Как большие батарейные системы стабилизируют электрические сети?

Как крупномасштабные системы аккумуляторов стабилизируют сеть

Крупномасштабные системы аккумуляторов (LSB) играют все более важную роль в современных энергетических системах, особенно по мере роста доли возобновляемых источников энергии (например, ветровой и солнечной). Эти системы аккумуляторов предоставляют множество услуг, помогающих стабилизировать сеть, обеспечивая надежность и эффективность энергетической системы. Ниже приведены основные способы, которыми крупномасштабные системы аккумуляторов способствуют стабильности сети:

1. Регулирование частоты

• Проблема: Частота энергетической системы должна поддерживаться в очень узком диапазоне (например, 50 Гц или 60 Гц), чтобы обеспечить правильную работу всех подключенных устройств. Когда существует несоответствие между выработкой и нагрузкой, частота может колебаться. Традиционно регулирование частоты опиралось на инерцию вращающихся генераторов (например, тепловых электростанций).

• Решение: Крупномасштабные системы аккумуляторов могут быстро реагировать на отклонения частоты, поглощая или вводя энергию для поддержания стабильности частоты. Системы аккумуляторов имеют чрезвычайно быстрое время реакции, обычно завершая операции зарядки или разрядки в течение миллисекунд, намного быстрее, чем традиционные вращающиеся генераторы. Эта быстрая реакция позволяет системам аккумуляторов эффективно решать краткосрочные колебания нагрузки или недостаток выработки, тем самым поддерживая стабильность частоты.

2. Поддержка напряжения

• Проблема: На длинных линиях передачи или в районах с распределенными источниками энергии (например, солнечными электростанциями) уровни напряжения могут колебаться, особенно когда реактивная мощность недостаточна или нагрузка значительно изменяется. Нестабильность напряжения может повлиять на нормальную работу оборудования и даже привести к обрушению напряжения.

• Решение: Крупномасштабные системы аккумуляторов могут предоставлять или поглощать реактивную мощность для поддержания уровней напряжения. Системы аккумуляторов, как правило, оснащены передовыми преобразователями электроэнергии (например, инверторами), которые могут гибко регулировать активную и реактивную мощность. Таким образом, системы аккумуляторов могут предоставлять реактивную мощность, когда это необходимо, для увеличения местных уровней напряжения или поглощать реактивную мощность, чтобы предотвратить перенапряжение.

3. Пиковая нагрузка и заполнение впадин

• Проблема: Спрос на электроэнергию значительно меняется в течение дня, с большими нагрузками в пиковые часы (например, вечером) и меньшими нагрузками в непиковые часы (например, поздно ночью). Для удовлетворения пикового спроса операторы сетей часто полагаются на дорогие резервные генерирующие установки, что увеличивает эксплуатационные расходы и снижает эффективность системы.

• Решение: Крупномасштабные системы аккумуляторов могут хранить избыточную электроэнергию в непиковые часы (например, ночное ветровое или солнечное электричество) и выпускать ее в пиковые часы, таким образом, сглаживая кривую нагрузки. Этот подход "пиковой нагрузки и заполнения впадин" не только снижает зависимость от резервных генерирующих установок, но и улучшает общую эффективность сети и снижает эксплуатационные расходы.

4. Черный старт

• Проблема: После широкомасштабного отключения или отказа сети восстановление питания является сложным процессом, так как большинство генерирующих установок требуют внешнего питания для запуска. Если вся сеть теряет питание, процесс восстановления становится очень сложным.

• Решение: Крупномасштабные системы аккумуляторов могут предоставлять услуги "черного старта", поставляя необходимую мощность критическим генерирующим установкам, чтобы они могли вернуться в работу, когда сеть полностью обесточена. Быстрая реакция и независимость систем аккумуляторов делают их идеальными для черного старта, особенно в удаленных районах или распределенных энергетических системах.

5. Вспомогательные услуги

• Проблема: Энергетические системы требуют различных вспомогательных услуг для обеспечения безопасной, стабильной и эффективной работы. Эти услуги включают регулирование частоты, поддержку напряжения, резервную мощность и следование нагрузке. По мере увеличения доли возобновляемых источников энергии, традиционные поставщики вспомогательных услуг (например, угольные электростанции) уменьшаются, что увеличивает потребность в новых формах вспомогательных услуг.

• Решение: Крупномасштабные системы аккумуляторов могут предоставлять различные вспомогательные услуги, помогая сети справляться с интермитентностью и неопределенностью возобновляемых источников энергии. Например, системы аккумуляторов могут служить резервной мощностью, быстро поставляя энергию, когда выработка недостаточна, или они могут регулировать частоту, быстро реагируя на изменения нагрузки. Кроме того, системы аккумуляторов могут участвовать в рынках вспомогательных услуг, генерируя дополнительный доход.

6. Сглаживание колебаний возобновляемой энергии

• Проблема: Возобновляемые источники энергии, такие как ветер и солнце, являются интермитентными и переменными, что приводит к нестабильному выходу мощности, что может вызвать проблемы с балансировкой энергетической системы. Эта вариабельность становится особенно проблематичной по мере увеличения доли возобновляемой энергии.

• Решение: Крупномасштабные системы аккумуляторов могут быть интегрированы с установками возобновляемой энергии (например, ветровыми парками или солнечными электростанциями) для хранения избыточной энергии в реальном времени и выпуска ее, когда выработка недостаточна. Таким образом, системы аккумуляторов могут сглаживать колебания выхода возобновляемой энергии, обеспечивая стабильное и надежное энергоснабжение. Кроме того, системы аккумуляторов могут оптимизировать свои стратегии зарядки и разрядки на основе прогнозов погоды и спроса на нагрузку, еще больше повышая гибкость системы.

7. Улучшение устойчивости сети

• Проблема: Сеть может быть затронута природными катастрофами, отказами оборудования или другими непредвиденными событиями, что приводит к отключениям. Усиление устойчивости сети (то есть способности быстро восстанавливать питание) является критически важным для обеспечения надежности энергетической системы.

• Решение: Крупномасштабные системы аккумуляторов могут предоставлять аварийную поддержку питания, когда сеть нарушена, помогая поддерживать работу критической инфраструктуры, такой как больницы, коммуникационные башни и транспортные системы. Кроме того, системы аккумуляторов могут действовать как часть распределенных энергоресурсов, усиливая местную самообеспеченность и снижая зависимость от внешних источников питания, тем самым улучшая общую устойчивость сети.

8. Участие в энергетических рынках

• Проблема: Цены на электроэнергию на энергетических рынках колеблются в зависимости от предложения и спроса. В пиковые часы цены могут значительно возрастать. Для энергетических компаний и потребителей важно хранить электроэнергию, когда цены низкие, и продавать, когда цены высокие.

• Решение: Крупномасштабные системы аккумуляторов могут участвовать в энергетических рынках, используя свои быстрые возможности зарядки и разрядки. Они могут хранить электроэнергию, когда цены низкие, и продавать, когда цены высокие, генерируя прибыль. Этот арбитраж не только повышает экономическую жизнеспособность систем аккумуляторов, но и помогает сгладить колебания цен, улучшая эффективность энергетических рынков.

Заключение

Крупномасштабные системы аккумуляторов способствуют стабильности сети, предоставляя регулирование частоты, поддержку напряжения, пиковую нагрузку, черный старт, вспомогательные услуги, сглаживание колебаний возобновляемой энергии, улучшение устойчивости сети и участие в энергетических рынках. По мере развития технологий аккумуляторов и снижения их стоимости, роль крупномасштабных систем аккумуляторов в будущих энергетических системах станет еще более значительной, особенно в сетях с высокой долей возобновляемой энергии. Они будут ключевыми инструментами для обеспечения надежности и эффективности энергетической системы.