In de energiesector is energieopslag momenteel de meest populaire technologie.
Meer dan een dozijn provincies, waaronder Shandong, Shanxi, Xinjiang, Binnen-Mongolië, Anhui en Tibet, hebben documenten uitgevaardigd waarin wordt vereist dat zonne- en windenergiecentrales zijn uitgerust met energieopslagsystemen.
Hoewel de energiesector al lang erkent dat "energieopslag een effectieve oplossing is voor de wisselvalligheid en volatiliteit van zonne- en windenergie, en bijdraagt aan een efficiënter energiegebruik en minder beperkingen", heeft de forse prijsdaling dit voordeel nog duidelijker gemaakt. Toch werd energieopslag lange tijd genegeerd vanwege de technologische en kostenbeperkingen. Vandaag de dag is de officiële keuze voor energieopslag eindelijk een feit.
Maar wil energieopslag de spectaculaire transformatie van "kers op de taart" naar "gewoon een noodzaak voor de markt" voltooien, dan is niet alleen duidelijkere en krachtigere beleidssteun nodig. Tegelijkertijd moeten we de ontwikkeling van de optische opslagindustrie stimuleren door middel van technologische en productinnovatie. Hoe combineer je dit het beste? Wat zijn de uitdagingen van convergentie? Al deze vragen moeten beantwoord worden.
1. Wat zijn de typische systeemscenario's?
Momenteel zijn er voornamelijk regelingen op de markt.
Het AC-koppelingsschema verwijst naar de koppeling van fotovoltaïsche panelen en energieopslag aan de AC-zijde. Het energieopslagsysteem kan worden aangesloten op de laagspanningszijde, maar ook op een 10 kV- tot 35 kV-bus. Dit schema is geschikt voor grootschalige optische energiecentrales, een gecentraliseerde opzet van energieopslagsystemen, eenvoudig beheer en stroomdistributie via het elektriciteitsnet.
Bij een DC-koppeling is het energieopslagsysteem aangesloten op de DC-zijde. Hierdoor verloopt de energieomzetting tussen de twee systemen soepeler, met minder energieverlies en lagere investeringskosten. In dit scenario moet de zonne-omvormer wel een interface voor het energieopslagsysteem hebben.
2. Hoe bereik je de integratie van 1 + 1 > 2?
Er bestaan fusieoplossingen, maar het is niet eenvoudig om met fusie het effect 1 + 1 > 2 te bereiken.
Optische fusietechnologie is complexer. Het integratiesysteem moet de veilige en stabiele werking van fotovoltaïsche cellen, energieopslag en het elektriciteitsnet garanderen en de barrières tussen hardware, software en systeemniveau doorbreken.
Een optisch opslagfusiesysteem bevat veel componenten, waardoor compatibiliteitsproblemen tussen hardware en software moeten worden opgelost. De apparatuur is vaak afkomstig van verschillende fabrikanten, wat de complexiteit en kosten van het ontwerp van de energiecentrale, de aanschaf, de bediening en het onderhoud verhoogt. Bovendien is de communicatie-interface tussen de verschillende componenten verschillend, waardoor integrators bekend moeten zijn met diverse protocollen en interfaces.
Optische opslagfusie is daarom geen eenvoudige fysieke combinatie van fotovoltaïsche apparatuur en energieopslagapparatuur, maar berust op diepgaande fusietechnologie om het effect van 1 + 1 > 2 te bereiken. Dit stelt de integratiekracht van de integrator zeer op de proef.
3. De verstoring van de industriële integratie werd veroorzaakt door prijsconcurrentie.
Systeemintegratie is de sleutel tot de bouw van optische energieopslagcentrales, maar er zijn veel uitdagingen op het gebied van integratie in eigen land.
Enerzijds zijn er niet veel bedrijven met een geïntegreerde capaciteit voor optische opslagsystemen. Of het nu gaat om technologische convergentie of convergentie van bedrijfsmodellen, energieopslag in ons land bevindt zich nog in een vroeg stadium van industriële ontwikkeling. Veel bedrijven zijn sterk in afzonderlijke gebieden zoals zonne-omvormers, energieopslagbatterijen, PCS, EMS, enz., maar slechts een handvol bedrijven beschikt over geïntegreerde optische opslagsystemen.
Aan de andere kant is de concurrentie om de laagste prijs steeds heviger geworden, waardoor bedrijven onder druk staan door de lage kosten. Momenteel is de biedprijs voor energieopslag op de binnenlandse markt voor nieuwe energie gedaald van 2,15 yuan/Wh (EPC-prijs) naar 1,699 yuan/Wh (EPC-prijs), een prijs die ver onder de algemeen aanvaarde kostprijs ligt.
Verschillende scenario's stellen verschillende eisen aan energieopslagsystemen, en er bestaat geen uniforme standaard voor het ontwerp en de kosten van energieopslagsystemen, waardoor het al snel een grijs gebied wordt.
“Bedrijven dingen nu mee naar de levering van batterijen, en de norm is 6.000 laadcycli. De industrie hanteert geen uniforme beoordelingsnorm. Sommige fabrikanten bieden op projecten met batterijen met een levensduur van minder dan 3.000 laadcycli tegen lage prijzen. Natuurlijk kunnen we qua prijs niet met hen concurreren”, aldus een ervaren expert op het gebied van energieopslag, die zich machteloos voelde.
"Het meest cruciale aspect van de integratie van energieopslagsystemen is natuurlijk het veiligheidsbeheer van de DC-zijde, oftewel het veiligheidsbeheer van het batterijsysteem. Dit vereist een zeer compleet ontwerp voor systeembeveiliging", vervolgde de bron. De vier niveaus – cel, module, batterijcluster en batterijsysteembeheer – zijn met elkaar verbonden. Een goed ontwerp voor systeembeveiliging maakt realtime controle van de operationele status mogelijk, evenals vroegtijdige waarschuwing bij storingen. Bij een storing kan bovendien stapsgewijze beveiliging en snelle inschakeling van beveiligingsmaatregelen worden gerealiseerd.
Anders gezegd, kleine storingen kunnen gemakkelijk uitgroeien tot grote problemen. In de afgelopen jaren hebben zich in Zuid-Korea meer dan 30 brandincidenten voorgedaan, waarvan de meeste werden veroorzaakt door ontwerpfouten in het elektrische systeem of door falende beveiligingssystemen.
De test is daarmee nog niet afgerond; er zijn problemen met de levensduur van de batterij en er moet een systeem voor temperatuurregeling van de energieopslag worden ontworpen. Strikte thermische simulatie en experimentele verificatie, het ontwerp van de luchtkanalen in de energieopslagcontainers, de configuratie van de airconditioning en dergelijke, als deze onderdelen niet strikt worden gecontroleerd en ontworpen, kan dit gemakkelijk leiden tot temperatuurschommelingen in de lithiumbatterijen in de container en de instabiliteit van de cellen verergeren.
De auteur is een 4H-energieopslagsysteem tegengekomen waarbij een temperatuurverschil van 22℃ in de cellen niet alleen de levensduur van de batterij ernstig beïnvloedt, maar ook het risico voor de werking van de energiecentrale vergroot.
4. Hoe kunnen energieopslagsystemen efficiënt beheerd worden?
Van de selectie van het schema tot de systeemintegratie, de veilige werking en het optimale rendement van het gehele energieopslagsysteem hangen nauw samen met de werking en het beheer van het hele systeem.
In vergelijking met de traditionele economische aansturing van een energiecentrale, moet bij de aansturing van een optisch energieopslagsysteem volledig rekening worden gehouden met het effectieve beheer van batterijen en omvormers in een energieopslagsysteem. Op deze manier kunnen de veiligheid en de economische efficiëntie van de gehele energiecentrale worden verbeterd.
Hier komt het belang van EMS (Energy Management System - RMB), het intelligente brein van de optische energieopslaginstallatie, naar voren. Hoe werkt energieopslag samen met fotovoltaïsche systemen en elektriciteitsnetten? Hoeveel moet de batterij zelf opladen, hoe gebeurt dat, en hoe wordt de veiligheid gewaarborgd? Al deze aspecten vereisen een intelligent en efficiënt EMS voor geïntegreerd beheer.
Neem bijvoorbeeld de afvlakking van een fotovoltaïsch systeem. Een energieopslagsysteem kan, gebaseerd op de regeling van de afvlakking van de zonne-energieopwekking, een afvlakkingsparameter instellen. Het energieopslagsysteem gebruikt deze afvlakkingsparameter als regeldoel, waarna snelle laad- en ontlaadregeling wordt toegepast op het energieopslagsysteem, zodat het uitgangsvermogen van het energieopwekkingssysteem binnen het ingestelde bereik van de veranderingssnelheid blijft.
Momenteel is de meest gangbare praktijk in de industrie het gebruik van slimme energiemanagementsystemen (EMS) gebaseerd op voorspellingen van zonne-energie en millisecondenrespons van energieopslagsystemen. Dit zorgt voor een soepele aansturing van zonne-energiesystemen, vermindert de impact op het elektriciteitsnet en verbetert de stabiliteit en betrouwbaarheid van de netwerking. Tegelijkertijd is een millisecondensnelle koppeling tussen het batterijmanagementsysteem (BMS), het pc-systeem (PCS) en het EMS ingebouwd om de batterij en het gehele systeem te beschermen.
Bovendien kan geavanceerd intelligent EMS ook multi-energie digitaal geïntegreerd beheer realiseren, met een uitgebreide dekking van haar, transmissie en distributie, en een volledig overzicht van de gehele situatie.
