Как големите батерийни системи стабилизират електрическите мрежи

Как големите батерийни системи стабилизират мрежата

Големите батерийни системи (LSBs) играят все по-важна роля в съвременните електроенергийни системи, особено като проникновението на източници на възобновяема енергия (като вятър и слънце) продължава да нараства. Тези батерийни системи предоставят множество услуги, които помагат за стабилизиране на мрежата, гарантирайки надеждността и ефективността на електроенергийната система. По-долу са основните начини, по които големите батерийни системи допринасят за стабилността на мрежата:

1. Регулация на честотата

• Проблем: Честотата на електроенергийната система трябва да се поддържа в много тясна рамка (например 50 Hz или 60 Hz), за да се гарантира правилната работа на всички свързани устройства. Когато има несъответствие между производство и потребление, честотата може да варира. Традиционно регулацията на честотата е зависела от инерцията на въртящите се генератори (като термални електроцентрали).

• Решение: Големите батерийни системи могат бързо да реагират на отклонения в честотата, като поглъщат или вкарват енергия, за да се поддържа честотната стабилност. Батерийните системи имат изключително бързи времена на реакция, обикновено завършват зареждане или разтоварване в милисекунди, много по-бързо от традиционните въртящи се генератори. Тази бърза реакционна способност позволява на батерийните системи да ефективно справят с краткосрочни колебания в потреблението или недостиг в производството, като така поддържат честотната стабилност.

2. Подкрепа на напрежението

• Проблем: В дългите предавателни линии или области с разпределени източници на енергия (като фотovoltaicni централи), нивата на напрежението могат да варира, особено когато реактивната мощност е недостатъчна или потреблението се променя значително. Нестабилността на напрежението може да засегне нормалната работа на оборудването и дори може да доведе до колапс на напрежението.

• Решение: Големите батерийни системи могат да предоставят или поглъщат реактивна мощност, за да подкрепят нивата на напрежението. Батерийните системи обикновено са оборудвани с напреднали преобразуватели на електроника (като инвертори), които могат гъвкаво да регулират както активната, така и реактивната мощност. По този начин, батерийните системи могат да предоставят реактивна мощност, когато е необходимо, за да повишен местните нива на напрежението, или да поглъщат реактивна мощност, за да предотвратят прекомерно напрежение.

3. Снижение на пики и попълване на долини

• Проблем: Потреблението на електроенергия варира значително през деня, с по-високи нагласи по време на пики (като вечер) и по-ниски нагласи по време на спадове (като късно нощно време). За да се удовлетвори пикирането, операторите на мрежата често се ползват от скъпи резервни генериращи единици, което увеличава операционните разходи и намалява ефективността на системата.

• Решение: Големите батерийни системи могат да запазват излишна електроенергия по време на спадове (например нощен вятър или слънчева енергия) и да я освобождават по време на пики, като така изгладяват кривата на нагласите. Този подход „снижение на пики и попълване на долини“ не само намалява зависимостта от резервни генериращи единици, но и подобрява общата ефективност на мрежата и намалява операционните разходи.

4. Черен старт

• Проблем: След широко разпространена прекъсване на електроенергията или събиране на мрежата, възстановяването на електроенергията е сложен процес, тъй като повечето генериращи единици изискват външна енергия, за да стартират. Ако цялата мрежа загуби енергия, процесът на възстановяване става много труден.

• Решение: Големите батерийни системи могат да предоставят услуги за „черен старт“, като доставят необходимата енергия на критичните генериращи единици, за да ги възстановят, когато мрежата е напълно деенергизирана. Бързата реакция и независимостта на батерийните системи ги правят идеални за черен старт, особено в отдалечени области или разпределени енергийни системи.

5. Допълнителни услуги

• Проблем: Електроенергийните системи изискват множество допълнителни услуги, за да се гарантира безопасна, стабилна и ефективна работа. Тези услуги включват регулация на честотата, подкрепа на напрежението, резервна капацитет и следване на нагласите. С увеличаването на дяла на възобновяемата енергия, традиционните доставчици на допълнителни услуги (като въглеродни електроцентрали) намаляват, увеличавайки нуждата от нови форми на допълнителни услуги.

• Решение: Големите батерийни системи могат да предоставят различни допълнителни услуги, за да помогнат на мрежата да се справи с интермитентността и несигурността на възобновяемата енергия. Например, батерийните системи могат да служат като резервна капацитет, бързо доставяща енергия, когато производството е недостатъчно, или могат да предоставят регулация на честотата, бързо реагирайки на промени в потреблението. Освен това, батерийните системи могат да участват в пазарите за допълнителни услуги, генерирайки допълнителни приходи.

6. Изглаждане на колебанията на възобновяемата енергия

• Проблем: Източниците на възобновяема енергия, като вятъра и слънцето, са интермитентни и променливи, водейки до нестабилно производство на енергия, което може да предизвика проблеми с баланса на електроенергийната система. Тази променливост става особено предизвикателство, когато дялът на възобновяемата енергия нараства.

• Решение: Големите батерийни системи могат да се интегрират с генериращи установки на възобновяема енергия (като вятърни паркове или слънчеви централи), за да запазват излишна енергия в реално време и да я освобождават, когато производството е недостатъчно. По този начин, батерийните системи могат да изгладят колебанията в производството на възобновяема енергия, гарантирайки стабилен и надежден доставчик на енергия. Освен това, батерийните системи могат да оптимизират своите стратегии за зареждане и разтоварване, базирайки се на прогнози за времето и потреблението, допълнително подобрявайки гъвкавостта на системата.

7. Подобряване на устойчивостта на мрежата

• Проблем: Мрежата може да бъде засегната от природни бедствия, повреди на оборудването или други неочаквани събития, водещи до прекъсване на електроенергията. Подобряването на устойчивостта на мрежата (т.е. способността бързо да възстанови електроенергията) е важно за гарантиране на надеждността на електроенергийната система.

• Решение: Големите батерийни системи могат да предоставят спешна подкрепа с енергия, когато мрежата е прекъсната, помагайки да се поддържа работата на критични инфраструктури, като болници, комуникационни кули и транспортни системи. Освен това, батерийните системи могат да действат като част от разпределените енергийни ресурси, подобрявайки местната самодостатъчност и намалявайки зависимостта от външни доставчици на енергия, като така подобряват общата устойчивост на мрежата.

8. Участие в пазарите за електроенергия

• Проблем: Цените на електроенергията в пазарите за електроенергия варираат в зависимост от предлагането и потреблението. По време на пики, цените могат значително да се увеличи. За електроенергийните компании и потребителите, как да запазват електроенергия, когато цените са ниски, и да я продават, когато цените са високи, е важна икономическа разпоредба.

• Решение: Големите батерийни системи могат да участват в пазарите за електроенергия, използвайки своите бързи възможности за зареждане и разтоварване. Те могат да запазват електроенергия, когато цените са ниски, и да я продават, когато цените са високи, генерирайки печалби. Този арбитраж не само подобрява икономическата жизнеспособност на батерийните системи, но и помага да се изгладят колебанията в цените, подобрявайки ефективността на пазарите за електроенергия.

Съкратено

Големите батерийни системи допринасят за стабилността на мрежата, предоставяйки регулация на честотата, подкрепа на напрежението, снижение на пики, черен старт, допълнителни услуги, изглаждане на колебанията на възобновяемата енергия, подобряване на устойчивостта на мрежата и участие в пазарите за електроенергия. С прогреса на технологиите за батерии и намаляването на разходите, ролята на големите батерийни системи в бъдещите електроенергийни системи ще стане още по-значима, особено в мрежи с високо проникновение на възобновяема енергия. Те ще бъдат ключови инструменти за гарантиране на надеждността и ефективността на електроенергийната система.