A Solar Storage Solution łączy wytwarzanie energii słonecznej z akumulatorami i inteligentnym sterowaniem energią. Magazynuje nadmiar energii elektrycznej ze słońca i uwalnia ją, gdy zapotrzebowanie obiektu, ceny energii elektrycznej lub potrzeby sieci są wyższe. System może maksymalizować własne zużycie energii słonecznej, zmniejszać opłaty za zapotrzebowanie, zapewniać zasilanie awaryjne i ograniczać redukcję energii odnawialnej. Jego wartość zależy od prawidłowego doboru rozmiaru akumulatora, odpowiedniej mocy PCS, inteligentnego sterowania EMS i jasno określonej strategii operacyjnej.

Rozwiązanie do magazynowania energii słonecznej: jak uzyskać większą wartość z każdej jednostki energii słonecznej

Wytwarzanie energii słonecznej często osiąga szczyt około południa. Przedsiębiorstwo może potrzebować więcej energii rano, późnym popołudniem lub wieczorem. Jeśli obiekt nie jest w stanie wykorzystać całej dziennej produkcji, nadwyżka energii elektrycznej może być eksportowana po niskiej stawce lub ograniczana z powodu ograniczeń sieciowych.

Kompletny system zależy od skutecznej koordynacji między PCS, BMS i EMS, które odpowiadają za konwersję mocy, ochronę baterii i dystrybucję energii.

Raport Międzynarodowej Agencji Energetycznej dotyczący globalnego rozwoju magazynów energii analizuje rosnącą rolę magazynowania w systemach energetycznych na skalę użytkową i za licznikiem.

Dlaczego produkcja większej ilości energii słonecznej nie zawsze jest rozwiązaniem

Instalacja większej liczby paneli słonecznych może zwiększyć produkcję energii odnawialnej, ale nie gwarantuje, że każda kilowatogodzina zapewni maksymalną wartość finansową.

Rozwiązanie do magazynowania energii słonecznej zarządza tą niezgodnością czasową. Pozyskuje energię elektryczną, gdy produkcja słoneczna jest obfita i udostępnia ją, gdy ta energia jest bardziej użyteczna lub wartościowa.

Rezultatem nie jest po prostu więcej zmagazynowanej energii elektrycznej. Jest to większa kontrola nad tym, kiedy energia słoneczna jest zużywana, eksportowana lub rezerwowana.

Czym jest rozwiązanie do magazynowania energii słonecznej?

Rozwiązanie do magazynowania energii słonecznej to zintegrowany system, który łączy panele słoneczne, magazynowanie energii w akumulatorach, konwersję energii, sprzęt ochronny i inteligentne sterowanie.

System konwersji mocy BESS kontroluje dwukierunkowy przepływ energii i określa, ile mocy ładowania lub rozładowania system może dostarczyć.

W godzinach słonecznych energia elektryczna z paneli słonecznych może zasilać bieżące obciążenie obiektu. Nadwyżka energii ładuje akumulatory. Gdy produkcja energii słonecznej spada, ceny energii elektrycznej rosną lub zasilanie z sieci zanika, zmagazynowana energia może zasilać podłączone odbiorniki.

Kompletny system magazynowania energii słonecznej w akumulatorach zazwyczaj obejmuje:

• Moduły fotowoltaiczne
• Moduły, stojaki lub szafy akumulatorowe
• System konwersji mocy lub hybrydowy inwerter
• System zarządzania akumulatorami
• System zarządzania energią
• Transformator i rozdzielnica
• Ochrona elektryczna i pomiary
• Zarządzanie termiczne
• Wykrywanie i gaszenie pożarów
• Lokalny i zdalny monitoring

Każdy element musi być zgodny z wymaganiami projektu dotyczącymi napięcia, mocy, komunikacji i działania.

W jaki sposób rozwiązanie do magazynowania energii słonecznej maksymalizuje wartość energii słonecznej?

Akumulator tworzy wartość poprzez zmianę sposobu i czasu wykorzystania energii elektrycznej ze słońca. Najsilniejsze projekty często łączą kilka kompatybilnych korzyści.

Zrozumienie, jak komercyjne magazynowanie energii obniża koszty energii, może pomóc firmom zidentyfikować wartość płynącą z redukcji szczytów, przesunięcia obciążenia i własnego zużycia energii słonecznej.

Studium przypadku NREL dotyczące optymalizacji magazynowania energii słonecznej pokazuje, w jaki sposób magazynowanie i sterowalne obciążenia mogą zwiększyć własne zużycie energii słonecznej w ramach odpowiednich taryf.

Zwiększ własne zużycie energii słonecznej

Bez magazynowania obiekt musi zużywać energię elektryczną ze słońca w miarę jej wytwarzania lub eksportować ją do sieci. Akumulator przechowuje część nadwyżki do późniejszego wykorzystania.

To zwiększa własne zużycie energii słonecznej, pomagając obiektowi zmniejszyć zakupy z sieci po spadku produkcji słonecznej. Jest to szczególnie cenne, gdy eksportowana energia elektryczna otrzymuje niższe wynagrodzenie niż detaliczna cena importowanej energii.

Zmniejsz zapotrzebowanie szczytowe

Obiekty komercyjne i przemysłowe mogą płacić opłaty za zapotrzebowanie oparte na ich najwyższym zużyciu energii z sieci w okresie rozliczeniowym.

Obiekty przemysłowe z dużymi skokami obciążenia mogą wykorzystywać fabryczne magazyny energii do kontroli zapotrzebowania szczytowego w celu zmniejszenia najwyższego poboru mocy z sieci.

Komercyjny magazyn energii słonecznej może rozładować się, gdy zapotrzebowanie obiektu zbliża się do docelowego limitu. Zmniejsza to ilość energii pobieranej z sieci i może obniżyć koszty energii elektrycznej związane z zapotrzebowaniem.

Akumulator potrzebuje wystarczającej mocy, aby zmniejszyć skok zapotrzebowania i wystarczającej energii, aby utrzymać tę redukcję przez wymagany okres.

Przesuń energię słoneczną na godziny o wyższej wartości

Akumulator może przenosić energię elektryczną ze słońca z godzin południowych na wieczorne, gdy ceny energii lub zapotrzebowanie obiektu są wyższe. Jest to powszechnie nazywane przesunięciem energii.

W przypadku taryf czasowo-użytkowych system może ładować się tanią lub nadwyżkową energią słoneczną i rozładowywać w okresach drogich. Oszczędności należy obliczyć po uwzględnieniu strat efektywności i degradacji akumulatora.

Pozyskaj energię obciętą lub ograniczoną

Obcinanie energii słonecznej występuje, gdy produkcja fotowoltaiczna przekracza limit konwersji AC falownika. Ograniczenie występuje, gdy moc wyjściowa energii słonecznej musi być zmniejszona z powodu ograniczeń sieciowych, eksportowych lub rynkowych.

Odpowiednio zaprojektowany system akumulatorowy może przechwycić część tej niewykorzystanej produkcji. Zmagazynowana energia może być następnie dostarczana, gdy falownik ma dostępną moc lub sieć może przyjąć dodatkową energię.

Zapewnij zasilanie awaryjne

Rozwiązanie awaryjnego zasilania słonecznego z akumulatorów może zapewnić działanie wybranych obciążeń podczas awarii sieci. Dla przedsiębiorstw może to chronić produkcję, komunikację, chłodnictwo, systemy bezpieczeństwa lub inne krytyczne urządzenia.

Możliwość tworzenia kopii zapasowych wymaga czegoś więcej niż tylko pojemności baterii. Instalacja może również wymagać izolacji sieci, automatycznego przełącznika transferu, dystrybucji obciążeń krytycznych, możliwości zimnego startu i odpowiedniego sprzętu sterującego.

Składanie wartości: wykorzystanie jednego akumulatora do wielu korzyści

Składanie wartości oznacza wykorzystywanie akumulatora do kilku kompatybilnych zastosowań, zamiast polegania na jednym źródle dochodu lub oszczędności.

Na przykład system komercyjny może:

• Magazynować nadwyżkę energii słonecznej
• Zmniejszać opłaty za zapotrzebowanie szczytowe
• Przesuwać energię na okresy o wyższych stawkach
• Utrzymywać rezerwę awaryjną
• Wspierać mikrogrid
• Uczestniczyć w programach reagowania na zapotrzebowanie

Jednak ta sama pojemność akumulatora nie zawsze może jednocześnie pełnić wszystkie funkcje. Jeśli 40% akumulatora jest zarezerwowane na sytuacje awaryjne, ta pojemność może nie być dostępna do codziennego arbitrażu energii elektrycznej.

EMS powinien priorytetowo traktować każdą funkcję i odpowiednio alokować pojemność akumulatora.

Magazynowanie energii słonecznej sprzężone AC vs. sprzężone DC

Rozwiązanie do magazynowania energii słonecznej może wykorzystywać architekturę sprzężoną AC lub DC.

Magazynowanie sprzężone AC

System sprzężony AC zazwyczaj wykorzystuje oddzielne falowniki dla paneli słonecznych i akumulatora. Oba systemy łączą się za pośrednictwem szyny AC.

Taka konstrukcja jest często odpowiednia do dodawania magazynu energii do istniejącej instalacji słonecznej. Umożliwia elastyczny dobór sprzętu i pozwala systemom słonecznym i akumulatorowym działać niezależnie.

Jej głównym ograniczeniem jest to, że energia słoneczna może przechodzić przez dodatkowe etapy konwersji, zanim zostanie zmagazynowana, a następnie wykorzystana.

Magazynowanie sprzężone DC

W konstrukcji sprzężonej DC, panele słoneczne i akumulator są połączone po stronie DC. Może to zmniejszyć etapy konwersji podczas ładowania akumulatorów bezpośrednio z instalacji fotowoltaicznej.

Sprzężenie DC może również przechwycić obciętą produkcję słoneczną, co czyni je atrakcyjnym rozwiązaniem dla nowych farm słonecznych lub zintegrowanych projektów magazynowania energii słonecznej.

Decyzja między magazynowaniem sprzężonym AC a DC zależy od:

• Nowa instalacja lub modernizacja
• Zakresy napięć paneli słonecznych i akumulatora
• Współczynnik obciążenia falownika
• Oczekiwane obcinanie energii słonecznej
• Limity połączeń z siecią
• Wymagane tryby pracy
• Plany rozbudowy
• Koszty cyklu życia

Żadne z rozwiązań nie jest automatycznie lepsze dla każdego zastosowania.

Rzeczywiste zyski z projektu zależą częściowo od żywotności baterii LiFePO4, na którą wpływają temperatura, głębokość rozładowania, szybkość ładowania i warunki pracy.

Magazynowanie energii podłączone do sieci, poza siecią i hybrydowe

System podłączony do sieci współpracuje z siecią użyteczności publicznej. Zazwyczaj koncentruje się na autokonsumpcji, wygładzaniu szczytów, optymalizacji taryf i usługach sieciowych.

System poza siecią musi utrzymywać zasilanie bez polegania na stałym podłączeniu do sieci. Może łączyć panele słoneczne, akumulatory i generator do obsługi odległych miejsc lub izolowanych mikrogridów.

Hybrydowe rozwiązanie do magazynowania energii słonecznej może koordynować panele słoneczne, akumulatory, zasilanie sieciowe i generatory. Niektóre systemy mogą działać zarówno w trybie podłączonym do sieci, jak i wyspowym, ale wymaga to odpowiedniego sprzętu przełączającego, sterującego i ochronnego.

Przewodnik IRENA dotyczący magazynowania energii na skalę użytkową opisuje, w jaki sposób baterie mogą pochłaniać, magazynować i ponownie wprowadzać energię elektryczną, aby poprawić elastyczność systemu energetycznego.

Jak dobrać rozmiar rozwiązania do magazynowania energii słonecznej

Dobre dobieranie rozmiaru systemu magazynowania energii słonecznej zaczyna się od celu operacyjnego.

System zaprojektowany do redukcji szczytów zapotrzebowania wymaga szczegółowego profilu zapotrzebowania. Projekt awaryjny potrzebuje listy krytycznych obciążeń i wymaganego czasu działania. Projekt autokonsumpcji energii słonecznej potrzebuje zarówno danych o obciążeniu, jak i godzinowego profilu produkcji energii słonecznej.

Przy określaniu, jak dobrać rozmiar rozwiązania do magazynowania energii słonecznej do użytku komercyjnego, należy ocenić:

• Godzinowe lub 15-minutowe dane obciążenia
• Produkcja energii słonecznej z PV
• Nadwyżka energii słonecznej
• Maksymalne zapotrzebowanie obiektu
• Czas trwania szczytu zapotrzebowania
• Wymagane obciążenia awaryjne
• Taryfy elektryczne
• Limity eksportu do sieci
• Użyteczna pojemność baterii
• Moc PCS
• Sprawność w obiegu zamkniętym
• Głębokość rozładowania
• Degradacja baterii
• Przyszła rozbudowa

Moc mierzy się w kilowatach lub megawatach i określa, jakie obciążenie system może w danym momencie obsłużyć. Energia mierzy się w kilowatogodzinach lub megawatogodzinach i określa, jak długo może on to obciążenie obsłużyć.

Na przykład akumulator 100kW/200kWh ma nominalny czas pracy wynoszący dwie godziny przy pełnej mocy. Rzeczywisty czas pracy może być krótszy ze względu na straty systemowe i rezerwy pojemności.

Wybór najlepszej technologii akumulatorów

LiFePO4 jest szeroko stosowany do stacjonarnego magazynowania ze względu na stabilną chemię, długą żywotność cyklową i przydatność do częstego ładowania i rozładowywania.

Jednakże, najlepsza bateria do komercyjnego systemu magazynowania energii słonecznej powinna być wybrana poprzez porównanie:

• Nominalnej i użytecznej pojemności
• Żywotności cyklowej
• Szybkości ładowania i rozładowywania
• Sprawności w obiegu zamkniętym
• Zakres temperatur
• Wymagania dotyczące zarządzania temperaturą
• Założenia dotyczące degradacji
• Testy bezpieczeństwa
• Potrzeby konserwacyjne
• Zakres gwarancji

Najniższa cena baterii niekoniecznie oznacza najniższy koszt cyklu życia.

Koszt i ROI rozwiązania do magazynowania energii słonecznej

Koszt systemu magazynowania energii słonecznej zależy od pojemności baterii, mocy PCS, czasu magazynowania, chłodzenia, ochrony przeciwpożarowej, transformatorów, rozdzielnic, instalacji, inżynierii, certyfikacji i podłączenia do sieci.

Model finansowy powinien obejmować:

• Zwiększone zużycie własne energii słonecznej
• Redukcja opłat za moc szczytową
• Oszczędności w zależności od pory dnia
• Uniknięte ograniczenia
• Uniknięte straty związane z przerwami w dostawie prądu
• Przychody z usług sieciowych
• Koszty operacyjne i konserwacyjne
• Straty wydajności
• Degradacja baterii
• Koszty finansowania

Firmy badające koszt i ROI komercyjnego rozwiązania do magazynowania energii słonecznej powinny porównać wiele rozmiarów systemów. Przewymiarowanie zwiększa koszty kapitałowe, podczas gdy niedowymiarowanie może uniemożliwić baterii osiągnięcie dostępnych oszczędności.

Przestrzeganie odpowiednich praktyk konserwacji baterii LiFePO4 może zmniejszyć niepotrzebne obciążenie baterii i wspierać niezawodną długoterminową pracę.

Jak wybrać dostawcę rozwiązania do magazynowania energii słonecznej

Wykwalifikowany dostawca rozwiązania do magazynowania energii słonecznej powinien rozumieć cały projekt, a nie tylko specyfikację baterii.

Przed złożeniem ostatecznej propozycji, potwierdź:

• Użyteczna pojemność baterii
• Ciągła moc PCS
• Zakresy napięć AC i DC
• Kompatybilność z inwerterem słonecznym
• Funkcje podłączone do sieci i off-grid
• Strategie operacyjne EMS
• Protokoły komunikacyjne
• Chłodzenie i ochrona przeciwpożarowa
• Certyfikaty
• Warunki gwarancji
• Ograniczenia rozbudowy
• Uruchomienie i wsparcie techniczne

Dla kompleksowego rozwiązania do magazynowania energii słonecznej, propozycja powinna jasno określać odpowiedzialność za projekt systemu, sprzęt, instalację, podłączenie do sieci, testowanie i obsługę posprzedażową.

Duże komercyjne i użyteczności publicznej systemy mogą wykorzystywać system chłodzenia cieczą w BESS do kontroli temperatury baterii i poprawy jednorodności temperatury.

Spraw, aby energia słoneczna działała zgodnie z Twoim harmonogramem

Rozwiązanie do magazynowania energii słonecznej pomaga właścicielom projektów decydować, kiedy energia słoneczna powinna być magazynowana, zużywana, eksportowana lub rezerwowana.

Najlepszy system to niekoniecznie ten z największą baterią. Jest to system, który dopasowuje moc baterii, pojemność energetyczną i sterowanie EMS do mierzalnego celu projektu.

Dzięki dokładnym danym dotyczącym obciążenia i skoordynowanej inżynierii, magazynowanie energii słonecznej może zmniejszyć koszty energii, poprawić odporność, zwiększyć wykorzystanie odnawialnych źródeł energii i zmaksymalizować długoterminową wartość inwestycji w energię słoneczną.