Aplikacja BESS to specyficzny sposób, w jaki system magazynowania energii akumulatorowej tworzy wartość operacyjną lub finansową. Oprócz pełnienia funkcji źródła zasilania awaryjnego, BESS może zmniejszyć opłaty za zapotrzebowanie, przesunąć zużycie energii elektrycznej, magazynować nadwyżki energii słonecznej, wspierać mikrosieci, stabilizować sieć, buforować obciążenia ładowania pojazdów elektrycznych i generować przychody poprzez rynki energii. Właściwa aplikacja określa wymaganą pojemność baterii, moc PCS, czas przechowywania, strategię sterowania, projekt bezpieczeństwa i oczekiwany zwrot z inwestycji.

Zastosowania BESS wykraczające poza zasilanie awaryjne

Aplikacja BESS może zrobić znacznie więcej niż tylko utrzymać światło podczas awarii. Dzisiejsze systemy bateryjne aktywnie przekształcają zużycie energii – redukują szczyty zapotrzebowania, przechwytują nadwyżki energii słonecznej, stabilizują mikrosieci i wykorzystują okresy tańszej energii elektrycznej. Ta wszechstronność przekształca zasilanie awaryjne z uśpionego zabezpieczenia w dynamiczny, generujący dochody aktyw. Chcesz większej odporności i lepszej ekonomii energii? Zobacz, jak BESS może precyzyjnie orkiestrować zmagazynowaną energię i tworzyć wymierną wartość każdego dnia, a nie tylko wtedy, gdy sieć zawiedzie.

BESS to już nie tylko awaryjna bateria

Kiedy wiele firm rozważa magazynowanie energii w bateriach, najpierw wyobraża sobie awaryjne zasilanie energią elektryczną podczas awarii sieci. Odporność pozostaje wartościowa, ale nowoczesna technologia BESS może osiągnąć znacznie więcej.

Prawidłowo zaprojektowany system może ładować się, gdy energia elektryczna jest tania, rozładowywać się podczas szczytów zapotrzebowania obiektu, przechwytywać nadwyżki energii odnawialnej, wspierać słabe sieci i poprawiać dostępność energii na stacjach ładowania pojazdów elektrycznych. Na poziomie przedsiębiorstw użyteczności publicznej baterie mogą zapewniać równoważenie energii i szybkie usługi sieciowe.

Ta elastyczność zmienia model biznesowy. Zamiast biernie czekać na awarię, BESS może codziennie tworzyć wartość, jednocześnie utrzymując odpowiednią rezerwę na wypadek sytuacji awaryjnych.

Główne pytanie nie brzmi zatem po prostu: „Jak duża powinna być bateria?” Brzmi: „Jakie zastosowanie BESS powinien spełniać system i które zastosowanie zasługuje na priorytet?”

1. Zasilanie awaryjne i odporność energetyczna

System zasilania awaryjnego akumulatorowego dostarcza zmagazynowaną energię elektryczną, gdy normalne źródło zasilania sieciowego staje się niedostępne. W przeciwieństwie do konwencjonalnego generatora, akumulator może reagować niemal natychmiast, bez czekania na uruchomienie silnika.

Aplikacje awaryjne są szczególnie cenne dla:

• Szpitali i placówek opieki zdrowotnej
• Centrów danych i obiektów telekomunikacyjnych
• Fabryk z wrażliwymi procesami produkcyjnymi
• Hoteli i budynków komercyjnych
• Farm, chłodni i przetwórców żywności
• Zdalnej infrastruktury i służb ratunkowych

Sama pojemność baterii nie gwarantuje jednak skutecznego zasilania awaryjnego. Projekt może wymagać automatycznego przełącznika transferu, PCS tworzącego sieć, sterowania wyspowego, zdolności do czarnego startu, krytycznego panelu obciążenia i skoordynowanej ochrony.

Czas trwania kopii zapasowej musi być również oparty na rzeczywistych obciążeniach krytycznych. Akumulator o pojemności 500 kWh, zasilający stałe obciążenie 100 kW, oferuje mniej niż pięć godzin praktycznej pracy po uwzględnieniu pojemności użytkowej, strat konwersji, zużycia pomocniczego i limitów rezerw.

Amerykański Departament Energii wyjaśnia, że ​​baterie mogą zapewnić zasilanie awaryjne domów, firm, systemów dystrybucji i zaawansowanych mikrosieci w swoim raporcie o systemach magazynowania energii akumulatorowej.

2. Wygładzanie szczytów obciążenia i redukcja opłat za moc

Dla obiektów komercyjnych najcenniejsza funkcja BESS może występować, gdy sieć działa normalnie.

Wiele taryf energetycznych obejmuje opłaty za moc na podstawie najwyższego zapotrzebowania obiektu na energię podczas interwału rozliczeniowego. Jeden krótki skok produkcji, szczyt HVAC lub jednoczesne uruchomienie sprzętu może znacznie zwiększyć miesięczny rachunek za energię elektryczną.

Wygładzanie szczytów BESS ogranicza te skoki. Kiedy zapotrzebowanie sieci zbliża się do zaprogramowanego progu, akumulator rozładowuje się, aby zasilić część obciążenia obiektu. Firma kontynuuje normalne działanie, ale jej zmierzone zapotrzebowanie sieci pozostaje niższe.

Skuteczna redukcja opłat za moc zależy od:

• Profilu obciążenia interwałowego obiektu
• Mocy rozładowania akumulatora
• Dostępnej energii użytecznej
• Struktury taryfowej
• Czasu trwania i częstotliwości szczytów
• Prognoz produkcji energii słonecznej
• Wymaganej rezerwy awaryjnej

System musi mieć wystarczającą moc, aby obniżyć szczyt i wystarczającą energię, aby utrzymać redukcję. Dlatego odpowiedź na pytanie jak BESS redukuje opłaty za moc dla obiektu komercyjnego wymaga rzeczywistych danych o obciążeniu, a nie tylko miesięcznego rachunku za energię elektryczną.

Praktycznym przykładem systemu jest komercyjne rozwiązanie magazynowania energii akumulatorowej o mocy 125kW/261kWh, które wspiera wygładzanie szczytów obciążenia, przesuwanie obciążenia, zasilanie awaryjne i integrację z systemem fotowoltaicznym.

3. Przesunięcie obciążenia w czasie użytkowania i arbitraż energetyczny

Ceny energii elektrycznej mogą zmieniać się w zależności od pory dnia. BESS może ładować się w okresach niższych cen i rozładowywać, gdy energia elektryczna staje się droższa.

Ta strategia nazywa się przesuwaniem obciążenia. Arbitraż energetyczny akumulatorowy stosuje tę samą zasadę do rynków hurtowych lub dynamicznych: energia jest magazynowana, gdy jej wartość jest niska, i uwalniana, gdy jej wartość jest wyższa.

Pozorna różnica w cenie nie jest czystym zyskiem. Model finansowy musi uwzględniać:

• Sprawność akumulatora w cyklu
• Straty konwersji i pomocnicze
• Degradację akumulatora na cykl
• Opłaty rynkowe i transakcyjne
• Ograniczenia eksportowe
• Wymagania dotyczące energii zapasowej
• Błędy prognozowania

Inteligentny system zarządzania energią powinien unikać cykli, gdy różnica cen nie pokrywa tych kosztów. Powinien również zachować wystarczającą ilość energii dla funkcji o wyższym priorytecie.

4. Solar-plus-storage i integracja OZE

Wytwarzanie energii słonecznej i zużycie energii elektrycznej rzadko są idealnie dopasowane. Obiekt może wytwarzać nadwyżki energii słonecznej w południe, ale doświadczać najwyższego obciążenia po zachodzie słońca.

System solar-plus-storage przechwytuje te nadwyżki do późniejszego wykorzystania. Zwiększa to autokonsumpcję energii słonecznej, zmniejsza zakupy z sieci i może zapobiec ograniczeniu wartościowej energii odnawialnej.

W większej skali baterie poprawiają integrację energii odnawialnej poprzez:

• Wygładzanie zmiennej produkcji słonecznej lub wiatrowej
• Kontrolowanie szybkich zmian w produkcji
• Przesuwanie energii odnawialnej na wieczorne zapotrzebowanie
• Wspieranie limitów połączeń projektów
• Dostarczanie energii zgodnie z planowanym harmonogramem
• Zmniejszenie zależności od zasobów równoważących opartych na paliwach kopalnych

Departament Energii dostarcza użyteczne wyjaśnienie, w jaki sposób magazynowanie może poprawić wykorzystanie energii słonecznej i odporność w swoim przewodniku Solar Integration and Energy Storage.

Dodatkowe wskazówki dotyczące planowania projektu można znaleźć w artykule jak Solar Plus BESS zapewnia niezawodną energię i niższe koszty operacyjne.

5. Mikrosieci i zasilanie poza siecią

Magazynowanie energii w mikrosieciach koordynuje lokalne wytwarzanie, obciążenia, baterie, a czasem generatory diesla. Mikrosieć może działać po podłączeniu do sieci energetycznej i, jeśli jest zaprojektowana do pracy wyspowej, kontynuować zasilanie wybranych obciążeń po awarii głównej sieci.

W odległych lub słabych lokalizacjach sieciowych magazynowanie energii akumulatorowej może:

• Magazynować energię słoneczną w dzień do użytku nocnego
• Zmniejszyć godziny pracy generatora
• Poprawić wydajność obciążenia generatora
• Wspierać nagłe zmiany obciążenia
• Utrzymywać stabilne napięcie i częstotliwość
• Zmniejszyć koszty dostarczania paliwa i konserwacji

Baterii nie należy rozpatrywać niezależnie. Należy wspólnie modelować pojemność słoneczną, sezonową pogodę, moc generatora, priorytet obciążenia, czas trwania baterii i logikę sterowania.

DOE opisuje mikrosieć jako sterowalną sieć zawierającą obciążenia, lokalne wytwarzanie i magazynowanie, która może działać połączona z większą siecią lub odłączona od niej. Jej przegląd mikrosieci oferuje pomocne informacje dla deweloperów projektów.

6. Magazynowanie na skalę sieci i wsparcie systemu energetycznego

Magazynowanie energii na skalę sieci może reagować znacznie szybciej niż wiele konwencjonalnych zasobów wytwórczych. W zależności od zasad rynkowych i projektu połączenia, BESS na skalę użyteczności publicznej może wspierać:

• Regulację częstotliwości
• Wsparcie napięcia i mocy biernej
• Rezerwy operacyjne
• Wzmacnianie energii odnawialnej
• Kontrolę szybkości narastania
• Zarządzanie przeciążeniami
• Przesuwanie mocy i energii
• Usługi czarnego startu

Te funkcje przyczyniają się do stabilizacji sieci BESS, zwłaszcza w sieciach o zmieniającym się zapotrzebowaniu i rosnącym udziale zmiennej generacji odnawialnej.

Jeden system może oferować wiele usług, ale każda usługa wykorzystuje część dostępnej mocy, energii lub zakresu stanu naładowania. EMS musi priorytetyzować zobowiązania i unikać obiecywania tej samej pojemności niekompatybilnym zastosowaniom.

NREL zauważa, że magazynowanie może zapewniać redukcję szczytów, integrację OZE, arbitraż energetyczny, wsparcie mocy biernej, wyrównywanie obciążeń i inne usługi sieciowe w swoich badaniach nad zastosowaniami magazynowania energii.

7. Ładowanie pojazdów elektrycznych bez natychmiastowej rozbudowy sieci

Ładowanie pojazdów elektrycznych dużej mocy może generować duże, przerywane szczyty zapotrzebowania. Niektóre miejsca nie posiadają wystarczającej mocy sieciowej, aby obsłużyć wiele szybkich ładowarek bez kosztownej modernizacji usług.

BESS może stopniowo ładować się z sieci lub z paneli słonecznych na miejscu, a następnie szybko rozładowywać się, gdy pojazdy przyjadą. Ten bufor może:

• Zmniejszyć szczytowe zapotrzebowanie sieci
• Wspierać więcej ładowarek na ograniczonym połączeniu
• Obniżyć opłaty za zapotrzebowanie
• Poprawić dostępność ładowania
• Opóźnić wybrane modernizacje infrastruktury
• Zapewnić ograniczoną odporność podczas awarii

Amerykański Departament Energii w swoim przewodniku dotyczącym ładowania pojazdów elektrycznych z buforowaniem bateryjnym wyjaśnia, że odpowiednio dobrany magazyn może zmniejszyć wymaganą pojemność sieciową, jednocześnie wspierając szybkie ładowanie.

8. Ciągłość przemysłowa i jakość zasilania

Niektóre obciążenia przemysłowe są bardzo wrażliwe na krótkie przerwy, wahania napięcia lub nagłe zmiany zapotrzebowania na moc. BESS może zapewnić szybkie wsparcie, podczas gdy inne źródło się uruchamia lub gdy obiekt przechodzi w tryb pracy wyspowej.

Jednak BESS nie powinien być automatycznie traktowany jako bezpośredni zamiennik każdego UPS-a. Wrażliwy sprzęt może wymagać określonych czasów przełączania, jakości przebiegu, wydajności prądów zwarciowych, redundancji lub architektury podwójnej konwersji.

Dla tych obiektów komercyjne magazynowanie energii akumulatorowej powinno być skoordynowane z istniejącymi generatorami, sprzętem UPS, rozdzielnicą, przekaźnikami zabezpieczającymi i systemami sterowania produkcją.

Czy jeden BESS może wykonywać wiele zastosowań?

Tak. Jeden system może potencjalnie łączyć zasilanie awaryjne, ograniczanie szczytów, magazynowanie energii słonecznej, arbitraż energetyczny i usługi sieciowe. Ta praktyka jest często nazywana kumulacją wartości lub kumulacją dochodów.

Zastosowania muszą być technicznie kompatybilne. Na przykład agresywne ograniczanie szczytów może pozostawić niewystarczającą ilość energii na nieoczekiwaną awarię. Zobowiązania wobec usług sieciowych mogą również kolidować z rezerwą awaryjną obiektu.

Praktyczna hierarchia działania może wyglądać następująco:

1. Bezpieczeństwo systemu i personelu
2. Krytyczna rezerwa obciążenia awaryjnego
3. Umowne zobowiązania sieciowe
4. Kontrola szczytowego zapotrzebowania
5. Autokonsumpcja energii słonecznej
6. Arbitraż energetyczny oportunistyczny

Hierarchia powinna odzwierciedlać ryzyka operacyjne i cele finansowe właściciela.

Jak wybrać moc i czas trwania magazynu BESS

Różne zastosowania wymagają różnych kombinacji kilowatów i kilowatogodzin.

Moc określa, jak duże obciążenie system może obsłużyć w danym momencie. Pojemność energetyczna określa, jak długo to wsparcie może trwać. Krótki, gwałtowny szczyt zapotrzebowania może wymagać dużej mocy, ale ograniczonego czasu trwania. Działanie poza siecią przez noc wymaga znacznie więcej energii.

Przed wyborem systemu należy ocenić:

• Dane dotyczące obciążenia i generacji w interwałach
• Główne i dodatkowe zastosowania
• Maksymalna wymagana moc
• Wymagany czas działania
• Użyteczna pojemność baterii
• Głębokość rozładowania i współczynnik C
• Częstotliwość cykli i degradacja
• Napięcie PCS i zgodność z siecią
• Chłodzenie i warunki środowiskowe
• BMS, EMS i architektura komunikacyjna
• Ochrona przeciwpożarowa i odpowiednie certyfikaty
• Wymogi dotyczące rozbudowy i pojemności na koniec życia

To jest podstawa do określenia najlepszych zastosowań BESS dla obiektów komercyjnych i przemysłowych oraz wyboru sprzętu w oparciu o mierzalne wymagania projektu.

Od sprzętu awaryjnego do codziennego zasobu energetycznego

Zasilanie awaryjne pozostaje jedną z najważniejszych funkcji magazynowania energii z akumulatorów, ale stanowi tylko część możliwości.

Wyraźnie zdefiniowane zastosowanie BESS może obniżyć koszty energii elektrycznej, przechwytywać nadwyżki energii słonecznej, wspierać zdalne mikro-sieci, stabilizować sieci energetyczne i rozszerzać ładowanie pojazdów elektrycznych w miejscach o ograniczonych możliwościach sieci. Jeden system może dostarczyć kilka z tych korzyści, jeśli jego pojemność i priorytety sterowania zostaną prawidłowo zaprojektowane.

Dlatego najbardziej udany projekt zaczyna się od zastosowania — a nie od wyceny produktu. Zdefiniuj cel operacyjny, przeanalizuj rzeczywiste dane obciążenia, przypisz priorytety, a następnie dobierz rozmiar baterii, PCS i systemu sterowania jako jedno skoordynowane rozwiązanie.