Kako velike baterijske sustave stabiliziraju električne mreže?

Kako Velike Baterijske Sustave Stabiliziraju Mrežu

Veliki baterijski sustavi (VBS) igraju sve važniju ulogu u modernim električnim mrežama, posebno s porastom udjela izvora obnovljive energije (poput vjetra i sunca). Ovi baterijski sustavi pružaju mnoge usluge za pomoć u stabilizaciji mreže, osiguravajući pouzdanost i učinkovitost sustava. Ispod su glavni načini na koje veliki baterijski sustavi doprinose stabilnosti mreže:

1. Regulacija Frekvencije

• Problem: Frekvencija električnog sustava mora se održavati unutar vrlo uskog raspona (npr., 50 Hz ili 60 Hz) kako bi se osiguralo ispravno funkcioniranje svih povezanih uređaja. Kada postoji nesklad između proizvodnje i potrošnje, frekvencija može fluktuirati. Tradicionalno, regulacija frekvencije oslanjala se na inerciju rotirajućih generatora (poput termoelektrana).

• Rješenje: Veliki baterijski sustavi mogu brzo reagirati na odstupanja u frekvenciji putem apsorbiranja ili ubacivanja struje kako bi održali stabilnost frekvencije. Baterijski sustavi imaju izuzetno brze vremena reakcije, tipično završavajući operacije punjenja ili razrjeđivanja unutar milisekundi, puno brže od tradicionalnih rotirajućih generatora. Ova brza sposobnost reakcije omogućuje baterijskim sustavima da efektivno rješavaju kratkotrajne fluktuacije opterećenja ili nedostatak proizvodnje, time održavajući stabilnost frekvencije.

2. Potpora Naponu

• Problem: U dugim prijenosnim linijama ili područjima s distribuiranim izvorima energije (poput fotovoltačnih elektrana), nivoe napona može fluktuirati, posebno kada je reaktivna snaga nedostatna ili kad se opterećenje značajno mijenja. Nestabilnost napona može utjecati na normalno funkcioniranje opreme i čak dovesti do kolapsa napona.

• Rješenje: Veliki baterijski sustavi mogu pružiti ili apsorbirati reaktivnu snagu kako bi podržali nivoe napona. Baterijski sustavi tipično su opremljeni naprednim pretvaračima električne energije (poput invertora) koji fleksibilno reguliraju aktivnu i reaktivnu snagu. Time, baterijski sustavi mogu pružiti reaktivnu snagu kada je potrebna za povećanje lokalnih nivoa napona ili apsorbirati reaktivnu snagu kako bi spriječili previsok napon.

3. Skidanje Vrhunskih Opterećenja i Popunjavanje Dolina

• Problem: Potražnja za strujom značajno varira tijekom dana, s većim opterećenjem tijekom vrhunskih sati (poput večeri) i manjim opterećenjem tijekom nevrhunskih sati (poput kasno noću). Da bi se ispuna vrhunska potražnja, operatori mreže često ovisi o skupim rezervnim jedinicama proizvodnje, što povećava operativne troškove i smanjuje učinkovitost sustava.

• Rješenje: Veliki baterijski sustavi mogu pohraniti prekomjernu struju tijekom nevrhunskih sati (npr., noćne vjetar ili sunce) i ispuštati je tijekom vrhunskih sati, time gladkojući krivulju opterećenja. Ovaj pristup "skidanja vrhunskih opterećenja i popunjavanja dolina" ne samo smanjuje ovisnost o rezervnim jedinicama proizvodnje, već unapređuje i ukupnu učinkovitost mreže i smanjuje operativne troškove.

4. Crni Pokret

• Problem: Nakon širokega isključenja ili propala mreže, vraćanje struje je složen proces jer većina jedinica proizvodnje zahtijeva vanjsku struju za pokretanje. Ako cijela mreža izgubi struju, proces obnavljanja postaje vrlo izazovan.

• Rješenje: Veliki baterijski sustavi mogu pružiti uslugu "crnog pokreta" tako što pružaju nužnu struju ključnim jedinicama proizvodnje kako bi ih ponovno uputili u rad kada je mreža potpuno deenergetizirana. Brza reakcija i neovisnost baterijskih sustava čine ih idealnim za crni pokret, posebno u udaljenim područjima ili distribuiranim energetskim sustavima.

5. Pomoćne Usluge

• Problem: Električni sustavi zahtijevaju niz pomoćnih usluga kako bi osigurali siguran, stabilan i učinkovit rad. Te usluge uključuju regulaciju frekvencije, potporu napona, rezervnu kapacitetu i praćenje opterećenja. S porastom udjela obnovljive energije, tradicionalni pružatelji pomoćnih usluga (poput ugljeno-otpalnih elektrana) smanjuju, povećavajući potrebu za novim formama pomoćnih usluga.

• Rješenje: Veliki baterijski sustavi mogu pružiti razne pomoćne usluge kako bi mreža mogla uskladiti intermitenciju i neizvjesnost obnovljive energije. Na primjer, baterijski sustavi mogu služiti kao rezervna kapaciteta, brzo pružajući struju kada je proizvodnja nedostatna, ili pružaju regulaciju frekvencije brzom reakcijom na promjene opterećenja. Također, baterijski sustavi mogu sudjelovati na tržištima pomoćnih usluga, generirajući dodatni prihod.

6. Gladjenje Fluktuacija Obnovljive Energije

• Problem: Izvori obnovljive energije poput vjetra i sunca su intermitentni i varijabilni, što dovodi do nestabilne proizvodnje struje, što može izazvati neravnotežu u električnom sustavu. Ova varijabilnost postaje posebno izazovna s porastom udjela obnovljive energije.

• Rješenje: Veliki baterijski sustavi mogu biti integrirani s objektima proizvodnje obnovljive energije (poput vjetroelektrana ili solarnih elektrana) kako bi u stvarnom vremenu pohranili prekomjernu struju i ispuštali je kada je proizvodnja nedostatna. Time, baterijski sustavi mogu gladiti fluktuacije u proizvodnji obnovljive energije, osiguravajući stabilan i pouzdan pristup struji. Nadalje, baterijski sustavi mogu optimizirati strategije punjenja i razrjeđivanja temeljene na prognozama vremena i potražnji, dalje poboljšavajući fleksibilnost sustava.

7. Unapređenje Izdrživosti Mreže

• Problem: Mreža može biti utjecana prirodnim katastrofama, propalima opreme ili drugim neočekivanim događajima, što dovodi do isključenja struje. Unapređenje izdrživosti mreže (tj. sposobnosti brzog obnavljanja struje) ključno je za osiguranje pouzdanosti električnog sustava.

• Rješenje: Veliki baterijski sustavi mogu pružiti hitnu potporu strujom kada je mreža narušena, pomažući u održavanju rada ključne infrastrukture poput bolnica, toranjicomunikacijskih sustava i transportnih sustava. Također, baterijski sustavi mogu djelovati kao dio distribuiranih energetskih resursa, unapređujući lokalnu samoodrživost i smanjujući ovisnost o vanjskim izvorima struje, time unapređujući ukupnu izdrživost mreže.

8. Sudjelovanje na Tržištima Struje

• Problem: Cijene struje na tržištima fluktuiraju temeljem ponude i potražnje. Tijekom vrhunskih sati, cijene mogu značajno porasti. Za elektroprivrede i potrošače, pitanje kako pohraniti struju kada su cijene niske i prodavati ju kada su cijene visoke, ključna je ekonomski razmatranje.

• Rješenje: Veliki baterijski sustavi mogu sudjelovati na tržištima struje koristeći svoje brze sposobnosti punjenja i razrjeđivanja. Mogu pohraniti struju kada su cijene niske i prodavati ju kada su cijene visoke, generirajući profit. Ovaj arbitraž ne samo unapređuje ekonomsku održivost baterijskih sustava, već i gladko pomaže fluktuacije cijena, unapređujući učinkovitost tržišta struje.

Sažetak

Veliki baterijski sustavi doprinose stabilnosti mreže pružajući regulaciju frekvencije, potporu napona, skidanje vrhunskih opterećenja, crni pokret, pomoćne usluge, gladjenje fluktuacija obnovljive energije, unapređenje izdrživosti mreže i sudjelovanje na tržištima struje. S nastavkom napredovanja tehnologije baterija i smanjenjem troškova, uloga velikih baterijskih sustava u budućim električnim mrežama postat će još značajnija, posebno u mrežama s visokim udjelom obnovljive energije. Oni će biti ključni alati za osiguranje pouzdanosti i učinkovitosti električnog sustava.