyak digunakan, namun baterai berbahan dasar flow, nikel, dan sulfur juga mendapat tempat di pasar ini. Kami akan segera meninjau manfaat utama dari teknologi baterai paling populer.
Kami menggunakan baterai ini secara teratur. Sel dasar baterai ini terdiri dari elektroda bi-oksida atau timbal positif dan elektroda timbal negatif. Elektrolitnya adalah larutan asam sulfat dalam air.
Keunggulan utama baterai ini adalah keterjangkauannya dan kondisi teknologinya yang canggih.
Baterai Nikel – Kadmium (Ni – Cd).
Sebelum teknologi baterai litium digunakan secara luas, baterai jenis ini berfungsi sebagai sumber daya utama perangkat portabel selama beberapa tahun.
Baterai ini memberikan keluaran daya yang tinggi dan waktu pengisian yang cepat.
Peningkatan pada baterai ini diwakili oleh teknologi Nickel-metal-hydride (NiMH), yang dapat menyediakan energi spesifik sekitar 40% lebih tinggi dibandingkan NiCd standar.
Baterai Litium-Ion (Li-Ion).
Dari semua logam, litium mempunyai energi spesifik paling tinggi dan paling ringan. Baterai isi ulang anoda logam litium memiliki kapasitas untuk memberikan kepadatan energi yang sangat tinggi.
Ada batasan lain juga. Misalnya, pengembangan dendrit pada anoda selama siklus merupakan batasan yang terkait. Hal ini dapat mengakibatkan pemadaman listrik, yang dapat meningkatkan suhu dan merusak baterai.
Komposisi BESS
"Level" yang berbeda, baik logis maupun fisik, membentuk BESS. Setiap bagian fisik yang unik memerlukan sistem kendalinya sendiri.
Berikut ini ikhtisar tahapan-tahapan penting tersebut:
Sistem baterai terdiri dari berbagai paket baterai dan banyak baterai yang dihubungkan satu sama lain untuk mencapai tingkat tegangan dan arus yang diinginkan.
Sistem manajemen baterai mengatur fungsi masing-masing sel agar sistem dapat berfungsi dalam rentang voltase, arus, dan suhu yang aman bagi kesehatan baterai dibandingkan sistem secara keseluruhan. Selain itu, status muatan di setiap sel disesuaikan dan diseimbangkan dengan melakukan hal ini.
Untuk mengubah daya menjadi AC, inverter dipasang pada sistem baterai. Level elektronik daya khusus yang dikenal sebagai PCS (sistem konversi daya) hadir di setiap BESS. Biasanya dikelompokkan dalam unit konversi bersama dengan semua layanan tambahan yang diperlukan untuk pemantauan yang tepat.
Sistem dan pemantauan dan pengendalian aliran energi (sistem manajemen energi) adalah langkah-langkah berikut. Sistem pengendalian dan akuisisi data pengawasan, atau sistem SCADA, sering kali mencakup fungsi pemantauan dan pengendalian umum. Di sisi lain, sistem manajemen energi dirancang khusus untuk memantau aliran daya sesuai dengan kebutuhan aplikasi.
Sambungan trafo tegangan menengah/tegangan rendah dan, berdasarkan ukuran sistem, trafo tegangan tinggi/tegangan menengah pada gardu induk khusus merupakan sambungan terakhir.
Modul PV dan Integrasi BESS
Sumber energi terbarukan diperkirakan akan memberikan dampak signifikan terhadap sistem kelistrikan di masa depan, seperti yang dibahas pada bagian pertama seri ini. Baik sistem kelistrikan maupun pembangkit listrik terbarukan dapat memperoleh manfaat dari integrasi BESS dengan sumber energi terbarukan.
Berikut ini penjelasan berbagai cara BESS dapat membantu pembangkit listrik:
Untuk mencapai kurva pembangkitan yang lebih stabil dan dapat diprediksi, hal ini akan mengimbangi "volatilitas" profil pembangkitan di bawah tutupan awan atau lonjakan listrik secara tiba-tiba. Kontras antara kurva pembangkitan pembangkit listrik PV pada hari berawan dan saat langit cerah ditampilkan pada Gambar 4. Pembangkitan tersebut akan menunjukkan lebih sedikit "kedipan" dengan integrasi BESS, sehingga menghasilkan kurva yang lebih teratur.
Kurva generasi akan "halus" sebagai hasil dari pencukuran puncak (untuk informasi lebih lanjut tentang pencukuran puncak, baca artikel sebelumnya).
Sehubungan dengan dukungan jaringan dan layanan tambahan, BESS dapat memainkan peran penting dalam integrasi pembangkit listrik ke dalam jaringan listrik dengan menawarkan pengaturan frekuensi dan manajemen tegangan (bersama dengan kompensasi daya reaktif) dengan dampak yang jauh lebih kecil terhadap sistem kelistrikan.
Selain layanan-layanan yang disebutkan di atas, terdapat lebih banyak potensi kolaborasi antara modul fotovoltaik dan sistem penyimpanan energi baterai, dimulai dengan pertukaran titik koneksi (POC). Karena BESS sering dipasang untuk "melengkapi" modul PV, kehadirannya tidak memerlukan daya ekstra di POC.
Potensi kolaborasi tambahan berasal dari keputusan yang dibuat dalam arsitektur tentang bagaimana modul PV terhubung ke BESS. Setidaknya ada tiga opsi utama:
Kopling DC: Dalam opsi ini, konverter DC/DC tertentu digunakan untuk menghubungkan BESS dan PV di sisi DC baterai dan modul PV untuk menstabilkan tegangan. Dengan metode ini, seluruh sisi AC pembangkit akan berbagi inverter antara modul PV dan BESS (inverter dalam skenario ini akan dapat beroperasi di keempat kuadran diagram PQ). Pilihan ini cukup umum untuk perumahan aplikasi, atau dalam kasus pembangkit kecil (kW). Dalam kasus pabrik skala besar, BESS akan didistribusikan ke seluruh lahan. Namun, hal ini memerlukan logika yang spesifik dan mahal untuk mengontrol tegangan DC dan muatan setiap paket baterai.
Kopling AC Setelah Inverter: Metode ini sebanding dengan metode sebelumnya, tetapi metode ini menempatkan titik sambungan modul BESS dan PV setelah inverter. Dalam hal ini, BESS dan modul PV masing-masing akan memiliki inverter khusus. Karena tidak diperlukan logika kontrol tambahan untuk kopling DC, metode ini juga populer untuk aplikasi perumahan dan dapat digunakan di pabrik besar untuk membuat BESS terdistribusi.
Kopling AC di POC:Dalam solusi ini, modul PV dan BESS hanya berbagi fasilitas interkoneksi, sementara keduanya memiliki bagian yang terpisah di tingkat pabrik.