Kako veliki baterijski sistemi stabilizirajo elektroenergetske omrežja?

Kako velikoplosčanski baterijski sistemi stabilizirajo omrežje

Velikoplosčanski baterijski sistemi (LSBs) igrajo vse bolj pomembno vlogo v modernih električnih sistemih, še posebej s tem, ko se nadaljuje rast penetracije obnovljivih virov energije (kot so vetar in sončna energija). Ti baterijski sistemi zagotavljajo več storitev, ki pomagajo stabilizirati omrežje, zato se zagotavlja zanesljivost in učinkovitost sistema. Spodaj so glavni načini, kako velikoplosčanski baterijski sistemi prispevajo k stabilnosti omrežja:

1. Upravljanje frekvence

• Problem: Frekvenca elektroenergetskega sistema mora biti ohranjena znotraj zelo ozkega obsega (npr. 50 Hz ali 60 Hz), da se zagotovi pravilno delovanje vseh povezanih naprav. Ko je neujemanje med proizvodnjo in porabo, lahko frekvenca nihanja. Tradicionalno se je upravljanje frekvence opiralo na inertnost vrtečih se generatorjev (kot so termoelektrarne).

• Rešitev: Velikoplosčanski baterijski sistemi lahko hitro reagirajo na odstopanja frekvence tako, da absorbirajo ali vstavljajo energijo za ohranjanje frekvenčne stabilnosti. Baterijski sistemi imajo izredno hitre čase odziva, tipično zaključijo operacije nabiranja ali raznabiranja v milisekundah, veliko hitreje kot tradicionalni vrteči se generatorji. Ta hitri odzivni sposobnost baterijskim sistemom omogoča učinkovito reševanje kratkoročnih nihanj porabe ali manjka proizvodnje, s tem pa ohranja frekvenčno stabilnost.

2. Podpora napetosti

• Problem: V daljnovodih ali območjih z distribuiranimi viromi energije (kot so fotovoltaične elektrarne) lahko nihanja napetosti, zlasti kadar je reaktivna moč nedostatna ali se poraba spremeni znatno. Nestabilnost napetosti lahko vpliva na normalno delovanje opreme in celo vodi do kolapsa napetosti.

• Rešitev: Velikoplosčanski baterijski sistemi lahko zagotavljajo ali absorbirajo reaktivno moč za podporo ravni napetosti. Baterijski sistemi so tipično opremljeni z naprednimi pretvorci moči (kot so inverterji), ki lahko gibko regulirajo aktivno in reaktivno moč. S tem lahko baterijski sistemi zagotavljajo reaktivno moč, kadar je potrebno, za povečanje lokalnih ravni napetosti ali absorbirajo reaktivno moč, da preprečijo prekomerno napetost.

3. Pobiranje vrha in izpolnjevanje dolin

• Problem: Poraba električne energije se zelo razlikuje skozi dan, z višjimi obremenitvami med vrhunskimi urami (npr. večer) in nižjimi obremenitvami med obdobji mize (npr. pozno noč). Za zadostitev vrhunske povpraševanje se pogosto uporabljajo dragi rezervni enote, kar poveča operativne stroške in zmanjša učinkovitost sistema.

• Rešitev: Velikoplosčanski baterijski sistemi lahko shranjujejo presežek električne energije med obdobji mize (npr. nočna vetrska ali sončna energija) in jo izpuščajo med vrhunskimi urami, s tem pa izenačujejo krivuljo porabe. Ta pristop "pobiranja vrha in izpolnjevanja dolin" ne le zmanjša odvisnost od rezervnih enot, ampak tudi izboljša splošno učinkovitost omrežja in zmanjša operativne stroške.

4. Črni zagon

• Problem: Po široko razširjenem odrezu ali odpadku omrežja je obnovitev energije kompleksen proces, ker večina generirnih enot začetka zahteva zunanjo energijo. Če je celotno omrežje brez energije, postane proces obnovitve zelo težek.

• Rešitev: Velikoplosčanski baterijski sistemi lahko zagotavljajo storitve "črnega zagona", s tem da oskrbujejo ključne generirne enote z potrebno energijo, da jih ponovno zagnajo, ko je omrežje popolnoma brez energije. Hitri odziv in samostojnost baterijskih sistemov jih čini idealnimi za črni zagon, še posebej v oddaljenih območjih ali distribuiranih energetskih sistemih.

5. Dodatne storitve

• Problem: Električni sistemi za varno, stabilno in učinkovito delovanje potrebujejo širok spekter dodatnih storitev. Te storitve vključujejo upravljanje frekvence, podporo napetosti, rezervne kapacitete in sledenje obremenitvi. S tem, ko se povečuje delež obnovljivih virov energije, se zmanjšujevajo tradicionalni ponudniki dodatnih storitev (kot so premogovnice), kar povečuje potrebo po novih oblikah dodatnih storitev.

• Rešitev: Velikoplosčanski baterijski sistemi lahko zagotavljajo različne dodatne storitve, da pomagajo omrežju pri premagovanju intermitentnosti in negotovosti obnovljivih virov energije. Na primer, baterijski sistemi lahko služijo kot rezervne kapacitete, hitro zagotavljajo energijo, ko je proizvodnja nedostatna, ali pa zagotavljajo upravljanje frekvence hitrim odzivom na spremembe porabe. Poleg tega lahko baterijski sistemi sodelujejo na trgih dodatnih storitev, s tem pa generirajo dodatne prihodke.

6. Izenačevanje nihanj obnovljive energije

• Problem: Obnovljivi viri energije, kot so vetar in sonce, so intermitentni in variabilni, kar vodi do nestabilne proizvodnje energije, ki lahko izziva neravnovesje v elektroenergetskega sistema. Ta variabilnost postaja še posebno izzivna, ko se povečuje delež obnovljivih virov energije.

• Rešitev: Velikoplosčanski baterijski sistemi se lahko integrirajo z obnovljivimi viri energije (kot so vetreni parki ali fotovoltaične elektrarne) za shranjevanje presežka energije v realnem času in njeno izpuščanje, ko je proizvodnja nedostatna. S tem lahko baterijski sistemi izenačijo nihanja proizvodnje obnovljive energije, zato zagotavljajo stabilno in zanesljivo oskrbo z energijo. Poleg tega lahko baterijski sistemi optimizirajo strategije nabiranja in raznabiranja glede na vremenske napovedi in porabo, s tem pa še dodatno izboljšajo fleksibilnost sistema.

7. Izboljšanje odpornosti omrežja

• Problem: Omrežje se lahko vpliva zaradi naravnih nesreč, odpadkov opreme ali drugih nepričakovanih dogodkov, kar vodi do odrezov energije. Izboljšanje odpornosti omrežja (tj. zmogljivosti za hitro obnovitev energije) je ključno za zagotavljanje zanesljivosti elektroenergetskega sistema.

• Rešitev: Velikoplosčanski baterijski sistemi lahko zagotavljajo nujno podporo z energijo, ko je omrežje moteno, s tem pa pomagajo ohranjati delovanje ključne infrastrukture, kot so bolnišnice, komunikacijske stolpi in prometni sistemi. Poleg tega lahko baterijski sistemi delujejo kot del distribuiranih virov energije, s tem pa izboljšujejo lokalno samozadostnost in zmanjšujejo odvisnost od zunanje oskrbe z energijo, s tem pa izboljšujejo splošno odpornost omrežja.

8. Sodelovanje na trgu energije

• Problem: Cene energije na trgu energije nihanja glede na ponudbo in povpraševanje. Med vrhunskimi urami se cene lahko znatno povišajo. Za električarske družbe in potrošnike je pomembno gospodarsko vprašanje, kako shraniti energijo, ko so cene nizke, in prodajati, ko so cene visoke.

• Rešitev: Velikoplosčanski baterijski sistemi lahko sodelujejo na trgu energije z uporabo svojih hitrih sposobnosti nabiranja in raznabiranja. Lahko shranjujejo energijo, ko so cene nizke, in prodajajo, ko so cene visoke, s tem pa generirajo dobičke. Ta arbitraža ne le izboljša gospodarsko življenjsko sposobnost baterijskih sistemov, ampak tudi pomaga izenačiti nihanja cen, s tem pa izboljša učinkovitost trga energije.

Povzetek

Velikoplosčanski baterijski sistemi prispevajo k stabilnosti omrežja s tem, da zagotavljajo upravljanje frekvence, podporo napetosti, pobiranje vrha, črni zagon, dodatne storitve, izenačevanje nihanj obnovljive energije, izboljšanje odpornosti omrežja in sodelovanje na trgu energije. S tem, ko se baterijska tehnologija nadaljuje in se znižujejo stroški, bo vloga velikoplosčanskih baterijskih sistemov v prihodnjih elektroenergetskih sistemih še bolj pomembna, še posebej v omrežjih z visokim deležem obnovljivih virov energije. Bodo ključni orodji za zagotavljanje zanesljivosti in učinkovitosti elektroenergetskega sistema.