ادغام شبکه سیستمهای ذخیره انرژی تجاری و صنعتی (C&I ESS)
با تکامل صنعت خودرو، منابع انرژی جدید مانند خورشیدی، بادی و انرژی جزر و مد به تدریج در ایستگاههای شارژ خودروها یکپارچه میشوند. تعادل عدم همگونی عرضه-طلب در دورههای مختلف زمانی و غلبه بر محدودیتهای مربوط به مکان برای ایستگاههای شارژ انرژی با مقیاس بزرگ باعث شده است که سیستمهای ذخیرهسازی انرژی تجاری و صنعتی (C&I) نقطه کانونی در کاربردهای شبکههای برق باشند.
این مقاله به موارد مختلف کاربرد آنها در شبکههای برق میپردازد که شامل ویژگیهای فنی، اصول عملیاتی و غیره میشود. همچنین چالشهای فنی و اقتصادی موجود در نصب سیستمهای ذخیرهسازی انرژی C&I را بررسی میکند و روندهای توسعه آینده را پیشبینی میکند.
۱. پیشزمینه
در حالی که تغییرات جهانی انرژی و فشارهای اکولوژیکی در حال وخامت هستند، سیستمهای برق با چالشهای متعدد مواجه میشوند: ناپایداری/نوسانات منابع انرژی جدید، رشد مداوم تقاضای برق و افزایش نیازهای کیفیت برق. ایستگاههای شارژ خودروهای الکتریکی و تسهیلات ذخیرهسازی انرژی C&I اغلب در نزدیکی مناطق شهری قرار دارند و با محدودیتهای سختگیرانه مساحت مواجه هستند. ذخیرهسازی انرژی C&I راهحلی انعطافپذیر و کارآمد برای مشکلات پایداری تأمین برق ارائه میدهد و با رفع موانع ساخت انبارهای ذخیرهسازی با مقیاس بزرگ به دلیل محدودیتهای فضایی، مسیر جدیدی برای قابلیت اطمینان و دسترسی شبکه فراهم میکند.
۲ مروری بر سیستمهای ذخیرهسازی انرژی تجاری و صنعتی
۲.۱ اصل کار
یک سیستم ذخیرهسازی انرژی تجاری و صنعتی انرژی الکتریکی را در رسانههای خاصی مانند باتریها و سوپرکندانسورها از طریق سیستم تبدیل قدرت (PCS) ذخیره میکند. هنگام نیاز، انرژی ذخیره شده را آزاد میکند و به برنامهریزی انرژی الکتریکی و تنظیم قدرت کمک میکند. معمولاً سیستم ذخیرهسازی انرژی شامل باتریها، سیستم مدیریت باتری (BMS)، سیستم مدیریت انرژی (EMS)، ماژول ترکیب DC، PCS و سیستم خروجی است. نمودار مبدأ سیستم ذخیرهسازی انرژی در شکل ۱ نشان داده شده است.
۲.۲ انواع و ویژگیها
(۱) حالت کابین یکپارچه. ظاهر آن شبیه یک کابین توزیع است و فضای کمتری اشغال میکند، بنابراین برای نصب در سناریوهای با فضای محدود مناسب است. با درجه بالایی از مدولاریته، برای حمل و نقل، گسترش و نگهداری مناسب است.
(۲) حالت کابین جداگانه
با توجه به محدودیت اندازه کابین، ظرفیت آن نسبتاً کم (معمولاً ۲۰۰ کیلووات ساعت) است و برای سناریوهای با ظرفیت کم مناسب است. چند کابین میتوانند برای نیازهای ذخیرهسازی انرژی بزرگتر ترکیب شوند.
حالت کابین جداگانه شامل یک کابین باتری و یک کابین کنترل سیستم (معمولاً ≤۲ کابین باتری، مانند ۱ + ۱/۱ + ۲) است. اگرچه فضای بیشتری اشغال میکند (نسبت به حالت یکپارچه)، اما برای سناریوهایی با محدودیتهای فضایی کمتر مناسب است.
وظایف اصلی به صورت مدولاریت شدهاند: کابین باتری به تخصص ذخیرهسازی/مدیریت انرژی میپردازد و دارای سیستم خنکسازی مستقل (هوایی/مایع)، سیستمهای مهار حریق و ضد انفجار است. کابین کنترل به هماهنگی سیستم، ترکیب باتریها و تبدیل قدرت میپردازد.
این امر باعث افزایش قابلیت اطمینان و نگهداری میشود - خطاهای در یک ماژول دیگر ماژولها را مختل نمیکند و تعداد کابینهای باتری به طور انعطافپذیری به نیازهای مختلف سازگار میشوند. هر دو حالت در شکل ۲ نشان داده شدهاند.
۳ کاربردهای سیستمهای ذخیرهسازی انرژی تجاری و صنعتی
۳.۱ کاهش اوج برق
کاربران تجاری و صنعتی تفاوتهای اوج-دره در بار برق دارند. با شارژ در دورههای کمبار و تخلیه در دورههای اوج، سیستمهای ذخیرهسازی انرژی به تعادل بار، کاهش هزینههای برق و کاهش فشار تأمین شبکه در دورههای اوج کمک میکنند و به این ترتیب کارایی عملیات شبکه را افزایش میدهند.
۳.۲ بهبود کیفیت برق
سیستمهای ذخیرهسازی انرژی میتوانند به سرعت به مشکلات کیفیت برق در شبکه واکنش نشان دهند. آنها با تأمین یا جذب قدرت واکنشی، ثباتبخشی به نوسانات ولتاژ و کاهش هارمونیکها، کیفیت برق را بهبود میبخشند.
۳.۳ تأمین برق احتیاطی
در صورت بروز خرابیها یا قطع برق در شبکه، سیستمهای ذخیرهسازی انرژی به عنوان منبع برق احتیاطی عمل میکنند و برق کوتاهمدت برای کاربران تجاری و صنعتی ارائه میدهند. این کار باعث کاهش ضایعات و بهبود قابلیت اطمینان تأمین برق میشود.
۳.۴ یکپارچهسازی انرژیهای تجدیدپذیر
برای کاربران تجاری و صنعتی که دارای انرژیهای تجدیدپذیر توزیع شده (مانند خورشیدی، بادی، جزر و مد) هستند، سیستمهای ذخیرهسازی انرژی انرژی تولید شده اضافی را ذخیره میکنند. آنها انرژی ذخیره شده را در دورههای کمتولید (مانند نبود نور خورشید یا باد ضعیف) تخلیه میکنند و به این ترتیب استفاده از انرژیهای تجدیدپذیر در شبکه را افزایش میدهند و گذار انرژی را تسریع میکنند. یک مثال موفق این موضوع، ایستگاه شارژ یکپارچه خورشیدی-ذخیرهسازی است که ویژگیهای توان خورشیدی را بهینه میکند.
۴ چالشهای کاربردی
۴.۱ چالشهای فنی
(۱) در مورد عمر مفید، عملکرد و کارایی شارژ-تخلیه باتری: در حالی که برخی محصولات فعلی توانستهاند بدون کاهش ظرفیت در ۵ سال و کارایی تبدیل PCS بیش از ۹۵٪ را دستیابند، پیشرفتهای فنی همچنان دشوار است. بهینهسازی استراتژیهای مدیریت باتری و بهبود کارایی تبدیل به عنوان کلید رقابت محصولات در نظر گرفته شده است.
(۲) در مورد پایداری باتری و ایمنی سیستم: در مقایسه با ذخیرهسازی انرژی با مقیاس بزرگ، ذخیرهسازی انرژی تجاری و صنعتی نزدیکتر به مناطق مسکونی است. بنابراین، سیستمهای مدیریت حرارتی باتری، سیستمهای ضد انفجار و سیستمهای مهار حریق نقش مهمی در تضمین پایداری باتری و ایمنی سیستم دارند.
۴.۲ چالشهای اقتصادی
(۱) هزینههای سرمایهگذاری اولیه بالا و دوره بازگشت سرمایه طولانی.
(۲) در حال حاضر، درآمدهای اصلی ذخیرهسازی انرژی تجاری و صنعتی از دلاریابی قیمت اوج-دره ناشی میشود و پایداری و پایداری درآمدها نیاز به بهبود دارد.
۵ نتیجهگیری
سیستمهای ذخیرهسازی انرژی تجاری و صنعتی دارای آیندهای گسترده و ارزش کاربردی قابل توجه در شبکههای برق هستند و نقشهای متنوعی ایفا میکنند. آنها نه تنها به افزایش پایداری و قابلیت اطمینان شبکه کمک میکنند بلکه به کاربران سود اقتصادی میدهند و به استفاده کارآمد انرژی و توسعه پایدار کمک میکنند. با این حال، چالشهای فنی و اقتصادی زیادی هنوز وجود دارد. برای اینکه سیستمهای ذخیرهسازی انرژی تجاری و صنعتی به طور گستردهای مورد استفاده قرار گیرند و توسعه سالم داشته باشند، نیاز به تلاشهای بیشتر برای تقویت نوآوریهای فنی، بهبود مکانیسمهای بازار و سیاستها وجود دارد.
