האינטגרציה של מערכות אחסון אנרגיה מסחריות ותעשייתיות (C&I ESS)

במידה והתעשייה האוטומובילית מתפתחת, מקורות אנרגיה חדשים כמו סולר, רוח ומגעים הולכים ומשולבים יותר בתחנות טעינה למכוניות. מאיזון אי-ההתאמה בין אספקת החשמל לתנאי הביקוש בתקופות שונות וגבר על מגבלות אתר עבור תחנות טעינה גדולות של אחסון אנרגיה הפך את מערכות האחסון המסחריות והתעשייתיות (C&I) למוקד בתוכנות של רשתות חשמל.

מאמר זה מתחקר את השימושים השונים שלהם ברשתות חשמל, כולל תכונות טכניות, עקרונות פעולה ועוד. הוא גם בוחן את האתגרים הטכניים והכלכליים שפוגשים בהצבת מערכות אחסון C&I ומעריך את מגמות התפתחות העתיד.

1. רקע

באמצע המעבר האנרגטי העולמי והלחץ האקולוגי הגובר, מערכות חשמל נתקלות באתגרים גדולים: בלתי-רציפות/שיטתיות של אנרגיה חדשה, צמיחה מתמדת בשימוש בחשמל ובדרישות מוגברות לאיכות החשמל. תחנות טעינה של מכוניות חשמליות ומבנים לאחסון אנרגיה מסחריים והתעשייתיים נמצאים לעתים קרובות בסביבת עירונית, עם מגבלות קפדניות על גודל האתר. אחסון אנרגיה מסחרי והתעשייתי מציג פתרון גמיש ואפקטיבי Problems of power supply stability while bypassing large-scale storage construction barriers due to space constraints, paving a new path for grid reliability and accessibility.

2 סקירה של מערכות אחסון אנרגיה מסחריות והתעשייתיות
2.1 עקרון פעולה

מערכת אחסון אנרגיה מסחרית והתעשייתית מאחסנת אנרגיה חשמלית במדיה מסוימות, כגון סוללות וספקי קיבולת, דרך מערכת המרה חשמלית (PCS). כאשר יש צורך, היא משחררת את האנרגיה המאוחסנת, מאפשרת מתן זמני לאנרגיה חשמלית וניהול כוח. בדרך כלל, מערכת האחסון מורכבת מסוללות, מערכת ניהול סוללה (BMS), מערכת ניהול אנרגיה (EMS), מודול חיבור DC, PCS ומערכת הפלט. סכמה של מערכת האחסון מוצגת בתרשים 1.

2.2 סוגים ומאפיינים

(1) מצב תיבה אחד. הוא דומה לתיבה מפזרת במראהו, ומשתלט על שטח יחסית קטן, כך שהוא מתאים להתקנה בסצנריות של שטח מוגבל. עם מימד מודולרי גבוה, הוא נוח להובלה, הרחבת יכולת ולתחזוקה.

(2) מצב תיבה מופרד

בהתחשב ב){} הגבילה של גודל התיבה, הקיבולת שלה היא יחסית קטנה (בדרך כלל 200 kWh), מתאימה לסצנריות של קיבולת נמוכה. ניתן להרכיב מספר תיבות עבור צרכים גדולים יותר של אחסון אנרגיה.

מצב התיבה המופרד משלב תיבה של סוללה ותיבה שליטה במערכת (בדרך כלל ≤2 תיבות סוללה, למשל, תצורה 1 + 1/1 + 2). למרות שהן מצריכות יותר מקום (ביחס לתיבה אחת), הן מתאימות לסצנריות עם מגבלות מרחביות פחות קפדניות.

הפונקציות הליבה מודולריות: התיבה של הסוללה מתמחה באחסון/ניהול אנרגיה, עם קירור עצמאי (או אוויר או נוזל), מערכות כיבוי אש ועיצובים מונעי פיצוץ. התיבה שליטה במערכת מתמודדת עם אינטגרציה של המערכת, איסוף סוללות והמרה של כוח.

זה מגביר אמינות ותחזוקה — בעיות במודול אחד אינן מפריעות לאחרים, והכמות של תיבות סוללה יכולה להתאים לצרכים שונים. שני המצבים מוצגים בתרשים 2.

3 שימוש במערכות אחסון אנרגיה מסחריות והתעשייתיות
3.1 חיתוך שיא כוח

משתמשים מסחריים והתעשייתיים מראים הבדלים בין שיא לשפל בצריכת חשמל. על ידי טעינה בתקופות שפל ופריקה בשעות שיא, מערכות אחסון אנרגיה עוזרות לאזן את עומס החשמל, להפחית את עלויות החשמל ולהקל על לחץ האספקה של הרשת בשעות השיא, מה שמשפר את יעילות פעילות הרשת.

3.2 שיפור איכות החשמל

מערכות אחסון אנרגיה יכולות להגיב במהירות לבעיות איכות חשמל ברשת. הם משפרים את איכות החשמל על ידי אספקת או ספיגה של כוח ריאקטיבי, יציבות תנודות מתח ופחתת הרמוניות.

3.3 אספקת חשמל עתודה

כאשר מתרחשות כשלונות ברשת או ניתוקים, מערכות אחסון אנרגיה פועלות כמקור חשמל עתודה, מספקות חשמל קצר טווח למשתמשים מסחריים והתעשייתיים. זה מפחית את ההפסדים ושומר על אמינות אספקת החשמל.

3.4 אינטגרציה של אנרגיה מתחדשת

עבור משתמשים מסחריים והתעשייתיים עם אנרגיה מתחדשת מבוזרת (למשל, סולר, רוח, מים), מערכות אחסון אנרגיה מאחסנות עודף ייצור מתחדש. הם משחררים את האנרגיה המאוחסנת בתקופות שבהן יש ייצור נמוך של אנרגיה מתחדשת (לדוגמה, ללא אור שמש או רוח חלשה), מגדילים את השימוש באנרגיה מתחדשת ברשת וממהרים את המעבר האנרגטי. דוגמה מצליחה היא תחנת טעינה משולבת סולר-אחסון, שמשפרת את תכונות הכוח הפוטו-וולטאי.

4 אתגרים ביישום
4.1 אתגרים טכניים

(1) לגבי חיי שירות הסוללה, ביצועים ויעילות טעינה-פריקה: בעוד שמוצרים מסוימים ממקסמים את היעילות הזו מעל 5 שנים ויעילות המרה של PCS עולה על 95%, השגאות טכנולוגיות עדיין קשות להשגה. אופטימיזציה של אסטרטגיות ניהול הסוללה והשגת יעילות המרה טובה יותר הפכו להיות מפתח לתחרות מוצרים.

(2) לגבי יציבות הסוללה ובטיחות המערכת: בהשוואה לאחסון אנרגיה גדול, אחסון אנרגיה מסחרי והתעשייתי נמצא קרוב יותר לאזורים מגורים. לכן, מערכות ניהול טמפרטורת הסוללה, מערכות מונעות פיצוץ ומערכות כיבוי אש הן קריטיות להבטיח יציבות הסוללה ובטיחות המערכת.

4.2 אתגרים כלכליים

(1) עלויות השקעה ראשוניות גבוהות ותקופות החזר ממושכות.

(2) כיום, ההכנסות של אחסון אנרגיה מסחרי והתעשייתי מגיעות בעיקר מהתערבות במחיר שיא-שפל, והקיימא והיציבות של ההכנסות זקוקות לשיפור.

5 סיכום

מערכות אחסון אנרגיה מסחריות והתעשייתיות יש להן פרספקטיבות רחבות ואיכות גבוהה ביישומים ברשתות חשמל, ממלאת תפקידים שונים. הן לא רק עוזרות להגביר את יציבות הרשת והאמינות, אלא גם מביאות יתרונות כלכליים למשתמשים, מкерנות שימוש יעיל באנרגיה ופיתוח בר קיימא. עם זאת, עדיין קיימים מספר אתגרים טכניים וכלכלים. יש להמשיך בהשקעות לטכנולוגיה, לשפר את המנגנונים השוק והמדיניות, ולניע את היישום הרחב והפיתוח הבריא של מערכות אחסון אנרגיה מסחריות והתעשייתיות.