Magazynowanie energii z akumulatorów w skali przemysłowej to rozwiązanie do magazynowania energii z akumulatorów na poziomie sieci, używane do magazynowania energii elektrycznej, gdy podaż jest wysoka lub ceny są niskie, a następnie jej uwalniania, gdy popyt lub ceny rosną. Ten proces nazywany jest przesunięciem energii. System magazynowania energii z akumulatorów w skali przemysłowej może wspierać farmy słoneczne, farmy wiatrowe, podstacje, zakłady użyteczności publicznej, IPP i operatorów sieci poprzez poprawę magazynowania energii odnawialnej, redukcję ograniczeń, wspieranie magazynowania arbitrażu energii i wzmacnianie stabilności sieci. Kluczowe komponenty obejmują kontenery baterii, BMS, PCS lub inwerter, EMS, SCADA, transformator SN, rozdzielnicę, przekaźniki zabezpieczające, pomiary, systemy komunikacyjne, zarządzanie termiczne, ochronę przeciwpożarową i sprzęt do połączeń z siecią.

Magazynowanie energii z akumulatorów w skali przemysłowej dla przesunięcia energii

Energia elektryczna nie zawsze jest produkowana wtedy, gdy sieć potrzebuje jej najbardziej. Farmy słoneczne często generują najwięcej energii w środku dnia, podczas gdy zapotrzebowanie może wzrosnąć później wieczorem. Farmy wiatrowe mogą produkować dużą moc w nocy lub podczas zmian pogodowych, ale zapotrzebowanie sieci może nie odpowiadać tej generacji. Jednocześnie ceny energii mogą zmieniać się co godzinę, a przeciążenie sieci może ograniczyć ilość energii odnawialnej, którą można dostarczyć.

Dlatego Magazynowanie energii z akumulatorów w skali przemysłowej staje się kluczowym rozwiązaniem dla przesunięcia energii.

System magazynowania energii z akumulatorów w skali przemysłowej magazynuje energię elektryczną, gdy generacja jest wysoka, zapotrzebowanie jest niskie lub ceny są korzystne. Później uwalnia zmagazynowaną energię, gdy zapotrzebowanie rośnie, produkcja energii odnawialnej spada lub ceny rynkowe są wyższe.

Dla przedsiębiorstw użyteczności publicznej, niezależnych producentów energii, deweloperów energii odnawialnej, operatorów sieci i właścicieli projektów energetycznych, magazynowanie energii z akumulatorów przekształca zmienną energię elektryczną w elastyczną, dyspozycyjną energię.

Czym jest magazynowanie energii z akumulatorów w skali przemysłowej?

Magazynowanie energii z akumulatorów w skali przemysłowej to duży system magazynowania energii z akumulatorów zaprojektowany do zastosowań energetycznych na poziomie sieci. Magazynuje energię elektryczną w dużych pojemnikach lub blokach akumulatorowych i dostarcza energię do sieci za pośrednictwem jednostek PCS, transformatorów, rozdzielnic i sprzętu do połączeń z siecią.

W przeciwieństwie do mniejszych systemów komercyjnych, magazynowanie energii z akumulatorów w skali przemysłowej jest zazwyczaj mierzone w MW dla mocy znamionowej i MWh dla pojemności energetycznej. Jest używane do zastosowań na dużą skalę, takich jak magazynowanie energii odnawialnej, wsparcie szczytowe sieci, regulacja częstotliwości, arbitraż energii, wsparcie przesyłu i rezerwa pojemności.

System magazynowania energii z akumulatorów w skali przemysłowej może ładować się z farm słonecznych, farm wiatrowych, sieci lub innych źródeł generacji. Następnie może dostarczać energię w zależności od potrzeb sieci, sygnałów rynkowych, produkcji energii odnawialnej lub poleceń operatora.

Wspólnymi użytkownikami są zakłady użyteczności publicznej, niezależni producenci energii, operatorzy sieci, deweloperzy energii odnawialnej, podstacje, firmy EPC i właściciele projektów infrastrukturalnych.

Czym jest przesunięcie energii?

Przesunięcie energii oznacza przeniesienie energii elektrycznej z jednego okresu czasu na inny.

Akumulator ładuje się, gdy energia elektryczna jest obfita, tańsza lub z innych powodów mniej wartościowa. Następnie rozładowuje się, gdy zapotrzebowanie jest wyższe, ceny są mocniejsze lub sieć potrzebuje dodatkowego wsparcia.

Jest to czasami nazywane przesunięciem obciążenia, przesunięciem słonecznym, przesunięciem odnawialnym lub dyspozycyjnym rozsyłaniem energii w czasie.

Na przykład, farma słoneczna może produkować nadwyżkę energii w południe. Zamiast natychmiast eksportować całą energię lub tracić część energii poprzez ograniczenie, akumulator ją magazynuje. Wieczorem, gdy produkcja słoneczna spada, a zapotrzebowanie rośnie, akumulator uwalnia tę zmagazynowaną energię słoneczną.

To sprawia, że energia odnawialna jest bardziej użyteczna i bardziej wartościowa.

Dlaczego przesunięcie energii ma znaczenie dla sieci

Współczesne sieci potrzebują większej elastyczności. Energia odnawialna rośnie, ale jej produkcja nie zawsze odpowiada zapotrzebowaniu.

Generacja słoneczna jest najsilniejsza w ciągu dnia. Moc wiatrowa może szybko się zmieniać w zależności od warunków pogodowych. Popyt może gwałtownie wzrosnąć w godzinach szczytu wieczornego, podczas aktywności przemysłowej, sezonowego ogrzewania i chłodzenia lub w okresach ładowania pojazdów elektrycznych.

Bez przesunięcia energii sieć może napotkać dwa problemy. Po pierwsze, energia odnawialna może zostać ograniczona, gdy generacja jest wysoka, ale zapotrzebowanie lub przepustowość sieci są niskie. Po drugie, elektrownie szczytowe na paliwa kopalne mogą być potrzebne, gdy zapotrzebowanie rośnie, a produkcja energii odnawialnej jest niska.

Magazynowanie energii z akumulatorów dla przesunięcia energii pomaga rozwiązać oba problemy. Magazynuje nadwyżkę energii i uwalnia ją później, poprawiając wykorzystanie energii odnawialnej i zmniejszając presję na sieć.

Wspiera to czystszą energię, większą elastyczność sieci i większą niezawodność systemu.

Jak magazynowanie energii z akumulatorów w skali przemysłowej wspiera przesunięcie energii

Magazynowanie energii z akumulatorów w skali przemysłowej wspiera przesunięcie energii poprzez kontrolowane ładowanie i rozładowywanie.

Gdy zapotrzebowanie sieci jest niskie, generacja odnawialna jest wysoka lub ceny energii elektrycznej są niskie, akumulator się ładuje. PCS przekształca prąd przemienny na prąd stały do magazynowania w systemie akumulatorowym.

Gdy zapotrzebowanie rośnie, ceny rynkowe wzrastają lub produkcja energii odnawialnej spada, akumulator się rozładowuje. PCS przekształca zmagazynowany prąd stały z powrotem na prąd przemienny i eksportuje go do sieci.

EMS, czyli System Zarządzania Energią, decyduje, kiedy i jak akumulator powinien działać. Systemy SCADA wspierają monitorowanie, kontrolę operatora, zbieranie danych i komunikację z operatorami sieci.

Pozwala to systemowi reagować na produkcję słoneczną, generację wiatrową, ceny energii elektrycznej, polecenia dyspozytorskie sieci i limity połączeń.

Przesunięcie energii słonecznej z magazynowaniem energii z akumulatorów

Przesunięcie energii słonecznej to jedno z najczęstszych zastosowań magazynowania energii z akumulatorów w skali przemysłowej.

Farmy słoneczne często produkują najwięcej energii elektrycznej w środku dnia. Jednak zapotrzebowanie może być wyższe późnym popołudniem lub wieczorem. Bez magazynowania, część energii słonecznej może być eksportowana, gdy ceny są niskie, lub ograniczona, gdy sieć nie jest w stanie przyjąć więcej energii.

Magazynowanie energii z akumulatorów na farmach słonecznych pozwala na magazynowanie tej energii i jej późniejsze przesyłanie.

Poprawia to dyspozycyjność energii słonecznej i pomaga właścicielom projektów dostarczać czystą energię, gdy sieć najbardziej jej potrzebuje. Może również zmniejszyć ograniczenia i zwiększyć wartość generacji słonecznej.

W przypadku hybrydowych elektrowni słonecznych z magazynowaniem energii, akumulator staje się pomostem między produkcją słoneczną a czasowaniem zapotrzebowania.

Przesunięcie energii wiatrowej z magazynowaniem energii z akumulatorów

Moc wiatrowa jest również zmienna. Niektóre farmy wiatrowe produkują więcej energii elektrycznej w nocy, podczas gdy zapotrzebowanie może być niższe. Produkcja wiatrowa może również szybko rosnąć i spadać w zależności od warunków pogodowych.

Magazynowanie energii wiatrowej pomaga zarządzać tymi zmianami. Akumulator może magazynować energię wiatrową w okresach wysokiej generacji i przesyłać ją, gdy zapotrzebowanie wzrasta lub warunki sieciowe są mocniejsze.

Magazynowanie energii z akumulatorów może również pomóc w stabilizacji produkcji farm wiatrowych. Zamiast wysyłać gwałtowne zmiany do sieci, system może uczynić energię odnawialną bardziej stabilną i przewidywalną.

Poprawia to niezawodność energii odnawialnej i wspiera lepsze planowanie sieci.

Magazynowanie arbitrażu energii i wartość rynkowa

Przesunięcie energii może również stworzyć wartość rynkową poprzez arbitraż energii.

Magazynowanie arbitrażu energii oznacza ładowanie akumulatora, gdy ceny energii elektrycznej są niskie, i rozładowywanie, gdy ceny są wysokie. Wartość pochodzi z różnicy między ładowaniem po niskiej cenie a rozładowywaniem po wysokiej cenie.

W przypadku projektów w skali przemysłowej arbitraż zależy od zasad rynkowych, spreadów cenowych, efektywności akumulatora, kosztów degradacji, strategii przesyłu i limitów połączeń z siecią.

W wielu projektach arbitraż energii jest łączony z innymi usługami. Nazywa się to kumulacją dochodów. Akumulator może wspierać przesunięcie energii, regulację częstotliwości, rezerwę pojemności, stabilizację energii odnawialnej i usługi wsparcia sieci z tego samego zasobu.

Inteligentny EMS jest ważny, ponieważ pomaga w wyborze najlepszej strategii operacyjnej opartej zarówno na celach technicznych, jak i finansowych.

Wsparcie sieci wykraczające poza przesunięcie energii

Magazynowanie energii z akumulatorów w skali przemysłowej może zrobić więcej niż tylko przesuwać energię. Może również świadczyć ważne usługi stabilizacji sieci.

Regulacja częstotliwości pomaga równoważyć podaż i popyt w czasie rzeczywistym.

Wsparcie napięcia pomaga utrzymać stabilne poziomy napięcia w całej sieci.

Kontrola szybkości narastania wygładza nagłe zmiany w energii słonecznej, wiatrowej lub obciążeniu.

Pojemność rezerwowa zapewnia dostępną energię na wypadek awarii sieci lub zdarzeń szczytowych.

Wsparcie szczytowego zapotrzebowania pomaga zmniejszyć obciążenie w okresach wysokiego obciążenia.

Ponieważ akumulatory mogą reagować szybko, magazynowanie energii z akumulatorów w skali sieci jest cenne zarówno dla planowanego przesyłu, jak i szybkiej reakcji sieci. To sprawia, że jest to elastyczny zasób dla nowoczesnych systemów energetycznych.

Główne komponenty systemu magazynowania energii z akumulatorów w skali przemysłowej

Kompletny system magazynowania energii z akumulatorów w skali przemysłowej składa się z kilku głównych komponentów.

Ogniwa, moduły, regały i pojemniki akumulatorowe magazynują energię elektryczną.

BMS, czyli system zarządzania akumulatorem, monitoruje napięcie ogniw, temperaturę, prąd, stan naładowania, stan zdrowia i alarmy bezpieczeństwa.

PCS lub inwerter obsługuje konwersję mocy DC/AC podczas ładowania i rozładowywania.

EMS zarządza strategią przesyłu, przesunięciem energii, uczestnictwem w rynku, rezerwą zapasową i funkcjami usług sieciowych.

SCADA wspiera monitorowanie, komunikację, kontrolę operatora i rejestrowanie danych.

Zarządzanie termiczne utrzymuje system akumulatorowy w bezpiecznym zakresie temperatur pracy.

Ochrona przeciwpożarowa pomaga wykrywać i redukować ryzyko bezpieczeństwa.

Transformator SN, rozdzielnica, pomiary, przekaźnik zabezpieczający i systemy komunikacyjne wspierają bezpieczne połączenie z siecią i zgodność z przepisami.

W przypadku dużych projektów jakość integracji jest tak samo ważna jak pojemność akumulatora.

Jak działa magazynowanie energii z akumulatorów w skali przemysłowej

Proces działania jest prosty w koncepcji, ale zaawansowany w realizacji.

Po pierwsze, energia elektryczna przepływa z sieci, farmy słonecznej, farmy wiatrowej lub źródła generacji do systemu magazynowania energii z akumulatorów. PCS przekształca energię elektryczną w odpowiednią formę do ładowania akumulatora.

Po drugie, akumulator magazynuje energię, podczas gdy BMS monitoruje stan zdrowia i bezpieczeństwo akumulatora.

Po trzecie, gdy sieć lub rynek potrzebują energii, EMS wysyła polecenie rozładowania. PCS przekształca zmagazynowaną energię stałą w energię przemienną i eksportuje ją przez transformatory i rozdzielnice.

Na koniec, systemy SCADA i monitoringu śledzą wydajność, alarmy, temperaturę, stan naładowania, historię przesyłu i reakcję sieci.

Ten kontrolowany proces pozwala magazynowaniu energii z akumulatorów w skali przemysłowej dostarczać energię we właściwym czasie.

Dobór wielkości magazynowania energii z akumulatorów w skali przemysłowej dla przesunięcia energii

Dobór wielkości zależy od celu projektu. Moc znamionowa jest mierzona w MW. Pojemność energetyczna jest mierzona w MWh.

System 100 MW / 200 MWh może rozładowywać się z pełną mocą przez około dwie godziny. System 100 MW / 400 MWh może wspierać około czterech godzin z pełną mocą.

W przypadku przesunięcia energii liczy się czas trwania. Projekt przesunięcia słonecznego może potrzebować wystarczającej ilości MWh, aby przenieść energię słoneczną z południa na zapotrzebowanie wieczorne. Projekt wiatrowy może potrzebować magazynowania w oparciu o wzorce generacji i czas rynkowy. Projekt wsparcia sieci może skupiać się bardziej na mocy znamionowej i szybkiej reakcji.

Ważne czynniki doboru wielkości to profil generacji odnawialnej, profil zapotrzebowania, spread cenowy, dane o ograniczeniach, limity połączeń, degradacja, efektywność w obie strony, temperatura pracy, zasady rynkowe i model przychodów.

Najlepszy projekt łączy potrzeby techniczne z ekonomią projektu.

Najlepsze zastosowania dla przesunięcia energii

Magazynowanie energii z akumulatorów w skali przemysłowej jest przydatne w wielu zastosowaniach na dużą skalę.

Magazynowanie energii z akumulatorów na farmach słonecznych może przesuwać energię słoneczną z dnia na zapotrzebowanie wieczorne. Magazynowanie energii wiatrowej może magazynować zmienną produkcję wiatrową i dostarczać ją, gdy jest to potrzebne. Stabilizacja energii odnawialnej sprawia, że czysta energia jest bardziej przewidywalna.

Redukcja szczytowego zapotrzebowania sieci zmniejsza presję wysokiego zapotrzebowania. Arbitraż energii wspiera wartość rynkową energii elektrycznej. Wsparcie podstacji pomaga zarządzać lokalnymi ograniczeniami sieci. Redukcja przeciążeń przesyłowych i dystrybucyjnych może zmniejszyć obciążenie infrastruktury.

Sieci wyspowe i mikrogridy wykorzystują magazynowanie energii z akumulatorów do równoważenia lokalnej generacji i zapotrzebowania. Hybrydowe elektrownie odnawialne wykorzystują magazynowanie energii do poprawy dyspozycyjności i długoterminowej wartości projektu.

Korzyści z magazynowania energii z akumulatorów w skali przemysłowej dla przesunięcia energii

Magazynowanie energii z akumulatorów w skali przemysłowej zapewnia kilka silnych korzyści.

Poprawia wykorzystanie energii odnawialnej. Zmniejsza ograniczenia. Wspiera elastyczność sieci i sprawia, że projekty odnawialne są bardziej dyspozycyjne.

Może zapewnić wsparcie szczytowego zapotrzebowania, uczestnictwo w rynku energii i większą stabilność sieci. Może również zmniejszyć zależność od elektrowni szczytowych i poprawić odporność systemu energetycznego.

Dla właścicieli projektów, przesunięcie energii może zwiększyć wartość aktywów poprzez udostępnienie zmagazynowanej energii elektrycznej, gdy jest ona bardziej użyteczna lub bardziej opłacalna.

Dla operatorów sieci, magazynowanie energii z akumulatorów zapewnia szybki, kontrolowany zasób, który pomaga równoważyć podaż i popyt.

Wyzwania i uwagi dla kupującego

Projekty w skali przemysłowej wymagają starannego planowania. Kupujący muszą wziąć pod uwagę koszt projektu, finansowanie, grunt, pozwolenia, połączenie, bezpieczeństwo, zgodność z przepisami i długoterminową wydajność.

Degradacja akumulatora jest ważnym czynnikiem. Każde ładowanie i rozładowywanie wpływa na żywotność akumulatora, dlatego należy dokładnie przeanalizować strategię cykliczną i warunki gwarancji.

Integracja EMS i SCADA jest również kluczowa. System musi komunikować się z operatorami projektu, systemami użyteczności publicznej, platformami rynkowymi i sprzętem ochronnym.

Projekt bezpieczeństwa musi obejmować zarządzanie termiczne, ochronę przeciwpożarową, rozmieszczenie na miejscu, dostęp awaryjny, monitorowanie i planowanie reagowania.

Udana realizacja projektu zależy od dobrej inżynierii, a nie tylko od ceny akumulatora.

Jak wybrać odpowiedniego dostawcę magazynowania energii z akumulatorów w skali przemysłowej

Wybór odpowiedniego dostawcy może zmniejszyć ryzyko projektu.

Kupujący powinni sprawdzić chemię akumulatora, konstrukcję pojemnika, efektywność PCS, możliwości EMS i SCADA, zgodność z siecią, system chłodzenia, ochronę przeciwpożarową, gwarancję i historię projektu.

Powinni oni zażądać propozycji technicznych, schematów jednokreskowych, rysunków układu, modeli wydajności, krzywych degradacji, dokumentów bezpieczeństwa, protokołów komunikacyjnych, raportów z testów oraz wsparcia w zakresie połączeń z siecią.

Ważna jest również bankowalność. Projekty magazynowania energii z baterii na skalę przemysłową często angażują inwestorów, pożyczkodawców, dostawców energii, firmy EPC oraz operatorów sieci. Niezawodny dostawca powinien wspierać zarówno przegląd techniczny, jak i długoterminową eksploatację.

Zdolności serwisowe są również ważne. Monitoring, wsparcie przy uruchomieniu, wskazówki dotyczące konserwacji, części zamienne i reakcja na gwarancję powinny być częścią oceny projektu.

Przemyślenia końcowe

Magazynowanie energii z baterii na skalę przemysłową daje systemom energetycznym praktyczny sposób na przenoszenie energii z okresów wysokiej podaży na okresy wysokiego popytu. Magazynuje energię elektryczną, gdy produkcja z odnawialnych źródeł jest silna lub ceny są niskie, a następnie dostarcza ją, gdy sieć najbardziej potrzebuje energii.

Dla przedsiębiorstw energetycznych, niezależnych producentów energii, deweloperów odnawialnych źródeł energii, podstacji, operatorów sieci i właścicieli projektów, magazynowanie energii z baterii wspiera przenoszenie energii, magazynowanie energii odnawialnej, magazynowanie energii z farm słonecznych, magazynowanie energii wiatrowej, magazynowanie energii na potrzeby arbitrażu energetycznego oraz magazynowanie energii w celu stabilizacji sieci.

Właściwy system powinien być zaprojektowany w oparciu o profile generacji, wzorce popytu, sygnały cenowe, ograniczenia połączeń, wymogi bezpieczeństwa i długoterminowe cele dochodowe.

Prawidłowo zaprojektowany magazyn energii z baterii na skalę przemysłową staje się czymś więcej niż tylko projektem magazynowania. Staje się elastycznym aktywem energetycznym dla czystszej, inteligentniejszej i bardziej niezawodnej sieci.