O armário de armazenamento de energia é equivalente ao sistema de armazenamento de energia?

No domínio do armazenamento de energia, ouvimos frequentemente falar de armários de armazenamento de energia e de sistemas de armazenamento de energia. Poderão os dois ser equiparados? Vamos falar sobre isso a partir dos seguintes aspectos.

1. Armário de armazenamento de energia

O armário de armazenamento de energia é normalmente um armário independente, que integra o conjunto de baterias, o sistema de gestão de baterias (BMS), o sistema de gestão térmica, o sistema de proteção contra incêndios e outros componentes. Por exemplo, em alguns cenários de armazenamento de energia distribuída em pequena escala, o armário de armazenamento de energia assemelha-se a um grande armário metálico. O componente central de armazenamento de energia é a bateria, e a monitorização da tensão, corrente, temperatura e outros parâmetros da bateria é efectuada pelo sistema de gestão da bateria para garantir a segurança e a estabilidade do funcionamento da bateria.

Pode ser personalizado de acordo com diferentes cenários e necessidades de aplicação. Por exemplo, para o armazenamento de energia no exterior, o invólucro do armário de armazenamento de energia tem de ter um bom desempenho de proteção, como ser à prova de água, de poeiras e de sol.

A principal função é realizar o armazenamento de energia eléctrica e ser capaz de gerir preliminarmente a energia eléctrica armazenada. Pode controlar o processo de carga e descarga da bateria até certo ponto, por exemplo, quando a fonte de alimentação tem excesso de energia, o armário de armazenamento de energia pode armazenar a energia eléctrica; quando a eletricidade é necessária, pode descarregar para o exterior de acordo com a potência definida e outros parâmetros.

Possui também algumas funções de proteção de segurança, como o ajuste da temperatura no armário pelo sistema de gestão térmica para evitar a degradação do desempenho da bateria e os riscos de segurança no ambiente de alta temperatura; o sistema de combate a incêndios efectua um tratamento de emergência, como a extinção atempada do fogo em caso de perigo de fuga térmica. 2. Sistema de armazenamento de energia

2. sistema de armazenamento de energia

O sistema de armazenamento de energia é mais integrado e completo do que o de armazenamento de baterias. Isto significa um sistema de armazenamento de baterias, juntamente com os seus armários, PCS (sistema de conversão de energia), sistema de monitorização e alguns outros auxiliares – incluindo cabos de ligação e armários de distribuição. Por exemplo, haverá um grande número de armários de armazenamento de energia numa grande central de armazenamento de energia junto à rede para formar um conjunto de armazenamento de energia com uma disposição e ligação razoáveis. Além disso, o sistema de conversão de energia é responsável pela conversão da corrente alternada em corrente contínua armazenada na bateria ou pela conversão da corrente contínua na bateria em corrente alternada transmitida à rede.

Também pode monitorizar o estado de funcionamento de todo o sistema de armazenamento de energia em tempo real, incluindo todos os estados do armário de armazenamento de energia, energia de entrada e saída, alarme de falha do sistema, etc. Além disso, de acordo com os resultados da monitorização, é capaz de efetuar um controlo inteligente e otimizar a programação.

Para além da função básica de armazenamento de energia e da gestão preliminar pelo armário de armazenamento, o sistema de armazenamento de energia pode realizar o armazenamento de energia em grande escala e a transformação de energia de alta eficiência. Terá interações profundas com a rede eléctrica ou outros sistemas de energia, desempenhando papéis importantes, como a participação na modulação da frequência e nos serviços auxiliares de regulação de picos da rede eléctrica. Em caso de baixo consumo de eletricidade, pode absorver uma grande quantidade de energia eléctrica da rede. Começa a libertar a energia eléctrica armazenada durante as horas de ponta para a rede eléctrica para equilibrar a relação entre a oferta e a procura da rede eléctrica, melhorando assim a estabilidade e a fiabilidade da rede eléctrica.

O sistema de armazenamento de energia também permite a integração e a utilização óptima de diferentes formas de energia. Na microrrede, que inclui a produção de energia solar, a produção de energia eólica e um sistema de armazenamento de energia, por exemplo, é capaz de distribuir e despachar razoavelmente a energia eléctrica de acordo com as caraterísticas da produção de energia e os requisitos de carga de várias fontes de energia, conseguindo assim a colaboração de várias fontes de energia.

II、O segundo é a diferença nos cenários de aplicação entre os dois

1、 Produção de energia distribuída e microrredes

Armazenamento de energia doméstica

Os armários de armazenamento de energia em sistemas domésticos de produção de energia solar fotovoltaica armazenam a eletricidade excedente produzida pelos painéis solares durante o dia. Por exemplo, ao meio-dia, quando o sol está muito bom e a produção de energia fotovoltaica é superior ao consumo doméstico de eletricidade, o armário de armazenamento de energia armazena esta quantidade extra de energia. É óbvio que, em caso de produção insuficiente de energia solar durante a noite ou em dias de chuva, um armário de armazenamento de energia pode libertar eletricidade para utilização doméstica, reduzindo a necessidade de compra de eletricidade à rede e diminuindo os custos de eletricidade domésticos.

Alguns sistemas domésticos inteligentes topo de gama também podem cooperar com o armário de armazenamento de energia. De acordo com os hábitos de utilização dos electrodomésticos e as horas de pico e de vale dos preços da eletricidade, controlam de forma inteligente a carga e descarga do armário de armazenamento de energia e optimizam ainda mais a eficiência da utilização da energia doméstica.

Instalação para pequenas empresas

Para pequenas lojas, restaurantes e outros locais comerciais, os armários de armazenamento de energia podem ser combinados com sistemas de energia solar no telhado ou pequenas instalações de energia eólica. Por exemplo, durante o horário de funcionamento da loja, os armários de armazenamento de energia podem armazenar eletricidade durante os períodos de preços baixos da eletricidade e libertar eletricidade durante os picos de preços da eletricidade, reduzindo os custos comerciais da eletricidade. Entretanto, em caso de problemas urgentes, como um apagão ou uma falha da rede eléctrica, o armário de armazenamento de energia também suporta a alimentação de emergência dos principais equipamentos eléctricos, o que ajuda a garantir o funcionamento normal de aparelhos de iluminação e refrigeração fundamentais na loja.

2、Armazenamento de energia da estação de base de comunicações

As estações de base de comunicação necessitam sempre de uma fonte de alimentação estável e firme para garantir o funcionamento correto do equipamento de comunicação. O armário de armazenamento de energia pode ser utilizado para fazer backup da fonte de alimentação e mudar rapidamente para o equipamento da estação de base em caso de corte na alimentação eléctrica. Por exemplo, algumas zonas montanhosas remotas ou zonas onde o fornecimento de energia é tão mau que o armário de armazenamento de energia armazena eletricidade suficiente para garantir um número de horas ou mesmo dias de funcionamento contínuo da estação de base de comunicações para manter as comunicações de rede sem problemas. Além disso, o armário de armazenamento de energia pode trabalhar com o sistema de gestão de energia da estação de base para ajustar razoavelmente a estratégia de carga e descarga de acordo com a mudança de carga do equipamento da estação de base e o estado da bateria, e prolongar a vida útil da bateria.

3、Instalações de carregamento de veículos eléctricos

Este poderia ser o caso de algumas estações de carregamento rápido de veículos eléctricos, em que os armários de armazenamento de energia aliviam o impacto instantâneo de alta potência das pilhas de carregamento na rede. Quando vários veículos eléctricos começam a carregar simultaneamente, o armário de armazenamento de energia pode primeiro fornecer uma parte da energia eléctrica e depois complementar lentamente a energia eléctrica da rede. Isso pode tornar a demanda de energia da pilha de carregamento mais estável e evitar uma carga excessiva na rede. Ao mesmo tempo, em caso de falha da rede eléctrica ou durante as horas de ponta, a energia armazenada no armário de armazenamento de energia pode também fornecer um certo grau de serviço de carregamento de emergência para veículos eléctricos.

III、 Cenário de aplicação do sistema de armazenamento de energia

1、Armazenamento de energia do lado da rede eléctrica

Serviço Auxiliar FM

Em funcionamento, a frequência deve ser mantida num intervalo estável. O sistema de armazenamento de energia pode responder rapidamente a alterações na frequência da rede eléctrica. Absorve energia eléctrica quando a frequência da rede eléctrica sobe, enquanto liberta energia eléctrica quando a frequência da rede desce para ajustar a frequência da rede. Por exemplo, no caso de paragens súbitas de alguns equipamentos industriais de grande escala ou de ligação de um grande número de novas gerações de energia à rede, que causam flutuações de frequência, o sistema de armazenamento de energia pode responder em poucos segundos ou mesmo em menos tempo para manter efetivamente a estabilidade da frequência da rede.

Carregar os picos e preencher os vales

Pode armazenar eletricidade em períodos de baixo consumo, por exemplo, à noite, e utilizá-la em períodos de consumo. Na rede eléctrica urbana, devido à aglomeração do consumo de energia industrial e residencial durante o dia, o pico da carga de energia é óbvio. O sistema de armazenamento de energia pode ser carregado pela rede eléctrica durante a noite, quando o preço da eletricidade é baixo, e descarregado para a rede eléctrica durante o pico do dia, equilibrando a curva de carga da rede eléctrica e melhorando a eficiência global de funcionamento da rede eléctrica, o que reduzirá o custo de expansão da rede eléctrica.

Em algumas redes eléctricas regionais dominadas pela produção de novas energias, os sistemas de armazenamento de energia podem também atenuar a intermitência e a volatilidade da produção de novas energias. Por exemplo, armazenar eletricidade durante os períodos de excesso de produção de energia eólica ou fotovoltaica e libertá-la durante os períodos de produção de energia insuficiente permite que a rede aceite a nova produção de energia de forma mais estável.

2、Armazenamento de energia industrial em grande escala

Gestão da energia das instalações

Algumas fábricas de grande dimensão, como as siderurgias, as fábricas de produtos químicos, etc., têm uma grande quantidade de equipamento elétrico utilizado de forma descontínua e a diferença de preço da eletricidade em alturas diferentes. Os sistemas de armazenamento de energia podem ajudar as fábricas a otimizar a utilização de energia, armazenar eletricidade quando o preço é baixo e libertar eletricidade quando o preço é alto ou o equipamento é alto, reduzindo o custo da eletricidade na fábrica. Entretanto, para as produções que requerem alta qualidade de energia, o sistema de armazenamento de energia também fornece eletricidade estável e de alta qualidade para evitar a afetação da qualidade do produto pelas flutuações da rede eléctrica. Aplicação industrial do consumo de energias renováveis

Em alguns cenários industriais que dispõem independentemente das suas próprias instalações de produção de energia renovável, como as centrais solares ou os parques eólicos de grandes empresas, os sistemas de armazenamento de energia podem ser combinados com o equipamento de produção de energia renovável. Por exemplo, o sistema de armazenamento de energia pode armazenar a energia excedente gerada durante o dia a partir da produção de energia solar fotovoltaica, que será utilizada para as necessidades de produção de eletricidade durante a noite, a fim de aumentar a proporção de energia renovável auto-utilizada e reduzir a dependência das redes eléctricas tradicionais.

3、 Central eléctrica de armazenamento de energia independente

A central de armazenamento de energia independente é uma instalação de grande escala especializada no armazenamento de energia e não depende de equipamentos ou utilizadores específicos de produção de energia. Uma central de armazenamento de energia deste tipo pode ser construída perto da base de produção de energia (como perto de grandes parques eólicos ou centrais solares) ou perto do centro de carga, como à volta das cidades. Armazena principalmente energia e regula a rede eléctrica, fornece apoio energético flexível à rede eléctrica, aumenta a fiabilidade e a estabilidade de todo o sistema elétrico. Tomemos como exemplo algumas regiões com uma rápida transição energética: no processo de substituição de novas energias, as centrais independentes de armazenamento de energia desempenham um papel de amortecedor da nova produção de energia e da rede eléctrica original, promovendo o acesso em grande escala e a utilização eficiente de novas energias.

III – Desafios e controvérsias

(i) As preocupações de Buffett

Warren Buffett afirmou na reunião anual de acionistas da Berkshire Hathaway de 2024 que, sem um avanço na tecnologia de armazenamento de baterias, a energia solar nunca será a única fonte de eletricidade. O Nevada conta atualmente com duas unidades alimentadas a carvão como complemento para garantir um fornecimento fiável de eletricidade, e as duas últimas serão retiradas no próximo ano e substituídas por novas unidades alimentadas a gás. Os desafios da descarbonização da energia de fontes convencionais para fontes renováveis são múltiplos, especialmente o problema da intermitência. Embora as tecnologias avançadas de armazenamento de energia em baterias e outras inovações possam ultrapassar estas barreiras, deparam-se atualmente com múltiplas complexidades que afectam a fiabilidade e a relação custo-eficácia.

Buffett acredita que, devido à natureza intermitente das energias renováveis, a energia solar nunca será a única fonte de energia, a menos que haja verdadeiros avanços em domínios como o armazenamento de energia. O sucessor Abel também referiu que, normalmente, a forma mais económica de o fazer agora é utilizar uma bateria de 4 horas, o que é um desafio quando não há sol. Há muitos avanços tecnológicos em curso que requerem um grande investimento. Mas a realidade é que precisamos de equilibrar cuidadosamente a fiabilidade da energia e a intermitência, e os custos são importantes, e quanto é que os clientes precisam de pagar para alcançar esse equilíbrio delicado, para apoiar a fiabilidade da energia, é algo que será aprendido com a prática. Buffett disse também que compreende porque é que as pessoas precisam de baterias à noite, mas isso custa muito dinheiro.

Como diz Greg, o adjunto de Warren Buffett, a transição energética não se fará de um dia para o outro. Tanto a energia fotovoltaica como a eólica enfrentam o problema da intermitência e precisam de recorrer ao armazenamento de energia. Para garantir um fornecimento estável e fiável de eletricidade, ainda não é possível abandonar completamente os combustíveis fósseis. Atualmente, a economia da central de armazenamento de energia é de 4 horas, tendo em conta a falta de luz durante a noite, 4 horas não são obviamente suficientes, a fiabilidade e a economia têm de encontrar um equilíbrio. Buffett acrescentou que a transição energética e o fornecimento de energia devem ser ambos, a atual energia fotovoltaica não pode tornar-se a principal fonte de eletricidade porque o problema do armazenamento não foi resolvido. O seu amigo Bill Gates investiu num projeto de bateria de armazenamento de energia, está a estudar a forma de prolongar a vida útil da bateria de armazenamento, mas os avanços tecnológicos ainda precisam de tempo, temos de respeitar o desenvolvimento objetivo das coisas.