Manapság az energiaiparban az energiatárolás a legnépszerűbb.
Több mint egy tucat tartomány, köztük Shandong, Shanxi, Xinjiang, Belső-Mongólia, Anhui és Tibet, bocsátott ki olyan dokumentumokat, amelyek előírják, hogy a nap- és szélerőműveket energiatároló rendszerekkel kell felszerelni.
Bár az energiaipar régóta felismerte, hogy „az energiatárolás hatékony megoldást jelent a nap- és szélenergia ingadozására és volatilitására, elősegíti az energiafelhasználást és csökkenti a korlátozásokat”, a jelentős árcsökkenés még hangsúlyosabbá teszi ezt az előnyt, de a technológiai és költségbeli korlátai miatt „elkerülték”. Ma a hivatalos kollektív választás végre büszke lehet az energiatárolásra.
De ha az energiatárolás teljessé akarja tenni a nagyszerű átmenetet a „hab a tortán”-ról a „piacnak csak szüksége van rá”-ra, akkor nemcsak egyértelműbb és határozottabb politikai támogatásra lesz szüksége, hanem egyidejűleg elő kell mozdítanunk az optikai adattároló iparág fejlődését technológiai és termékinnováció révén. Hogyan lehet a legjobban ötvözni ezeket a technológiákat? Milyen kihívásokkal jár a konvergencia? Mindezekre választ kell adni.
1. Melyek a tipikus rendszerforgatókönyvek?
Jelenleg főként tervek vannak a piacon.
A váltakozó áramú oldali csatolási séma a fotovoltaikus és az energiatárolás váltakozó áramú oldali csatlakozását jelenti, az energiatároló rendszer az alacsony feszültségű oldalhoz csatlakoztatható, de 10 kV～35 kV-os buszhoz is csatlakoztatható. A séma alkalmas nagyméretű optikai tárolóerőművekhez, az energiatároló rendszer központosított elrendezéséhez, az egyszerű üzemeltetéshez és az elektromos hálózat diszpécserrendszeréhez.
Az egyenáramú oldali csatolási séma az energiatároló rendszer egyenáramú oldalhoz való csatlakoztatását jelenti, így a két rendszer közötti teljesítményátalakítás kevesebb összeköttetéssel, alacsony energiaveszteséggel és kisebb berendezésberuházással jár. Ebben az esetben a napelemes inverternek le kellene foglalnia egy energiatároló interfészt.
2. Hogyan érhető el az 1 + 1 > 2 integrálása?
Vannak fúziós megoldások, de a fúzióval elérni az 1 + 1 > 2 hatást, de nem könnyű.
Az optikai fúziós technológia összetettebb. Az integrációs rendszernek biztosítania kell a fotovoltaikus rendszerek, az energiatárolás és az elektromos hálózatok biztonságos és stabil működését, valamint le kell törnie a hardver, a szoftver és a rendszerszint közötti határokat.
Az optikai tároló fúziós rendszerekben számos eszköz létezik, amelyeknek meg kell oldaniuk a hardver és a szoftver közötti interfész kompatibilitási problémát. A berendezések gyakran különböző gyártóktól származnak, az erőmű tervezése, a berendezések beszerzése, üzemeltetése, karbantartása nehézségekbe ütközik, és a költségek növekedni fognak, és ami a legfontosabb, a különböző berendezések közötti kommunikációs interfészek eltérőek, az integrátoroknak ismerniük kell a különböző protokollokat és interfészeket.
Az optikai fúziós energiatároló nem a fotovoltaikus berendezések és az energiatároló berendezések egyszerű fizikai kombinációja, hanem a mélyfúziós technológiára való támaszkodás az 1 + 1 > 2 hatás elérése érdekében. Ezek az integrátorok integrációs erejét nagymértékben tesztelik.
3. Az iparági integrációs zavar az alacsony árversenyben jelent meg
A rendszerintegráció a kulcs az optikai tárolóerőművek építéséhez, de a hazai integrációs területen számos kihívással kell szembenézni.
Egyrészt nincs sok olyan vállalat, amely integrált optikai tárolórendszerrel rendelkezik. Legyen szó technológiai konvergenciáról vagy üzleti modell konvergenciáról, az energiatárolás hazánkban még az ipari fejlődés korai szakaszában van. Sok vállalat erős az egyes területeken, mint például a napelemes inverterek, az energiatároló akkumulátorok, a PCS, az EMS stb., de csak néhány vállalat rendelkezik integrált optikai tárolórendszerekkel.
Másrészről az alacsony áras licit egyre élesebbé vált, a vállalatokat pedig korlátozzák az alacsony költségek. Jelenleg az energiatárolás licitára a hazai új energiaoldalon 2,15 jüan/Wh-ról (EPC ár) 1,699 jüan/Wh-ra (EPC ár) csökkent, ami jóval az iparágban elismert önköltségi ár alatt van.
A különböző forgatókönyvek eltérő követelményeket támasztanak az energiatároló rendszerekkel szemben, és nincs egységes szabvány az energiatároló rendszerek tervezésére és költségeire vonatkozóan, így könnyen szürke zónává válhat.
„Most a cégek akkumulátorokra licitálnak, és a szabvány 6000 ciklus. Az iparágnak nincs egységes értékelési szabványa. Egyes gyártók olyan projektekre licitálnak, amelyek akkumulátorainak ciklusideje kevesebb, mint 3000 ciklus, alacsony áron. Természetesen árban nem tudunk velük versenyezni” – mondta tehetetlenül egy tapasztalt energiatárolási szakember.
„Természetesen az energiatároló rendszer integrációjának legkritikusabb aspektusa az egyenáramú oldal biztonságkezelése, azaz az akkumulátorrendszer biztonságkezelése, amely nagyon komplett rendszervédelmi tervet igényel” – folytatta a forrás. A cella, a modul, az akkumulátorklaszter és az akkumulátorrendszer-kezelés négy szintje összekapcsolódik, a rendszervédelem jó kialakítású, valós időben ismeri működési állapotukat, korai hibajelzést ad, hiba esetén pedig lépésről lépésre történő védelmet és gyors összekapcsolt védelmet is megvalósít.
Ellenkező esetben a kisebb hibák könnyen nagy problémákká válhatnak. Az elmúlt években több mint 30 tűzeset történt Dél-Koreában, amelyek többsége az elektromos rendszer tervezési hibáiból, a védelmi rendszer meghibásodásából ered.
A teszt ezzel nem ér véget, vannak akkumulátor-üzemidő problémák, energiatároló hőmérséklet-szabályozó rendszert kell tervezni. Szigorú hőszimuláció és kísérleti ellenőrzés, az energiatároló tartályok légcsatornáinak kialakítása, légkondicionáló teljesítménykonfigurációja és így tovább, ezek a kapcsolatok nem szigorúan ellenőrzöttek és tervezettek, ami könnyen vezethet a lítium akkumulátorok hőmérséklet-egyensúlyhiányához a tartályban, súlyosbítva a cella instabilitását.
A szerző egy 4H energiatároló rendszerrel találkozott, ahol a cella hőmérséklet-különbsége elérte a 22 ℃-ot, ami nemcsak az akkumulátor élettartamát befolyásolja komolyan, hanem növeli az energiatároló erőmű működésének kockázatát is.
4. Hogyan lehet hatékonyan kezelni az energiatároló rendszereket?
A rendszer kiválasztásától a rendszerintegrációig a teljes energiatároló rendszer biztonságos üzemeltetése és optimális előnyei szorosan összefüggenek a teljes rendszer üzemeltetésével és irányításával.
Az erőművek hagyományos, gazdaságos elosztási módjával összehasonlítva az optikai tároló energiatermelő rendszer elosztása során teljes mértékben figyelembe kell venni az akkumulátorok és konverterek hatékony kezelését az erőműben, így javítható az egész erőmű biztonsága és gazdaságossága.
Itt jön képbe az EMS (Energy Management System – RRB), az optikai tárolóberendezés intelligens agyának fontossága. Hogyan működik az energiatárolás a fotovoltaikus rendszerekkel és az elektromos hálózatokkal? Mennyit kell töltenie magának az akkumulátornak, hogyan kell tölteni, hogyan lehet garantálni a biztonságot? Mindezekhez intelligens és hatékony EMS-rendszerekre van szükség az integrált menedzsmenthez.
Példaként a fotovoltaikus rendszer simítását véve alapul, az energiatároló rendszer a fotovoltaikus energiatermelés fotovoltaikus kimeneti simításának vezérlésén alapulhat, beállíthatja a simasági paramétert, az EMS a simasági paramétert veszi figyelembe vezérlési célként, gyors töltési és kisütési vezérlést alkalmaz az energiatároló rendszerre, így az energiatermelő rendszer kimeneti teljesítménye a beállított változási sebesség tartományában van.
Jelenleg az iparágban az intelligens EMS a fotovoltaikus teljesítmény-előrejelzésen és az energiatárolás milliszekundumos válaszjellemzőin alapul, hogy zökkenőmentesen szabályozzák a fotovoltaikus rendszereket, csökkentsék a hálózatra gyakorolt hatást, javítsák a hálózat működésének stabilitását és megbízhatóságát. Ugyanakkor egy milliszekundumos gyors összekötő mechanizmust építettek ki a BMS, a PCS és az EMS között az akkumulátor és a teljes rendszer védelme érdekében.
Ezenkívül a fejlett intelligens EMS több energiájú digitális integrált menedzsmentet is képes elérni, amely átfogó lefedettséget biztosít a hajszálakra, az átvitelre és az elosztásra, a teljes jelenettel.
