Як великі системи акумуляторів стабілізують електромережі

Як великомасштабні системи акумуляторів стабілізують мережу

Великомасштабні системи акумуляторів (VMS) відіграють все більшу роль у сучасних енергетичних системах, особливо з ростом використання джерел відновлюваної енергії (наприклад, вітрової та сонячної). Ці системи акумуляторів надають багато послуг, що допомагають стабілізувати мережу, забезпечуючи надійність та ефективність енергетичної системи. Нижче наведені основні способи, якими великомасштабні системи акумуляторів сприяють стабільному функціонуванню мережі:

1. Регулювання частоти

• Проблема: Частота енергетичної системи повинна підтримуватися в дуже вузькому діапазоні (наприклад, 50 Гц або 60 Гц), щоб забезпечити правильне функціонування всіх підключених пристроїв. Коли відбувається невідповідність між генерацією та споживанням, частота може коливатися. Традиційно регулювання частоти залежало від інерції обертових генераторів (наприклад, теплових електростанцій).

• Рішення: Великомасштабні системи акумуляторів можуть швидко реагувати на відхилення частоти, поглинаючи або вводячи енергію для підтримки стабільності частоти. Системи акумуляторів мають надзвичайно швидкий час відгуку, зазвичай завершуючи зарядку або розрядку за мілісекунди, набагато швидше, ніж традиційні обертові генератори. Ця швидка реакція дозволяє системам акумуляторів ефективно вирішувати короткотривалі коливання навантаження або недостачу генерації, таким чином підтримуючи стабільність частоти.

2. Підтримка напруги

• Проблема: На довгих лініях передачі або в районах з розподіленими джерелами енергії (наприклад, сонячними електростанціями) рівні напруги можуть коливатися, особливо при недостатньому реактивному потужності або значних змінах навантаження. Нестабільність напруги може впливати на нормальне функціонування обладнання та навіть призводити до краху напруги.

• Рішення: Великомасштабні системи акумуляторів можуть надавати або поглинати реактивну потужність для підтримки рівнів напруги. Системи акумуляторів зазвичай оснащені передовими електронними конвертерами потужності (наприклад, інверторами), які можуть гнучко регулювати активну та реактивну потужність. Таким чином, системи акумуляторів можуть надавати реактивну потужність, коли це необхідно, для підвищення локальних рівнів напруги, або поглинати реактивну потужність, щоб запобігти перевищенню напруги.

3. Зниження пікових навантажень та заповнення долин

• Проблема: Потреба у електроенергії значно змінюється протягом дня, з більш високими навантаженнями під час пікових годин (наприклад, вечір) та меншими навантаженнями під час непікових годин (наприклад, пізній вечір). Для задоволення пікового попиту оператори мереж часто залучають дорогі резервні генеруючі одиниці, що збільшує операційні витрати та зменшує ефективність системи.

• Рішення: Великомасштабні системи акумуляторів можуть зберігати надлишкову електроенергію під час непікових годин (наприклад, ночного вітрового або сонячного електроенергії) та випускати її під час пікових годин, таким чином вирівнюючи криву навантаження. Такий підхід "зниження піків та заповнення долин" не лише зменшує залежність від резервних генеруючих одиниць, але й покращує загальну ефективність мережі та знижує операційні витрати.

4. Чорний старт

• Проблема: Після масового відключення або аварії мережі, відновлення електроенергії є складним процесом, оскільки більшість генеруючих одиниць потребують зовнішньої енергії для запуску. Якщо вся мережа втрачає енергію, процес відновлення стає дуже складним.

• Рішення: Великомасштабні системи акумуляторів можуть надавати послуги "чорного старту", постачаючи необхідну енергію для критичних генеруючих одиниць, щоб повернути їх в роботу, коли мережа повністю вимкнена. Швидка реакція та незалежність систем акумуляторів роблять їх ідеальними для чорного старту, особливо в віддалених районах або розподілених енергетичних системах.

5. Додаткові послуги

• Проблема: Енергетичні системи потребують широкого спектру додаткових послуг, щоб забезпечити безпечне, стабільне та ефективне функціонування. До цих послуг належать регулювання частоти, підтримка напруги, резервна потужність та слідкування за навантаженням. Зі зростанням відсотку відновлюваної енергії, традиційні постачальники додаткових послуг (наприклад, вугільних електростанцій) зменшуються, що збільшує потребу в нових формах додаткових послуг.

• Рішення: Великомасштабні системи акумуляторів можуть надавати різні додаткові послуги, щоб допомогти мережі впоратися з непостійністю та невизначеністю відновлюваної енергії. Наприклад, системи акумуляторів можуть служити резервною потужністю, швидко постачаючи енергію, коли генерація недостатня, або надавати регулювання частоти, швидко реагуючи на зміни навантаження. Крім того, системи акумуляторів можуть брати участь у ринках додаткових послуг, отримуючи додатковий дохід.

6. Вирівнювання коливань відновлюваної енергії

• Проблема: Джерела відновлюваної енергії, такі як вітро- та сонячна, є непостійними та змінними, що призводить до нестабільного виводу енергії, що може викликати проблеми з балансування енергетичної системи. Ця змінність стає особливо проблематичною зі зростанням відсотку відновлюваної енергії.

• Рішення: Великомасштабні системи акумуляторів можуть бути інтегровані з виробничими об'єктами відновлюваної енергії (наприклад, вітровими парками або сонячними електростанціями) для зберігання надлишкової енергії в реальному часі та виведення її, коли генерація недостатня. Таким чином, системи акумуляторів можуть вирівнювати коливання виводу відновлюваної енергії, забезпечуючи стабільне та надійне постачання енергії. Більше того, системи акумуляторів можуть оптимізувати свої стратегії зарядки та розрядки на основі прогнозів погоди та попиту, що ще більше підвищує гнучкість системи.

7. Покращення стійкості мережі

• Проблема: Мережа може бути вплинута природними катастрофами, аваріями обладнання або іншими непередбачуваними подіями, що призводить до відключень електроенергії. Покращення стійкості мережі (тобто здатності швидко відновлювати енергію) є важливим для забезпечення надійності енергетичної системи.

• Рішення: Великомасштабні системи акумуляторів можуть надавати надійну енергію під час аварій, допомагаючи підтримувати роботу критичної інфраструктури, такої як лікарні, радіовежі та транспортні системи. Крім того, системи акумуляторів можуть бути частиною розподілених енергетичних ресурсів, підвищуючи локальну самодостатність та зменшуючи залежність від зовнішніх джерел енергії, що покращує загальну стійкість мережі.

8. Участь у ринках електроенергії

• Проблема: Ціни на електроенергію на ринках змінюються відповідно до пропозиції та попиту. Під час пікових годин ціни можуть значно зростати. Для енергетичних компаній та споживачів важливо зберігати електроенергію, коли ціни низькі, і продавати, коли ціни високі, що є важливим економічним питанням.

• Рішення: Великомасштабні системи акумуляторів можуть брати участь у ринках електроенергії, використовуючи свої швидкі здібності зарядки та розрядки. Вони можуть зберігати електроенергію, коли ціни низькі, і продавати, коли ціни високі, отримуючи прибуток. Цей арбітраж не лише підвищує економічну придатність систем акумуляторів, але й допомагає вирівнювати коливання цін, покращуючи ефективність ринків електроенергії.

Підсумок

Великомасштабні системи акумуляторів сприяють стабільному функціонуванню мережі, надаючи регулювання частоти, підтримку напруги, зниження пікових навантажень, чорний старт, додаткові послуги, вирівнювання коливань відновлюваної енергії, покращення стійкості мережі та участь у ринках електроенергії. З поступовим розвитком технологій акумуляторів та зниженням вартості, роль великомасштабних систем акумуляторів у майбутніх енергетичних системах стане ще більш значущою, особливо в мережах з високою проникністю відновлюваної енергії. Вони стануть ключовими інструментами для забезпечення надійності та ефективності енергетичної системи.