Klassifizierung von Energiespeicher-PCS

Im Zuge des globalen Energiewandels und der rasanten Entwicklung erneuerbarer Energien gewinnen Energiespeichersysteme zunehmend an Bedeutung für den stabilen Betrieb von Stromnetzen und das Energiemanagement. Als Kernkomponente dieser Systeme übernimmt das Leistungsumwandlungssystem (PCS) die wichtige Aufgabe der elektrischen Energieumwandlung und -regelung.

Nachfolgend sind die Klassifizierung und die Eigenschaften von Energiespeicher-PCS aufgeführt.

Die Rolle des Energiespeicher-PCS im Energiespeichersystem besteht erstens darin, beim Laden den Wechselstrom des Stromnetzes intelligent in Gleichstrom umzuwandeln, um die Energiespeicherbatterie zu laden und die elektrische Energie zu speichern; zweitens kann er beim Entladen den von der Batterie ausgegebenen Gleichstrom präzise in Wechselstrom umwandeln und diesen entweder zurück in das Stromnetz speisen oder direkt an elektrische Geräte liefern, wodurch eine stabile Stromversorgung gewährleistet wird.

Klassifizierung nach Anwendungsszenarien:

(1) Heimspeicher-PCS

Energiespeichersysteme für Privathaushalte werden hauptsächlich in Privathaushalten eingesetzt. Die Leistung dieser Systeme ist relativ gering und liegt üblicherweise zwischen 5 und 10 kW. Sie zeichnen sich durch ihre geringe Größe und einfache Installation aus und lassen sich optimal mit dezentralen Energiesystemen wie Photovoltaikanlagen kombinieren. Tagsüber speichern sie Solarstrom und stellen ihn nachts dem Haushalt zur Verfügung. Dadurch lassen sich nicht nur Stromkosten sparen, sondern sie dienen auch als Notstromversorgung bei Stromausfällen. So wird der grundlegende Strombedarf des Haushalts gedeckt und ein stabiles und zuverlässiges Mikronetz für die Familie geschaffen.

(2) Industrielle und kommerzielle Energiespeicher-PCS

Industrielle und gewerbliche Energiespeichersysteme dienen der Versorgung von Industrieunternehmen und Gewerbebetrieben. Die Leistung dieser Systeme liegt üblicherweise zwischen 50 kW und 500 kW. Sie sind für komplexere Leistungsanforderungen und Betriebsbedingungen ausgelegt und zeichnen sich durch einen höheren Wirkungsgrad und eine stärkere Stabilität aus. Sie helfen Unternehmen, Lastspitzen zu reduzieren und Lastschwankungen auszugleichen, indem sie Strom bei geringem Verbrauch speichern und bei Spitzenlast wieder abgeben. Dadurch senken sie die Stromkosten. Gleichzeitig verbessern sie die Versorgungssicherheit und verhindern die Auswirkungen von Netzschwankungen oder Stromausfällen auf Produktion und Betrieb. Sie sind ein wertvolles Hilfsmittel für das Energiemanagement von Unternehmen.

(3) Großtechnisches Energiespeicherkraftwerk PCS

Großspeicherkraftwerke übernehmen im Stromnetz mehrere wichtige Funktionen, wie Frequenz- und Spannungsregelung sowie Notstromversorgung. Ihre Leistungselektronik (PCS) liegt oft im Megawattbereich oder sogar darüber, von mehreren Megawatt bis zu mehreren hundert Megawatt. Die PCS von Großspeicherkraftwerken stellen extrem hohe Anforderungen an Reaktionsgeschwindigkeit und Regelgenauigkeit. Sie benötigen leistungsstarke Netzanbindungs- und Parallelbetriebsfähigkeiten, um den sicheren, stabilen und effizienten Betrieb des Stromnetzes während der großflächigen Leistungsumwandlung zu gewährleisten. Sie sind ein unverzichtbarer und wichtiger Bestandteil des Aufbaus moderner intelligenter Stromnetze.

Klassifizierung nach technischer Route

(1) String PCS

Das String-Leistungsumwandlungssystem (PCS) unterstützt den Zugriff auf mehrere Batteriezweige, das Clustermanagement und die unabhängige Steuerung. Dies verbessert die Batterienutzung deutlich, ist bediener- und wartungsfreundlich und leicht erweiterbar. Obwohl die Anschaffungskosten hoch sind, überwiegen die langfristigen Vorteile deutlich. Gleichzeitig löst das System effektiv das Problem der Parallelschaltung von Batterieclustern. Fällt ein einzelner PCS-Schrank aus, sind die Auswirkungen gering, und die einfache Bedienung und Wartung gewährleisten die hohe Zuverlässigkeit und Wartungsfreundlichkeit des Energiespeichersystems.

(2) Zentralisiertes PCS

Zentrale PCS-Systeme sind im Bereich der Energiespeicherung aufgrund ihrer ausgereiften Technologie, der geringen Kosten, des einfachen Aufbaus und der komfortablen Regelung weit verbreitet. Herausforderungen bestehen jedoch darin, dass die Spannungstoleranz der Schaltgeräte die Systemerweiterung begrenzt und für den Netzanschluss häufig ein Aufwärtstransformator erforderlich ist. Die Feinabstimmung des Batteriespeichers ist schwierig, was die Systemleistung beeinträchtigt. Im Fehlerfall wird die gesamte Anlage abgeschaltet, was hohe Betriebs- und Wartungskosten verursacht, den Online-Target und die Auslastung negativ beeinflusst und den Aufwand für späteren Betrieb und Wartung erhöht.

(3) Verteilte PCS

Das verteilte PCS ist ein Energiewandlungssystem mit einer zweistufigen AC/DC+DC/DC-Topologie. Es löst das Problem der Parallelschaltung von Batterieclustern durch eine DC/DC-Trennung vor dem Parallelanschluss jedes Batterieclusters an den DC-Bus. Dadurch werden die Batterienutzung und die Systemeffizienz verbessert. Gleichzeitig zeichnet sich das verteilte PCS durch hohe Flexibilität und Skalierbarkeit sowie einfache Bedienung und Verwaltung aus. Durch die DC/DC-Trennung können jedoch die Umwandlungsverluste steigen, und die Systemstruktur ist relativ komplex, was hohe Anforderungen an Sicherheit und Stabilität stellt.

Als wichtiger Bestandteil der neuen Energien verändert die Energiespeichertechnologie schrittweise unseren Energieverbrauch. Das Leistungsumwandlungssystem (PCS) spielt dabei eine zentrale Rolle und ist das Herzstück des Energiespeichersystems. Verschiedene PCS-Systeme weisen unterschiedliche Eigenschaften auf. Die Auswahl des geeigneten PCS ist ein komplexer und sorgfältiger Prozess, der eine umfassende Prüfung und genaue Abwägung erfordert. Nur durch die enge Verknüpfung der konkreten Bedürfnisse und technischen Gegebenheiten des Projekts kann sichergestellt werden, dass die gewählte Lösung optimal geeignet ist. Dies bildet die Grundlage für den effizienten und stabilen Betrieb des Energiespeichersystems und fördert die kontinuierliche Weiterentwicklung und Anwendung der Energiespeichertechnologie.