Зараз в енергетичній промисловості накопичення енергії є найпопулярнішим.
Більше десятка провінцій, включаючи Шаньдун, Шаньсі, Сіньцзян, Внутрішню Монголію, Аньхой та Тибет, видали документи, що вимагають оснащення сонячних та вітрових електростанцій системами накопичення енергії.
Хоча енергетична галузь давно визнала, що «накопичення енергії є ефективним рішенням для проблеми переривчастості та волатильності сонячної та вітрової енергії, для сприяння використанню енергії та зменшення її обмежень», значне зниження цін робить цю перевагу ще більш помітною, але через технологічні та вартісні обмеження, що призвели до цього, її «відкинули». Сьогодні офіційний колективний вибір нарешті робить накопичувачі енергії гордими.
Але якщо накопичення енергії має завершити чудовий перехід від «вишеньки на торті» до «просто необхідного ринку», воно потребуватиме не лише чіткішої та сильнішої політичної підтримки, але й водночас має сприяти розвитку індустрії оптичних накопичувачів за допомогою технологій та продуктових інновацій. Як найкраще поєднати їх? Які виклики конвергенції? На всі ці питання потрібно знайти відповіді.
1. Які типові системні сценарії?
Наразі на ринку представлені переважно схеми.
Схема підключення зі сторони змінного струму стосується фотоелектричних систем та накопичення енергії на стороні змінного струму. Систему накопичення енергії можна підключити до сторони низької напруги, а також до шини 10 кВ～35 кВ. Схема підходить для великомасштабної оптичної електростанції, централізованого розташування системи накопичення енергії, простого керування експлуатацією та диспетчеризації енергомережі.
Схема з'єднання на стороні постійного струму стосується системи накопичення енергії, підключеної до сторони постійного струму, перетворення енергії між двома системами з меншим числом з'єднань, низькими втратами енергії та меншими інвестиціями в обладнання. У цьому сценарії сонячному інвертору потрібно буде резервувати інтерфейс накопичення енергії.
2. Як досягти інтегрування 1 + 1 > 2?
Існують рішення для ф'южету, але ф'южн для досягнення ефекту 1 + 1 > 2 не є простим.
Технологія оптичного синтезу є складнішою. Система інтеграції повинна забезпечувати безпечну та стабільну роботу фотоелектричних систем, накопичувачів енергії та енергомережі, а також долати бар'єри між апаратним, програмним та системним рівнями.
У системах оптичного сховища даних існує багато пристроїв, яким необхідно вирішити проблему сумісності інтерфейсів між апаратним та програмним забезпеченням. Обладнання часто виготовляється різними виробниками, що призводить до труднощів та збільшення витрат на проектування електростанцій, закупівлю обладнання, експлуатацію та обслуговування, а також, що найважливіше, інтерфейси зв'язку між різним обладнанням відрізняються, тому інтеграторам необхідно бути знайомими з різними протоколами та інтерфейсами.
Таким чином, оптичний термоядерний синтез — це не просте фізичне поєднання фотоелектричного обладнання та обладнання для накопичення енергії, а використання технології глибокого термоядерного синтезу для досягнення ефекту 1 + 1 > 2. Це дуже сильно випробовує міцність інтегратора.
3. Розлад інтеграції галузі виник через конкуренцію низьких цін
Системна інтеграція є ключем до будівництва оптичної станції зберігання енергії, але в галузі внутрішньої інтеграції існує багато проблем.
З одного боку, небагато підприємств мають інтегровані можливості оптичних систем зберігання даних. Чи то конвергенція технологій, чи то конвергенція бізнес-моделей, зберігання енергії в нашій країні все ще перебуває на ранніх стадіях промислового розвитку. Багато підприємств сильні в окремих галузях, таких як сонячні інвертори, акумулятори енергії, PCS, EMS тощо, але лише кілька компаній мають інтегровані оптичні системи зберігання даних.
З іншого боку, торгівля за низькими цінами стає дедалі жорсткішою, підприємства обмежені низькими витратами. Наразі ціна пропозиції на накопичення енергії знизилася з 2,15 юаня/Вт⋅год (ціна EPC) до 1,699 юаня/Вт⋅год (ціна EPC) на внутрішньому ринку нових джерел енергії, що значно нижче за визнану в галузі собівартість.
Різні сценарії мають різні вимоги до систем накопичення енергії, і немає єдиного стандарту щодо проектування та вартості систем накопичення енергії, що може легко перетворитися на сіру зону.
«Зараз компанії подають заявки на акумулятори, а стандарт становить 6000 циклів. У галузі немає єдиного стандарту оцінки. Деякі виробники подають заявки на проекти з акумуляторами з терміном служби менше 3000 циклів за низькими цінами. Звичайно, ми не можемо конкурувати з ними за ціною», – безпорадно сказав старший спеціаліст з накопичення енергії.
«Звичайно, найважливішим аспектом інтеграції системи накопичення енергії є управління безпекою на стороні постійного струму, тобто управління безпекою акумуляторної системи, що вимагає дуже повного проектування захисту системи», – продовжило джерело. Елемент, модуль, кластер акумуляторів, управління системою акумуляторів – чотири рівні взаємопов’язані, завдяки гарному проектуванню захисту системи, можливо дізнатися про їхній робочий стан у режимі реального часу, завчасно попередити про несправності, а у разі виникнення несправності також реалізовано покроковий захист та швидкий захист зв’язку.
В іншому випадку, невеликі збої можуть легко перетворитися на великі проблеми. За останні роки в Південній Кореї сталося понад 30 пожеж, більшість причин яких пов'язані з дефектами конструкції електричної системи та системою захисту, спричиненими несправністю.
Випробування на цьому не закінчуються, є проблеми з терміном служби батареї, має бути проектування системи контролю температури накопичення енергії. Суворе теплове моделювання та експериментальна перевірка, проектування повітроводів контейнерів для накопичення енергії, конфігурація живлення кондиціонера тощо, ці зв'язки не суворо контролюються та не проектуються, що легко призводить до температурного дисбалансу літієвих батарей всередині контейнера, посилюючи нестабільність елемента.
Автор зіткнувся з системою накопичення енергії 4H, коли різниця температур елемента досягала 22℃, що не тільки серйозно впливало на термін служби батареї, але й збільшувало ризик роботи електростанції з накопиченням енергії.
4. Як можна ефективно керувати системами накопичення енергії?
Від вибору схеми до інтеграції системи, безпечна експлуатація та оптимальна користь від усієї системи накопичення енергії тісно пов'язані з експлуатацією та управлінням усією системою.
Порівняно з традиційним економічним режимом диспетчеризації електростанції, ефективне управління акумуляторами та перетворювачами на електростанції-акумуляторі слід повністю враховувати під час диспетчеризації системи виробництва електроенергії оптичним накопичувачем, таким чином можна підвищити безпеку та економічність усієї електростанції.
Саме тут і виникає важливість EMS (Системи управління енергією - RRB -), інтелектуального мозку оптичної установки зберігання енергії. Як працює накопичення енергії з фотоелектричними системами та енергомережами? Скільки має заряджатися сам акумулятор, як заряджати, як забезпечити безпеку? Для всього цього потрібен набір інтелектуальних та ефективних EMS для інтегрованого управління.
Взявши за приклад згладжування фотоелектричної системи, система накопичення енергії може базуватися на керуванні згладжуванням вихідної потужності фотоелектричної генерації, встановлюючи параметр плавності, EMS приймає параметр плавності як ціль керування, а до системи накопичення енергії застосовується керування швидким зарядом та розрядом, щоб вихідна потужність системи генерації електроенергії знаходилася в діапазоні встановленої швидкості зміни.
Наразі більш зрілою практикою в галузі є інтелектуальна система управління енергопостачанням (EMS), що базується на прогнозуванні потужності фотоелектричних систем та мілісекундних характеристиках відгуку накопичення енергії, для досягнення плавного керування фотоелектричними системами, зменшення впливу на енергомережу, підвищення стабільності та надійності роботи енергомережі. Водночас було створено механізм швидкого мілісекундного зв'язку між BMS, PCS та EMS для захисту акумулятора та всієї системи.
Крім того, передова інтелектуальна система EMS також може досягти багатоенергетичного цифрового інтегрованого управління, комплексного охоплення волосся, передачі, розподілу, з усією сценою.
