Kereskedelmi és ipari energiatároló rendszerek (C&I ESS) hálózati integrációja

Ahogy az autóipar fejlődik, új energiaforrások, mint a napelemes, szélerőmű és tengeri hullámenergia egyre nagyobb mértékben integrálódnak a járműtöltőállomásokba. A különböző időszakokon belüli energiaellátás - igényhiánytalanság kiegyenlítése, valamint a nagy léptékű energiatároló töltőállomások helyi korlátozásainak felülmúlása, a kereskedelmi és ipari (C&I) energiatároló rendszereket a hálózati alkalmazások középpontjává tette.

Ez a tanulmány részletesen ismerteti a különböző használati eseteket a hálózatokban, beleértve a technikai jellemzőket, működési elveket stb. Továbbá megvizsgálja a C&I energiatároló berendezések beüzemelésének technikai és gazdasági kihívásait, valamint előrejelez jövőbeli fejlesztési trendeket.

1. Hintergrund

A globális energiaátmenet és a romló ökológiai nyomás mellett, az energiarendszerek számos kihívással szembesülnek: az új energiaforrások intermittencia/volatilitása, a villamos energiaigény folyamatos növekedése, valamint a növekvő energia minőségi követelmények. Az elektromos járműtöltőállomások és a C&I energiatároló berendezések gyakran városi területek közelében helyezkednek el, így szigorú helyi méretkorlátozásokkal szembesülnek. A C&I energiatárolás rugalmas, hatékony megoldást kínál az energiaellátás stabilitásának problémáinak kezelésére, miközben elkerülhetőek a nagy léptékű tárolóépítmények építése térképviseleti korlátozások miatt, ezáltal új utat nyitva tart a hálózat megbízhatóságához és elérhetőségéhez.

2 Kereskedelmi és ipari energiatároló rendszerek áttekintése
2.1 Működési elv

A kereskedelmi és ipari energiatároló rendszer elektrikus energiát tárol bizonyos médiumokban, például akkumulátorokban és szupercapacitorokban, egy Erőforráskonvertáló Rendszer (PCS) segítségével. Amikor szükséges, a tárolt energiát kiadja, lehetővé téve az elektromos energia ütemezését és a teljesítmény szabályozását. Általában az energiatároló rendszer akkumulátorokból, Akkumulátor Kezelő Rendszerből (BMS), Energiakezelő Rendszerből (EMS), DC kombinációs modulból, PCS-ből és kimeneti rendszerből áll. Az energiatároló rendszer séma rajza látható az 1. ábrán.

2.2 Típusok és jellemzők

(1) Összes egyben levő szekrény mód. Kivitelben hasonló egy elosztó szekrényre, viszonylag kevesebb területet foglal, ezért alkalmas korlátozott térképviseleti helyzetekre. Magas szintű modularizációval, egyszerű a szállítás, bővítés és karbantartás.

(2) Széteső szekrény mód

A szekrény méret korlátozására tekintettel, a kapacitása viszonylag alacsony (általában 200 kWh), ami alacsony kapacitású helyzetekre illik. Több szekrény összeállításával nagyobb energiatárolási igényeket is lehetséges kielégíteni.

A széteső szekrény mód egy akkumulátor szekrényt és egy rendszer-irányító szekrényt kombinál (általában ≤2 akkumulátor szekrény, pl. 1 + 1/1 + 2 konfiguráció). Bár több területet foglal (vs. összes egyben), illik olyan helyzetekre, ahol kevésbé korlátozó a térképviselet.

Az alapvető funkciók modularizáltak: az akkumulátor szekrény speciálisodik az energiatárolás/kezelésre, független hűtés (légszerű/tekercses), tüzetoltó, robbanásvédő megoldásokkal. Az irányító szekrény gondoskodik a rendszer koordinációjáról, az akkumulátorok összekötéséről és a teljesítménykonverzióról.

Ez javítja a megbízhatóságot és a karbantartási képességet — egy modul hibája nem zavarja a többit, és az akkumulátor szekrények mennyisége rugalmasan alkalmazkodik a különböző igényekhez. Mindkét mód szemléltetése látható a 2. ábrán.

3 Kereskedelmi és ipari energiatároló rendszerek alkalmazása
3.1 Teljesítmény csúcslevétele

A kereskedelmi és ipari felhasználók elektromos energiafogyasztásukban csúcspusztákot mutatnak. Az off-peak időszakokban történő töltés és a csúcsidejű időszakokban történő kiadás révén, az energiatároló rendszerek segítenek a terhelés kiegyenlítésében, a villamos energia költségeinek csökkentésében, valamint a hálózat ellátási nyomásának enyhítésében a csúcsidejű időszakokban, ezzel javítva a hálózat működési hatékonyságát.

3.2 Elektromos energia minőségének javítása

Az energiatároló rendszerek gyorsan reagálnak a hálózat elektromos energia minőségi problémáira. Reaktív energia kibocsátásával vagy absorbcióval, feszültség-fluktuációk stabilizálásával és harmonikusok csillapításával javítják az elektromos energia minőségét.

3.3 Tartalék energiaellátás

Hálózati hibák vagy kimaradások esetén, az energiatároló rendszerek tartalék energiaforrásként működnek, rövid távú villamos energiát nyújtva a kereskedelmi és ipari felhasználóknak. Ez minimalizálja a veszteségeket, és javítja az energiaellátás megbízhatóságát.

3.4 Megújuló energiaforrások integrálása

Kereskedelmi és ipari felhasználók esetén, a terjesztett megújuló energiaforrások (pl. napelemes, szélerőmű, hullámenergia) mellett, az energiatároló rendszerek tárolják a túlmaradó megújuló termelést. Alacsony megújuló termelési időszakokban (pl. napsütés vagy gyenge szél hiánya) kiadva a tárolt energiát, növelik a megújuló energia felhasználását a hálózatban, és gyorsítják az energiaátmenetet. Egy sikeres példa a napelemes-tároló-töltőállomás integrált rendszere, amely optimalizálja a fotovoltaikus energia jellemzőit.

4 Kihívások az alkalmazásban
4.1 Technikai kihívások

(1) Az akkumulátorok élettartama, teljesítménye és töltés-kiadás hatékonysága vonatkozásában: Habár néhány jelenlegi termék 5 évig 0%-os kapacitás-esedékesítést és PCS konverziós hatékonyságot 95% felett éri el, a technikai áttörések továbbra is nehéznek bizonyulnak. Az akkumulátorkezelési stratégiák optimalizálása és a konverziós hatékonyság javítása a termékverseny kulcsa lett.

(2) Az akkumulátorok stabilitása és a rendszer biztonsága vonatkozásában: A nagy léptékű energiatároló rendszerekhez képest, a kereskedelmi és ipari energiatároló rendszerek közelebb vannak a lakossági területekhez. Így az akkumulátorok hőkezelési rendszerei, robbanásvédő rendszerek és tüzetoltó rendszerek létfontosságúak az akkumulátorok stabilitásának és a rendszer biztonságának biztosításához.

4.2 Gazdasági kihívások

(1) Magas kezdeti befektetési költségek és hosszú visszafizetési időszakok.

(2) Jelenleg, a kereskedelmi és ipari energiatároló rendszerek bevételi forrásai elsősorban a csúcspuszták árkülönbségeiből származnak, és a bevétel fenntarthatósága és stabilitása javítható.

5 Következtetés

A kereskedelmi és ipari energiatároló rendszerek széles körben alkalmazhatók és jelentős értéket képviselnek a hálózatokban, többféle szerepet játszva. Nem csak a hálózat stabilitásának és megbízhatóságának javításában segítenek, de gazdasági előnyöket is hoznak a felhasználóknak, elősegítve a hatékony energiafelhasználást és a fenntartható fejlődést. Ugyanakkor, sok technikai és gazdasági kihívás továbbra is fennáll. További erőfeszítések szükségesek a technológiai innovációk megerősítéséhez, a piaci mechanizmusok és politikák javításához, valamint a kereskedelmi és ipari energiatároló rendszerek széles körű alkalmazásának és egészséges fejlődésének előmozdításához.