Proyek Sistem Penyimpanan Energi Baterai (BESS)

Sistem Penyimpanan Energi Baterai (BESS)

Buku panduan ini memberikan arahan mengenai aplikasi, teknologi, model bisnis, dan regulasi yang perlu dipertimbangkan saat menentukan kelayakan proyek sistem penyimpanan energi baterai (BESS). Beberapa aplikasi dan studi kasus dibahas, termasuk pengaturan frekuensi, integrasi energi terbarukan, pengurangan beban puncak, mikrogrid, dan kemampuan memulai kembali sistem dari kondisi mati total (black start).

Sebagai contoh, mengintegrasikan sumber energi terdistribusi ke dalam sistem tenaga listrik searah tradisional sulit dilakukan karena kompleksitas tambahan dalam menjaga keandalan sistem meskipun sifat pembangkitan tenaga angin dan surya yang variabel dan terputus-putus, serta menjaga tarif pelanggan tetap terjangkau sambil berinvestasi dalam perluasan jaringan, infrastruktur pengukuran canggih, dan teknologi jaringan pintar lainnya.

Kunci untuk mengatasi masalah tersebut adalah meningkatkan fleksibilitas sistem tenaga listrik, sehingga periode-periode langka dengan output energi terbarukan yang berlebihan tidak perlu dibatasi, dan tidak perlu dilakukan pengeluaran besar untuk perluasan jaringan, yang mengakibatkan harga konsumen tinggi. Penyimpanan energi menyediakan salah satu sumber fleksibilitas potensial.

Baterai sebelumnya telah terbukti menjadi solusi penyimpanan energi yang efektif secara ekonomi. Sistem penyimpanan energi baterai (BESS) adalah sistem modular yang dapat ditempatkan di dalam kontainer pengiriman konvensional.

Sampai baru-baru ini, biaya tinggi dan efisiensi perjalanan pulang pergi yang rendah menghambat penggunaan sistem penyimpanan energi baterai secara luas. Namun, peningkatan penggunaan baterai lithium-ion pada perangkat konsumen dan mobil listrik telah menghasilkan perluasan kapasitas manufaktur global, yang mengakibatkan pengurangan biaya yang cukup besar dan kemungkinan akan terus berlanjut di tahun-tahun mendatang. Biaya rendah dan efisiensi yang sangat baik dari baterai lithium-ion telah berkontribusi pada lonjakan penerapan BESS baru-baru ini, baik instalasi skala kecil di belakang meteran maupun penerapan skala besar di tingkat jaringan listrik.

Manual ini menguraikan BESS (Battery Energy Storage System) menjadi komponen-komponen utamanya dan memberikan dasar untuk menghitung biaya inisiatif BESS di masa mendatang. Misalnya, perangkat penyimpanan energi baterai dapat digunakan untuk mengatasi sejumlah masalah yang terkait dengan integrasi jaringan energi terbarukan skala besar.

Di mana:

ACB – Pemutus sirkuit udara,
BESS – Sistem penyimpanan energi baterai,
EIS – Peralatan sakelar isolasi listrik,
GIS – Peralatan sakelar isolasi gas ,
HSCB – Pemutus sirkuit kecepatan tinggi,
kV – Kilovolt,
LPMS – Sistem manajemen daya lokal,
MW – Megawatt,
PCS – Sistem konversi daya, dan
S/S – Sistem gardu induk.

Pertama, secara teori baterai lebih cocok untuk manajemen frekuensi daripada cadangan putaran tradisional pembangkit listrik. Kedua, baterai menawarkan alternatif yang hemat biaya untuk perluasan jaringan guna mengurangi pembatasan pembangkitan tenaga angin dan surya.

Demikian pula, baterai membantu konsumen menghindari biaya puncak dengan menyediakan energi di luar jaringan listrik selama jam-jam puncak penggunaan jaringan listrik .

Ketiga, karena pembangkit listrik tenaga terbarukan seringkali tidak sesuai dengan permintaan listrik, kelebihan daya harus dikurangi atau diekspor. Kelebihan daya dapat disimpan dalam baterai dan digunakan kemudian ketika pasokan listrik tenaga terbarukan rendah dan permintaan listrik meningkat.

Komponen Sistem Penyimpanan Energi

Komponen BESS (lihat Gambar 1) dikategorikan berdasarkan fungsinya menjadi tiga kelompok: komponen baterai, komponen yang diperlukan untuk memastikan pengoperasian sistem yang andal, dan komponen koneksi jaringan . Sistem baterai terdiri dari paket baterai, yang menghubungkan banyak sel ke tegangan dan kapasitas yang sesuai; sistem manajemen baterai (BMS); dan sistem manajemen termal baterai (B-TMS).

Sistem Manajemen Baterai (BMS) melindungi sel-sel baterai dari pengoperasian yang merusak, khususnya dalam hal tegangan, suhu, dan arus, untuk memastikan fungsi yang andal dan aman. Selain itu, BMS menyeimbangkan berbagai tingkat pengisian daya (SOC) sel-sel baterai dalam rangkaian seri.

Sistem Manajemen Termal Baterai (B-TMS) mengatur suhu sel berdasarkan kebutuhan masing-masing sel dalam hal nilai suhu absolut dan gradien suhu di dalam paket baterai.

Unsur-unsur penting yang diperlukan untuk memastikan berfungsinya seluruh sistem secara andal meliputi pengendalian dan pemantauan sistem, sistem manajemen energi (EMS), dan manajemen termal sistem.

Di mana:

BMS – sistem manajemen baterai, dan
J/B – Kotak sambungan.

Pengendalian dan pemantauan sistem mengacu pada pengawasan keseluruhan dan pengumpulan data dari berbagai sistem, seperti pemantauan TI dan unit proteksi kebakaran atau alarm. Hal ini sering kali terintegrasi ke dalam sistem pengawasan, pengendalian, dan akuisisi data (SCADA) .

EMS bertanggung jawab atas pengaturan, pengelolaan, dan distribusi aliran daya sistem. Manajemen termal sistem mencakup semua operasi yang berkaitan dengan pengaturan suhu, aliran udara, dan pendingin udara di dalam sistem penahanan.

Elektronika daya dapat dikategorikan menjadi dua komponen utama: unit konversi, yang memfasilitasi transfer listrik antara jaringan listrik dan baterai, dan komponen kontrol dan pemantauan, yang meliputi unit penginderaan tegangan dan sistem manajemen termal untuk mendinginkan komponen elektronika daya menggunakan kipas.