Ολοκλήρωση σε Πλέγμα Συστημάτων Αποθήκευσης Ενέργειας για Επιχειρηματικό & Βιομηχανικό Χώρο (C&I ESS)

Όσο εξελίσσεται ο τομέας της αυτοκινητοβιομηχανίας, νέες πηγές ενέργειας όπως η ηλιακή, η ανεμογεννήτρια και η ποσθενεργία ενσωματώνονται όλο και περισσότερο στα σταθμά φόρτισης οχημάτων. Το ισορροπικό προσανατολισμός της προσφοράς - ζήτησης ενέργειας κατά διάστημα και η ξεπέραση των περιορισμών σχετικά με την τοποθεσία για μεγάλη κλίμακα αποθήκευσης ενέργειας έχουν καταστήσει τα συστήματα αποθήκευσης ενέργειας για επιχειρήσεις και βιομηχανία (C&I) έναν κύριο πυρήνα στις εφαρμογές δικτύων ενέργειας.

Αυτό το έγγραφο εξετάζει τις διάφορες εφαρμογές τους στα δίκτυα ενέργειας, καλύπτοντας τα τεχνικά χαρακτηριστικά, τις λειτουργικές αρχές κλπ. Επιπλέον, αναλύει τις τεχνικές και οικονομικές προκλήσεις που αντιμετωπίζουν οι εγκαταστάσεις C&I αποθήκευσης ενέργειας και προβλέπει τις μελλοντικές τάσεις ανάπτυξης.

1. Φόντο

Στο πλαίσιο της παγκόσμιας μετάβασης σε ενέργεια και της αύξησης των οικολογικών πιέσεων, τα συστήματα ενέργειας αντιμετωπίζουν αυξανόμενες προκλήσεις: την τυχαιότητα / την ταλαντώσεια της νέας ενέργειας, τη συνεχή αύξηση της ζήτησης ηλεκτρικής ενέργειας και την αύξηση των απαιτήσεων για ποιότητα ενέργειας. Τα σταθμά φόρτισης ηλεκτρικών οχημάτων και οι εγκαταστάσεις C&I αποθήκευσης ενέργειας συχνά βρίσκονται κοντά σε αστικές περιοχές, αντιμετωπίζοντας αυστηρούς περιορισμούς ως προς το μέγεθος της τοποθεσίας. Η C&I αποθήκευση ενέργειας παρέχει μια ευέλικτη, αποδοτική λύση στα θέματα σταθερότητας της προμήθειας ενέργειας, παρακάμπτοντας τους περιορισμούς της μεγάλης κλίμακας αποθήκευσης λόγω χωρικών περιορισμών, δημιουργώντας μια νέα πορεία για την αξιοπιστία και την προσβασιμότητα του δικτύου.

2 Επισκόπηση των Συστημάτων Αποθήκευσης Ενέργειας για Επιχειρήσεις και Βιομηχανία
2.1 Λειτουργική Αρχή

Ένα σύστημα αποθήκευσης ενέργειας για επιχειρήσεις και βιομηχανία αποθηκεύει ηλεκτρική ενέργεια σε συγκεκριμένα μέσα, όπως μπαταρίες και υπερκαταθέσεις, μέσω ενός Συστήματος Μετατροπής Ισχύος (PCS). Όταν απαιτείται, αποδίδει την αποθηκευμένη ενέργεια, επιτρέποντας την προγραμματισμό ηλεκτρικής ενέργειας και τον κανονισμό της ισχύος. Συνήθως, το σύστημα αποθήκευσης ενέργειας αποτελείται από μπαταρίες, ένα Σύστημα Διαχείρισης Μπαταριών (BMS), ένα Σύστημα Διαχείρισης Ενέργειας (EMS), ένα μόντουλο συνδυασμού DC, ένα PCS και ένα σύστημα εξόδου. Το σχεδιαγράμματα του συστήματος αποθήκευσης ενέργειας είναι εμφανές στο Σχήμα 1.

2.2 Τύποι και Χαρακτηριστικά

(1) Τυποποιημένη μονάδα. Ομοιάζει σε έναν καταναλωτή διανομής, καταλαμβάνοντας σχετικά μικρό χώρο, και είναι κατάλληλη για εγκατάσταση σε περιορισμένες χώρες. Με υψηλό βαθμό μοντουλοποίησης, είναι εύκολη για μεταφορά, επέκταση και συντήρηση.

(2) Διασπασμένη μονάδα

Λόγω των περιορισμών του μεγέθους της μονάδας, η δυνατότητα αποθήκευσης είναι σχετικά μικρή (συνήθως 200 kWh), και είναι κατάλληλη για σενάρια με χαμηλή δυνατότητα. Πολλές μονάδες μπορούν να συνδυαστούν για μεγαλύτερες ανάγκες αποθήκευσης ενέργειας.

Η διασπασμένη μονάδα συνδυάζει μια μονάδα μπαταριών και μια μονάδα ελέγχου συστήματος (συνήθως ≤2 μονάδες μπαταριών, π.χ., 1 + 1/1 + 2 συνθέσεις). Αν και καταλαμβάνει περισσότερο χώρο (σε σύγκριση με την τυποποιημένη μονάδα), είναι κατάλληλη για σενάρια με λιγότερα χωρικά περιορισμούς.

Οι βασικές λειτουργίες είναι μοντουλοποιημένες: η μονάδα μπαταριών ειδικεύεται στην αποθήκευση / διαχείριση ενέργειας, με ανεξάρτητα συστήματα ψύξης (αέρα / υγρού), πυρόσβεσης και αντιεκρηκτικής σχεδίασης. Η μονάδα ελέγχου ασκεί συντονισμό, συνδυασμό μπαταριών και μετατροπή ισχύος.

Αυτό ενισχύει την αξιοπιστία και την ευκολία συντήρησης — οι παρακμές σε ένα μόντουλο δεν επηρεάζουν τα άλλα, και η ποσότητα των μονάδων μπαταριών προσαρμόζεται ευέλικτα σε διάφορες ανάγκες.Και οι δύο μονάδες είναι εμφανείς στο Σχήμα 2.

3 Εφαρμογή των Συστημάτων Αποθήκευσης Ενέργειας για Επιχειρήσεις και Βιομηχανία
3.1 Κορύφωση Παροχής Ισχύος

Οι επιχειρηματικοί και βιομηχανικοί χρήστες εμφανίζουν διαφορές κορυφής - λεκάνης στη φορτία ηλεκτρικής ενέργειας. Φορτίζοντας κατά τη διάρκεια των ώρων χαμηλής ζήτησης και αποδίδοντας κατά τη διάρκεια των ωρών κορυφής, τα συστήματα αποθήκευσης ενέργειας βοηθούν στην ισορροπία των φορτίων, μειώνοντας το κόστος ηλεκτρικής ενέργειας και αλληλεγγύωντας την πίεση προμήθειας του δικτύου κατά τη διάρκεια των ωρών κορυφής, ενισχύοντας έτσι την αποτελεσματικότητα λειτουργίας του δικτύου.

3.2 Ενίσχυση της Ποιότητας της Ισχύος

Τα συστήματα αποθήκευσης ενέργειας μπορούν να ανταποκρίνονται γρήγορα σε ζητήματα ποιότητας ισχύος στο δίκτυο. Ενισχύουν την ποιότητα της ισχύος παρέχοντας ή απορροφώντας ανενεργή ισχύ, σταθεροποιώντας τις κυμαίνονται της τάσης και μειώνοντας τις αρμονικές.

3.3 Υποκατάστατη Πηγή Ρεύματος

Όταν συμβαίνουν αποτυχίες ή διακοπές του δικτύου, τα συστήματα αποθήκευσης ενέργειας λειτουργούν ως υποκατάστατες πηγές ρεύματος, παρέχοντας σύντομη προμήθεια ηλεκτρικής ενέργειας για επιχειρηματικούς και βιομηχανικούς χρήστες. Αυτό μειώνει τις απώλειες και ενισχύει την αξιοπιστία της προμήθειας ενέργειας.

3.4 Ενσωμάτωση Ανανεώσιμης Ενέργειας

Για επιχειρηματικούς και βιομηχανικούς χρήστες με κατανεμημένη ανανεώσιμη ενέργεια (π.χ., ηλιακή, ανεμογεννήτρια, ποσθενεργία), τα συστήματα αποθήκευσης ενέργειας αποθηκεύουν την υπερβαλλούσα παραγωγή ανανεώσιμης ενέργειας. Αποδίδουν την αποθηκευμένη ενέργεια κατά τη διάρκεια περιόδων χαμηλής παραγωγής ανανεώσιμης ενέργειας (π.χ., χωρίς ήλιο ή αδύναμος άνεμος), ενισχύοντας την αξιοποίηση της ανανεώσιμης ενέργειας στο δίκτυο και επιταχύνοντας τη μετάβαση σε ενέργεια. Ένα επιτυχημένο παράδειγμα είναι ο ενσωματωμένος σταθμός φωτοβολταϊκής - αποθήκευσης - φόρτισης, ο οποίος βελτιώνει τα χαρακτηριστικά της φωτοβολταϊκής ενέργειας.

4 Προκλήσεις στην Εφαρμογή
4.1 Τεχνικές Προκλήσεις

(1) Ως προς τη διάρκεια ζωής, την απόδοση και την αποδοτικότητα φόρτισης - απόφραξης των μπαταριών: Ενώ κάποια από τα τρέχοντα προϊόντα επιτυγχάνουν μηδενική μείωση της δυνατότητας ενέργειας για 5 χρόνια και αποδοτικότητα μετατροπής του PCS άνω των 95%, οι τεχνολογικές διαφάνειες παραμένουν δύσκολες. Η βελτίωση των στρατηγικών διαχείρισης μπαταριών και η βελτίωση της αποδοτικότητας μετατροπής έχουν γίνει κλειδί για την ανταγωνιστικότητα των προϊόντων.

(2) Ως προς τη σταθερότητα των μπαταριών και την ασφάλεια του συστήματος: Σε σύγκριση με τη μεγάλη κλίμακα αποθήκευσης ενέργειας, η C&I αποθήκευση ενέργειας είναι πιο κοντά σε κατοικημένες περιοχές. Έτσι, τα συστήματα θερμικής διαχείρισης μπαταριών, τα συστήματα αντιεκρηκτικής προστασίας και πυρόσβεσης είναι κρίσιμα για την εξασφάλιση της σταθερότητας των μπαταριών και της ασφάλειας του συστήματος.

4.2 Οικονομικές Προκλήσεις

(1) Υψηλά πρωτογενή κόστη επένδυσης και μεγάλες περίοδοι επιστροφής.

(2) Σήμερα, τα εσόδα από τη C&I αποθήκευση ενέργειας προέρχονται κυρίως από την αποκόπτηση των τιμών κορυφής - λεκάνης, και η βιωσιμότητα και σταθερότητα των εσόδων χρειάζεται βελτίωση.

5 Συμπέρασμα

Τα συστήματα αποθήκευσης ενέργειας για επιχειρήσεις και βιομηχανία έχουν ευρείες προοπτικές και σημαντική εφαρμοστική αξία στα δίκτυα ενέργειας, παίζοντας πολλαπλούς ρόλους. Όχι μόνο βοηθούν στην ενίσχυση της σταθερότητας και αξιοπιστίας του δικτύου, αλλά επίσης φέρνουν οικονομικά οφέλη στους χρήστες, προωθώντας την αποδοτική χρήση ενέργειας και τη βιώσιμη ανάπτυξη. Ωστόσο, υπάρχουν ακόμη πολλές τεχνικές και οικονομικές προκλήσεις. Απαιτούνται περαιτέρω προσπάθειες για την ενίσχυση της τεχνολογικής καινοτομίας, τη βελτίωση των μηχανισμών αγοράς και πολιτικών, και την προώθηση της ευρείας εφαρμογής και της υγιούς ανάπτυξης των συστημάτων C&I αποθήκευσης ενέργειας.