Obecnie w branży energetycznej magazynowanie energii jest najpopularniejszym rozwiązaniem.
Ponad tuzin prowincji, w tym Szantung, Szanxi, Sinciang, Mongolia Wewnętrzna, Anhui i Tybet, wydało dokumenty wymagające, aby elektrownie słoneczne i wiatrowe były wyposażone w systemy magazynowania energii.
Chociaż branża energetyczna od dawna uznaje, że „magazynowanie energii jest skutecznym rozwiązaniem problemu niestabilności i zmienności energii słonecznej i wiatrowej, promującym jej wykorzystanie i zmniejszającym ograniczenia”, znaczna obniżka cen uwydatnia tę zaletę, ale ze względu na ograniczenia technologiczne i kosztowe została ona „odrzucona”. Dziś oficjalny, zbiorowy wybór w końcu przynosi dumę magazynowaniu energii.
Ale jeśli magazynowanie energii ma dopełnić wspaniałego przejścia od „wisienki na torcie” do „potrzeby rynku”, będzie wymagało nie tylko bardziej przejrzystego i silnego wsparcia politycznego, ale także promowania rozwoju branży pamięci optycznych poprzez innowacje technologiczne i produktowe. Jak najlepiej to połączyć? Jakie są wyzwania związane z konwergencją? Na wszystkie te pytania trzeba znaleźć odpowiedź.
1. Jakie są typowe scenariusze systemowe?
W chwili obecnej na rynku dostępne są głównie schematy.
Schemat sprzężenia po stronie prądu przemiennego odnosi się do fotowoltaiki i magazynowania energii po stronie prądu przemiennego. System magazynowania energii może być podłączony do strony niskiego napięcia, a także do szyny 10 kV–35 kV. Schemat ten nadaje się do dużych elektrowni optycznych, scentralizowanego układu systemu magazynowania energii, łatwego zarządzania eksploatacją i zarządzania siecią energetyczną.
Schemat sprzężenia prądu stałego odnosi się do systemu magazynowania energii podłączonego do strony prądu stałego. Konwersja mocy między dwoma systemami oznacza mniej połączeń, niskie straty energii i mniejsze inwestycje w sprzęt. W tym scenariuszu falownik słoneczny musiałby zarezerwować interfejs magazynowania energii.
2. Jak wykonać całkowanie 1 + 1 > 2?
Istnieją rozwiązania fuzyjne, ale uzyskanie efektu 1 + 1 > 2 nie jest łatwe.
Technologia fuzji optycznej jest bardziej złożona. System integracji musi zapewnić bezpieczne i stabilne działanie systemów fotowoltaicznych, magazynów energii i sieci elektroenergetycznej, a także przełamać bariery między poziomem sprzętowym, programowym i systemowym.
W optycznym systemie fuzji pamięci masowej istnieje wiele urządzeń, które wymagają rozwiązania problemu kompatybilności interfejsów między sprzętem a oprogramowaniem. Sprzęt często pochodzi od różnych producentów, a konstrukcja elektrowni, zakup sprzętu, jego obsługa i konserwacja wiążą się z rosnącymi trudnościami i kosztami. Co najważniejsze, interfejsy komunikacyjne między różnymi urządzeniami są różne, dlatego integratorzy muszą znać różne protokoły i interfejsy.
Dlatego też optyczna fuzja magazynująca energię nie jest prostym fizycznym połączeniem urządzeń fotowoltaicznych i urządzeń magazynujących energię, ale polega na wykorzystaniu technologii głębokiej fuzji w celu osiągnięcia efektu 1 + 1 > 2. To bardzo mocno testuje wytrzymałość integratora.
3. Zaburzenia integracji przemysłu pojawiły się w wyniku konkurencji niskich cen
Integracja systemów jest kluczowa w budowie elektrowni magazynujących energię optyczną, ale na polu integracji krajowej istnieje wiele wyzwań.
Z jednej strony, niewiele przedsiębiorstw dysponuje zintegrowanymi możliwościami w zakresie optycznych systemów magazynowania. Niezależnie od tego, czy chodzi o konwergencję technologii, czy konwergencję modeli biznesowych, magazynowanie energii w naszym kraju wciąż znajduje się na wczesnym etapie rozwoju przemysłowego. Wiele przedsiębiorstw jest silnych w poszczególnych obszarach, takich jak falowniki fotowoltaiczne, akumulatory energii, systemy PCS, systemy EMS itp., ale tylko kilka z nich oferuje zintegrowane optyczne systemy magazynowania.
Z drugiej strony, licytacja na niskie ceny staje się coraz bardziej zacięta, a przedsiębiorstwa są ograniczone niskimi kosztami. Obecnie cena ofertowa magazynowania energii została obniżona z 2,15 juanów/Wh (cena EPC) do 1,699 juanów/Wh (cena EPC) w przypadku nowych krajowych źródeł energii, co jest ceną znacznie niższą od uznawanej przez branżę ceny zakupu.
Różne scenariusze mają różne wymagania dotyczące systemów magazynowania energii. Ponieważ nie ma ujednoliconych norm dotyczących projektowania i kosztów systemów magazynowania energii, może to łatwo stać się szarą strefą.
„Teraz firmy licytują baterie, a standardem jest 6000 cykli. Branża nie ma jednolitego standardu oceny. Niektórzy producenci licytują projekty z bateriami o żywotności poniżej 3000 cykli w niskich cenach. Oczywiście nie możemy z nimi konkurować cenowo” – powiedział bezradnie doświadczony specjalista ds. magazynowania energii.
„Oczywiście, najważniejszym aspektem integracji systemu magazynowania energii jest zarządzanie bezpieczeństwem strony prądu stałego, czyli systemu baterii, co wymaga bardzo kompleksowego projektu zabezpieczeń systemu” – kontynuowało źródło. Ogniwo, moduł, klaster baterii, zarządzanie systemem baterii – wszystkie cztery poziomy są ze sobą powiązane, a dobra konstrukcja zabezpieczeń systemu umożliwia śledzenie stanu pracy w czasie rzeczywistym, wczesne ostrzeganie o usterkach, a w przypadku wystąpienia usterki – realizację ochrony krok po kroku i szybkiej ochrony połączeń.
W przeciwnym razie drobne awarie mogą łatwo przerodzić się w poważne problemy. W ostatnich latach w Korei Południowej doszło do ponad 30 pożarów, a większość przyczyn to wady konstrukcyjne instalacji elektrycznej oraz awarie systemów zabezpieczeń.
Test na tym się nie kończy. Istnieją problemy z żywotnością baterii, konieczne jest zaprojektowanie systemu kontroli temperatury magazynowania energii. Ścisła symulacja termiczna i weryfikacja eksperymentalna, projekt kanałów wentylacyjnych w kontenerach magazynujących energię, konfiguracja mocy klimatyzacji itd. – te połączenia nie są ściśle kontrolowane i projektowane. Łatwo jest doprowadzić do nierównowagi temperatur baterii litowych wewnątrz kontenera, co pogłębia niestabilność ogniwa.
Autor spotkał się z sytuacją, w której w systemie magazynowania energii 4H różnica temperatur w ogniwie wyniosła 22°C. Nie tylko miało to poważny wpływ na żywotność akumulatora, ale także zwiększało ryzyko awarii elektrowni wykorzystującej energię.
4. W jaki sposób można efektywnie zarządzać systemami magazynowania energii?
Począwszy od wyboru schematu aż po integrację systemu, bezpieczna eksploatacja i optymalne wykorzystanie całego systemu magazynowania energii ściśle wiążą się z obsługą i zarządzaniem całym systemem.
W porównaniu z tradycyjnym, ekonomicznym sposobem dysponowania elektrownią, efektywne zarządzanie bateriami i konwerterami w elektrowni magazynowej powinno być w pełni uwzględnione podczas dysponowania systemem optycznego magazynowania energii elektrycznej, w ten sposób można poprawić bezpieczeństwo i ekonomikę całej elektrowni.
W tym miejscu pojawia się znaczenie systemu EMS (Energy Management System – RRB), inteligentnego mózgu instalacji magazynowania energii optycznej. Jak działa magazynowanie energii w systemach fotowoltaicznych i sieciach energetycznych? Jak bardzo powinien ładować się sam akumulator, jak go ładować, jak zapewnić bezpieczeństwo? Wszystkie te aspekty wymagają inteligentnego i wydajnego systemu EMS do zintegrowanego zarządzania.
Biorąc za przykład wygładzanie układu fotowoltaicznego, układ magazynowania energii może opierać się na kontroli wygładzania wyjścia fotowoltaicznego w celu generowania energii fotowoltaicznej, ustawiając parametr płynności. EMS przyjmuje parametr płynności jako cel sterowania. Do układu magazynowania energii stosowana jest kontrola szybkiego ładowania i rozładowywania, tak aby moc wyjściowa układu generowania energii mieściła się w zakresie ustawionej szybkości zmian.
Obecnie w branży bardziej rozwiniętą praktyką jest inteligentny system EMS oparty na prognozowaniu mocy fotowoltaicznej i milisekundowej charakterystyce magazynowania energii, co pozwala na płynne sterowanie systemami fotowoltaicznymi, zmniejszenie obciążenia sieci elektroenergetycznej oraz poprawę stabilności i niezawodności jej działania. Jednocześnie zbudowano mechanizm szybkiego połączenia między systemem BMS, systemem PCS i systemem EMS, zapewniający ochronę akumulatora i całego systemu.
Ponadto zaawansowany, inteligentny system EMS może również realizować wieloenergetyczne cyfrowe zarządzanie zintegrowane, obejmujące kompleksowe pokrycie włosów, przesył, dystrybucję, w całej scenie.
