Tīksta integrācija komerciālo un rūpniecisko enerģijas krātošanas sistēmām (C&I ESS)

Kā transporta nozare attīstās, jaunas enerģijas avoti, piemēram, saule, vējš un okeāna plūstieni, tiek arvien biežāk integrēti automašīnu uzlādes stacijās. Līdzsvars starp enerģijas piegādes un pieprasījuma nesakritībām dažādos laika periodos, kā arī pārvarēt vietas saistītas ierobežojumus lielapjoma enerģijas krājumiem ir padarījuši komerciālos un rūpnieciskos (C&I) enerģijas krājumu sistēmas par galveno fokusu tīklu lietojumos.

Šajā rakstā tiek izpētīti to dažādi lietojumi tīklos, ieskaitot tehniskās īpatnības, darbības principus utt. Tiek arī apskatīti tehniskie un ekonomiskie izaicinājumi, ar kuriem saskaras C&I enerģijas krājumu ieviešana, un prognozētas nākotnes attīstības tendences.

1. Konteksts

Globālā enerģijas pāreja un pastiprinātie ekoloģiskie spiedieni radījuši elektrotīkliem pieaugošus izaicinājumus: jaunu enerģijas avotu nestabilitāte/volatilitāte, nepārtraukts elektrības patēriņa pieaugums un pieaugošas prasības enerģijas kvalitātei. Elektromobiļu uzlādes stacijas un C&I enerģijas krājumu objekti bieži atrodas tuvāk pilsētu teritorijām, saskaroties ar stingriem vietu izmēra ierobežojumiem. C&I enerģijas krājumi piedāvā elastīgu un efektīvu risinājumu enerģijas piegādes stabilitātes jautājumam, izvairot lielapjomu krājumu celtniecības barjeras telpu ierobežojumu dēļ, veidojot jaunu ceļu tīkla uzticamībai un pieejamībai.

2 Komerciālo un rūpniecisko enerģijas krājumu sistēmu pārskats
2.1 Darbības princips

Komerciālā un rūpnieciskā enerģijas krājumu sistēma saglabā elektrisko enerģiju konkrētos medijos, piemēram, akumulatoros un superkapacitatoros, izmantojot Enerģijas pārveidošanas sistēmu (PCS). Kad nepieciešams, tā izlej saglabāto enerģiju, ļaujot plānot elektrisko enerģiju un regulēt enerģijas piegādi. Parasti enerģijas krājumu sistēma sastāv no akumulatoriem, Akumulatoru pārvaldības sistēmu (BMS), Enerģijas pārvaldības sistēmu (EMS), DC kombinētā moduļa, PCS un izvades sistēmas. Enerģijas krājumu sistēmas shēmatiska diagramma redzama Attēlā 1.

2.2 Veidi un īpatnības

(1) Visvienkāršākā skapiņu forma. Tā ārēji līdzinās sadalīšanas skapiņam, ieņemot relatīvi mazu telpu, tāpēc tā ir piemērota instalēšanai ierobežotās telpas situācijās. Ar augstu modularizācijas līmeni tā ir ērti pārvadājama, paplašināma un uzturējama.

(2) Sadalīta skapiņu forma

Atkarībā no skapiņu izmēra ierobežojumiem, tās kapacitāte ir salīdzinoši maza (parasti 200 kWh), tāpēc tā der zema kapacitātes situācijām. Lielākas enerģijas krājumu vajadzības var nodrošināt, savienojot vairākus skapiņus.

Sadalītā skapiņu forma kombinē akumulatoru skapiņu un sistēmas kontrolles skapiņu (parasti ≤2 akumulatoru skapiņi, piemēram, 1 + 1/1 + 2 konfigurācijas). Neraugoties uz telpas izmantošanu (salīdzinājumā ar visvienkāršāko formu), tā ir piemērota situācijām ar lēnākiem telpas ierobežojumiem.

Galvenās funkcijas ir modularizētas: akumulatoru skapiņi specializējas enerģijas krājumos/pārvaldībā, ar neatkarīgiem dzesēšanas (gaiss/šķidruma), ugunsdzēsības un explosionsnepārtrauktiem dizainiem. Kontroles skapiņi pārvalda sistēmas koordināciju, akumulatoru apvienošanu un enerģijas pārveidošanu.

Tas palielina uzticamību un uzturējamību — viena moduļa kļūdas nesaista citas, un akumulatoru skapiņu daudzums elastīgi pielāgojas dažādām vajadzībām. Abas formas ir parādītas Attēlā 2.

3 Komerciālo un rūpniecisko enerģijas krājumu sistēmu lietošana
3.1 Elektrības piegādes šķīdināšana

Komerciālie un rūpnieciskie lietotāji rāda elektropiegādes augstāko un zemāko punktu atšķirības. Uzlādējot laikā, kad patēriņš ir zems, un atlādējot augstāku patēriņa laikā, enerģijas krājumu sistēmas palīdz līdzsvarot slodzes, samazināt elektroenerģijas izmaksas un atvieglot tīkla piegādes spiedienu augstāku patēriņa laikā, tādējādi palielinot tīkla darbības efektivitāti.

3.2 Elektrības kvalitātes uzlabošana

Enerģijas krājumu sistēmas var strauji reaģēt uz elektrības kvalitātes problēmām tīklā. Tās uzlabo enerģijas kvalitāti, sniedzot vai absorbējot reaktivu enerģiju, stabilizējot sprieguma svārstības un mazinot harmoniskos.

3.3 Rezerves enerģijas piegāde

Ja notiek tīkla kļūdas vai apturēšana, enerģijas krājumu sistēmas darbojas kā rezerves enerģijas avots, nodrošinot īslaicīgu elektrības piegādi komerciāliem un rūpnieciskiem lietotājiem. Tas minimizē zaudējumus un uzlabo enerģijas piegādes uzticamību.

3.4 Atjaunojamās enerģijas integrācija

Komerciāliem un rūpnieciskiem lietotājiem, kuriem ir sadalīta atjaunojamā enerģija (piemēram, saule, vējš, okeāna plūstieni), enerģijas krājumu sistēmas saglabā pārpalikusī enerģiju. Tās izlej saglabāto enerģiju laikā, kad atjaunojamās enerģijas ražošana ir zema (piemēram, bez saules gaismas vai vāja vēja), palielinot atjaunojamās enerģijas izmantošanu tīklā un paātrinot enerģijas pāreju. Veiksmīgs piemērs ir integrētais saules-krājumu-uzlādes stacijas modelis, kas optimizē fotovoltaisko enerģijas raksturlielus.

4 Izaicinājumi lietošanā
4.1 Tehniskie izaicinājumi

(1) Attiecībā uz akumulatoru darbības ilgumu, veiktspēju un uzlādes-izlādes efektivitāti: Lai gan daži pašreizējie produkti sasniedz nulles kapacitātes samazināšanos 5 gadu laikā un PCS pārveidošanas efektivitāti, kas pārsniedz 95%, tehniski caussargi joprojām ir grūti. Akumulatoru pārvaldības stratēģiju optimizēšana un pārveidošanas efektivitātes uzlabošana ir kļuvušas par galveno produktu konkurences faktoru.

(2) Attiecībā uz akumulatoru stabilitāti un sistēmas drošību: Salīdzinājumā ar lielapjomu enerģijas krājumiem, komerciālie un rūpnieciskie enerģijas krājumi atrodas tuvāk dzīvesvietām. Tāpēc akumulatoru termiskās pārvaldības sistēmas, explosionsnepārtraukti sistēmas un ugunsdzēsības sistēmas ir kritiski svarīgas, lai nodrošinātu akumulatoru stabilitāti un sistēmas drošību.

4.2 Ekonomiskie izaicinājumi

(1) Augsta sākotnējā investīciju izmaksas un ilgs atmaksas periods.

(2) Pašlaik komerciālie un rūpnieciskie enerģijas krājumu ienākumi galvenokārt nāk no augstā un zemā punkta cenu spekulācijas, un ienākumu ilgtspēja un stabilitāte jāuzlabo.

5 Secinājumi

Komerciālie un rūpnieciskie enerģijas krājumu sistēmas ir plašas perspektīvas un nozīmīga lietošanas vērtība tīklos, veicot dažādas lomas. Tās ne tikai palīdz uzlabot tīkla stabilitāti un uzticamību, bet arī nodrošina ekonomiskus labumus lietotājiem, veicinot efektīvu enerģijas izmantošanu un ilgtspējīgu attīstību. Tomēr, daudzi tehniskie un ekonomiskie izaicinājumi joprojām pastāv. Ir nepieciešamas turpmākas pūles, lai stiprinātu tehnoloģisko inovāciju, uzlabotu tirgus mehānismus un politiku, un veicinātu plašu lietošanu un veselīgu attīstību komerciālo un rūpniecisko enerģijas krājumu sistēmu jomā.