Integrasjon av energilagringssystemer for kommersielle og industrielle kunder (C&I ESS)

Som bilindustrien utvikler seg, blir nye energikilder som sol, vind og tidevann mer og mer integrert i ladbare stasjoner for kjøretøy. Balansering av strømforespørsel - tilbud over ulike tidsperioder og overvinnelse av lokalitetsspesifikke begrensninger for storskalige energilagring og ladestasjoner har gjort at kommersielle og industrielle (C&I) energilagringsystemer har blitt et fokusområde i kraftnettapplikasjoner.

Dette dokumentet går inn på deres diverse bruksområder i kraftnettet, inkludert tekniske egenskaper, driftsprinsipper osv. Det undersøker også de tekniske og økonomiske utfordringene som C&I-energilagringsoppsett står overfor, samt gir en vurdering av fremtidige utviklingstrender.

1. Bakgrunn

I lys av den globale energiovergangen og økende økologiske press, står kraftsystemer overfor voksende utfordringer: intermittens/volatilitet av ny energi, kontinuerlig vekst i strømforsyningsevne, og økte krav til strømkvalitet. Ladestasjoner for elektriske kjøretøy og C&I-energilagringsanlegg er ofte plassert nær byområder, med streng begrensning av lokalitetsstørrelse. C&I-energilagring tilbyr en fleksibel, effektiv løsning på spørsmål knyttet til stabil strømforsyning, samtidig som det unngår bygging av store lagringsanlegg på grunn av rombegrensninger, og baner vei for en ny mulighet for nettets pålitelighet og tilgjengelighet.

2 Oversikt over kommersielle og industrielle energilagringsystemer
2.1 Arbeidsprinsipp

Et kommersielt og industriel energilagringsystem lagrer elektrisk energi i spesifikke media, som batterier og superkondensatorer, via et Strømoversettelsessystem (PCS). Når det er nødvendig, slipper det ut den lagrede energien, noe som muliggjør planlegging av elektrisk energi og strømregulering. Typisk består energilagringsystemet av batterier, et Batterihåndteringssystem (BMS), et Energihåndteringssystem (EMS), et DC-kombineringsmodul, et PCS, og et uttakssystem. Skissen av energilagringsystemet vises i figur 1.

2.2 Typer og egenskaper

(1) Alt-i-ett skapmodus. Det likner utvendig på et distribusjonsskap, okkuperer relativt lite plass, så det er egnet for installasjon i situasjoner med begrenset plass. Med høy grad av modulasjon, er det praktisk for transport, utvidelse og vedlikehold.

(2) Split-skapsmodus

Gitt begrensningen av skapstørrelse, er kapasiteten relativt liten (typisk 200 kWh), som passer til lavkapasitetsituasjoner. Flere skap kan monteres sammen for større energilagringsbehov.

Split-skapsmodus kombinerer et batteriskap og et systemkontrollskap (vanligvis ≤2 batteriskap, for eksempel 1 + 1/1 + 2 konfigurasjoner). Selv om det tar mer plass (mot alt-i-ett), passer det til situasjoner med mindre strenge plassbegrensninger.

Kjernefunksjoner er modularisert: batteriskapet spesialiserer seg i energilagring/håndtering, med uavhengig kjøling (luft/væske), brannkjemping og eksplosjonsikkedesign. Kontrollskapet håndterer systemkoordinering, batterikonvergens og strømoversettelse.

Dette øker påliteligheten og vedlikeholdsdyktigheten — feil i ett modul forstyrrer ikke andre, og antallet batteriskap kan fleksibelt tilpasses forskjellige behov. Begge moduser illustreres i figur 2.

3 Anvendelse av kommersielle og industrielle energilagringsystemer
3.1 Klyving av strømtopp

Kommersielle og industrielle brukere viser topp-dal-forskjeller i strømforbruk. Ved å lade under lavbelastede perioder og lade av under topptid, hjelper energilagringsystemer med å balansere belastningen, redusere strømkostnader, og lettene presset på strømforsyningen under topptider, noe som forbedrer nettets driftseffektivitet.

3.2 Forbedring av strømkvalitet

Energilagringsystemer kan raskt reagere på spørsmål knyttet til strømkvalitet i nettet. De forbedrer strømkvaliteten ved å levere eller absorbere reaktiv effekt, stabilisere spenningsfluktuerasjoner, og dempe harmoniske.

3.3 Reservestrømforsyning

Når det oppstår nettforskyvelser eller nedbrudd, fungerer energilagringsystemer som reservestrømforsyninger, som gir kortvarig strøm for kommersielle og industrielle brukere. Dette minimerer tap og forbedrer påliteligheten til strømforsyningen.

3.4 Integrering av fornybar energi

For kommersielle og industrielle brukere med distribuert fornybar energi (f.eks. sol, vind, tidevann), lagrer energilagringsystemer overskuddsfornybar generering. De slipper ut lagret strøm under perioder med lav fornybar produksjon (f.eks. ingen sollys eller svak vind), noe som øker bruk av fornybar energi i nettet og akselererer energiovergangen. Et vellykket eksempel er den integrerte sol-lagering-ladestasjon, som optimaliserer fotovoltaiske strømmer.

4 Utfordringer i anvendelsen
4.1 Tekniske utfordringer

(1) Angående batteriets levetid, ytelse og lade-utladeeffektivitet: Mens noen av dagens produkter oppnår null kapasitetsnedgang over 5 år og PCS-omsetningsgrad over 95%, er tekniske gjennombrudd fortsatt vanskelige. Optimalisering av batterihåndteringsstrategier og forbedring av omsetningsgrad har blitt nøkkelpunkter for produktkonkurranse.

(2) Angående batteristabilitet og systemtrygghet: Sammenlignet med storskalig energilagring, er kommersiell og industriell energilagring nærmere boligområder. Derfor er batteritermohåndteringssystemer, eksplosjonsikkede systemer og brannslukkingssystemer viktig for å sikre batteristabilitet og systemtrygghet.

4.2 Økonomiske utfordringer

(1) Høye initielle investeringskostnader og lange tilbakebetalingstider.

(2) For øyeblikket kommer inntekter fra kommersiell og industriell energilagring hovedsakelig fra topp-dal-prisarbitrage, og bærekraften og stabiliteten av inntektene må forbedres.

5 Konklusjon

Kommersielle og industrielle energilagringsystemer har bred fremtid og betydelig anvendelsesverdi i kraftnett, med mangfoldige roller. De bidrar ikke bare til å forbedre nettets stabilitet og pålitelighet, men bringer også økonomiske fordeler til brukerne, fremmer effektiv energiutnyttelse og bærekraftig utvikling. Imidlertid finnes det fortsatt mange tekniske og økonomiske utfordringer. Ytterligere innsats er nødvendig for å styrke teknologisk innovasjon, forbedre markedsmekanismer og politikker, og fremme vidtgående anvendelse og sunn utvikling av kommersielle og industrielle energilagringsystemer.