Trenutno je v energetski industriji shranjevanje energije najbolj priljubljeno.
Več kot ducat provinc, vključno s Shandongom, Shanxijem, Xinjiangom, Notranjo Mongolijo, Anhuijem in Tibetom, je izdalo dokumente, ki zahtevajo, da so sončne in vetrne elektrarne opremljene s sistemi za shranjevanje energije.
Čeprav energetska industrija že dolgo priznava, da je »shranjevanje energije učinkovita rešitev za nestanovitnost in nestanovitnost sončne in vetrne energije, saj spodbuja izrabo energije in zmanjšuje omejitve.« Zaradi velikega znižanja cen je ta prednost še bolj izrazita, vendar je bila zaradi tehnoloških in stroškovnih omejitev, ki so jo pripeljale, »izogibana«. Danes je uradna kolektivna izbira končno ponosna na shranjevanje energije.
Če pa želimo, da shranjevanje energije zaključi veličasten prehod iz »češnje na torti« v »potrebno za trg«, ne bo potrebovalo le jasnejše in močnejše politične podpore, temveč moramo hkrati spodbujati razvoj industrije optičnega shranjevanja s tehnologijo in inovacijami izdelkov. Kako najbolje združiti? Kateri so izzivi konvergence? Na vse to je treba odgovoriti.
1. Kateri so tipični sistemski scenariji?
Trenutno so na trgu predvsem sheme.
Shema priklopa na strani izmeničnega toka se nanaša na fotovoltaiko in shranjevanje energije na strani izmeničnega toka. Sistem za shranjevanje energije se lahko priključi na nizkonapetostno stran in tudi na vodilo 10 kV～35 kV. Shema je primerna za velike elektrarne z optičnim shranjevanjem, centralizirano postavitev sistema za shranjevanje energije, enostavno upravljanje in dispečiranje električnega omrežja.
Shema priklopa na enosmerni strani se nanaša na sistem za shranjevanje energije, priključen na enosmerno stran, pretvorba energije med obema sistemoma pa ima manj povezav, majhne izgube energije in manj naložb v opremo. V tem primeru bi moral sončni razsmernik rezervirati vmesnik za shranjevanje energije.
2. Kako doseči integracijo 1 + 1 > 2?
Obstajajo rešitve za fuzijo, vendar fuzija za dosego učinka 1 + 1 > 2 ni enostavna.
Tehnologija optične fuzije je bolj zapletena. Integracijski sistem mora zagotoviti varno in stabilno delovanje fotovoltaike, shranjevanja energije in električnega omrežja ter prebiti ovire med strojno in programsko opremo ter sistemsko ravnijo.
V optičnem sistemu za združevanje podatkov je veliko naprav, ki morajo rešiti problem združljivosti vmesnikov med strojno in programsko opremo. Oprema je pogosto različnih proizvajalcev, kar povzroča težave in stroške pri zasnovi elektrarn, nabavi opreme, delovanju in vzdrževanju, in kar je najpomembneje, komunikacijski vmesniki med različno opremo so različni, zato morajo integratorji poznati različne protokole in vmesnike.
Zato optična fuzija shranjevanja energije ni preprosta fizična kombinacija fotovoltaične opreme in opreme za shranjevanje energije, temveč se zanaša na tehnologijo globoke fuzije za doseganje učinka 1 + 1 > 2. To zelo preizkuša integracijsko moč integratorja.
3. Motnja integracije industrije se je pojavila zaradi konkurence nizkih cen
Sistemska integracija je ključna za izgradnjo optične elektrarne za shranjevanje, vendar obstaja veliko izzivov na področju domače integracije.
Po eni strani ni veliko podjetij z integriranimi zmogljivostmi optičnih sistemov za shranjevanje. Ne glede na to, ali gre za konvergenco tehnologije ali konvergenco poslovnih modelov, je shranjevanje energije v naši državi še vedno v zgodnjih fazah industrijskega razvoja. Številna podjetja so močna na posameznih področjih, kot so sončni inverterji, baterije za shranjevanje energije, PCS, EMS itd., vendar ima le peščica podjetij integrirane optične sisteme za shranjevanje.
Po drugi strani pa je ponudbe za nizke cene postale vse bolj ostre, podjetja pa so omejena zaradi nizkih stroškov. Trenutno se je ponudbena cena za shranjevanje energije znižala z 2,15 juana/Wh (cena EPC) na 1,699 juana/Wh (cena EPC) na domači strani novih energetskih virov, kar je daleč pod industrijsko priznano nabavno ceno.
Različni scenariji imajo različne zahteve za sisteme za shranjevanje energije in ni enotnega standarda za zasnovo in stroške sistemov za shranjevanje energije, zato lahko to zlahka postane sivo območje.
»Zdaj podjetja oddajajo ponudbe za baterije, standard pa je 6000 ciklov. Industrija nima enotnega standarda ocenjevanja. Nekateri proizvajalci oddajajo ponudbe za projekte z baterijami z življenjsko dobo manj kot 3000 ciklov po nizkih cenah. Seveda jim pri ceni ne moremo konkurirati,« je nemočno dejal višji strokovnjak za shranjevanje energije.
»Seveda je najpomembnejši vidik integracije sistema za shranjevanje energije upravljanje varnosti na strani enosmernega toka, torej upravljanje varnosti baterijskega sistema, kar zahteva zelo celovito zasnovo zaščite sistema,« je nadaljeval vir. Celica, modul, baterijski grozd, upravljanje baterijskega sistema – vse štiri ravni so medsebojno povezane, dobra zasnova zaščite sistema omogoča poznavanje stanja delovanja v realnem času, omogoča zgodnje opozarjanje na napake, v primeru napake pa omogoča tudi postopno zaščito in hitro povezavo.
Sicer se lahko majhne okvare zlahka spremenijo v velike težave. V zadnjih letih se je v Južni Koreji zgodilo več kot 30 požarov, večina vzrokov pa so napake v zasnovi električnega sistema, ki jih povzroča okvara zaščitnega sistema.
Test se tu ne konča, obstajajo težave z življenjsko dobo baterije, obstajati mora zasnova sistema za nadzor temperature shranjevanja energije. Stroga toplotna simulacija in eksperimentalno preverjanje, zasnova zračnih kanalov za shranjevanje energije, konfiguracija napajanja klimatske naprave in tako naprej, te povezave niso strogo nadzorovane in zasnovane, kar lahko zlahka privede do temperaturnega neravnovesja v litijevi bateriji znotraj posode in poslabša nestabilnost celice.
Avtor je naletel na sistem za shranjevanje energije 4H, pri katerem temperaturna razlika celice doseže 22 ℃, kar ne le resno vpliva na življenjsko dobo baterije, temveč tudi poveča tveganje za delovanje elektrarne za shranjevanje energije.
4. Kako je mogoče učinkovito upravljati sisteme za shranjevanje energije?
Od izbire sheme do sistemske integracije sta varno delovanje in optimalna korist celotnega sistema za shranjevanje energije tesno povezana z delovanjem in upravljanjem celotnega sistema.
V primerjavi s tradicionalnim ekonomičnim načinom dispečiranja elektrarne je treba pri dispečiranju sistema za proizvodnjo električne energije iz optičnega shranjevanja v celoti upoštevati učinkovito upravljanje baterij in pretvornikov v elektrarni, saj se na ta način lahko izboljša varnost in ekonomičnost celotne elektrarne.
Tukaj pride do izraza pomen EMS (sistema za upravljanje energije – RRB), inteligentnih možganov optičnega shranjevalnika energije. Kako shranjevanje energije deluje s fotovoltaičnimi sistemi in električnimi omrežji? Koliko naj se baterija polni, kako se polni, kako zagotoviti varnost? Vse to zahteva nabor inteligentnih in učinkovitih EMS za integrirano upravljanje.
Če za primer vzamemo glajenje fotovoltaičnega sistema, lahko sistem za shranjevanje energije temelji na krmiljenju glajenja fotovoltaičnega izhoda proizvodnje fotovoltaične energije, nastavimo parameter gladkosti, EMS pa parameter gladkosti uporabi kot cilj krmiljenja, na sistem za shranjevanje energije pa se uporabi krmiljenje hitrega polnjenja in praznjenja, tako da je izhodna moč sistema za proizvodnjo energije v območju nastavljene hitrosti spremembe.
Trenutno je v industriji bolj zrela praksa pametni EMS, ki temelji na napovedovanju fotovoltaične moči in milisekundnih odzivnih karakteristikah shranjevanja energije, za doseganje nemotenega krmiljenja fotovoltaičnih sistemov, zmanjšanje vpliva na električno omrežje ter izboljšanje stabilnosti in zanesljivosti delovanja električnega omrežja. Hkrati je bil vgrajen mehanizem hitre povezave v milisekundah med BMS, PCS in EMS za zaščito baterije in celotnega sistema.
Poleg tega lahko napredni inteligentni EMS doseže tudi večenergijsko digitalno integrirano upravljanje, celovito pokritost las, prenosa, distribucije in celotnega prizora.
