Integracija sistema za pohranu energije u industrijskom i komercijalnom sektoru (C&I ESS)

Dokoliko se automobilska industrija razvija, nove izvore energije, poput solarnih, vjetrovih i morskih snaga, sve više se integrišu u stajalice za punjenje vozila. Balansiranje neusaglašenosti između ponude i potražnje za strujom u različitim periodima i premoćenje ograničenja vezanih za lokaciju za velike skladišne stanice za punjenje postavljaju komercijalne i industrijske (C&I) sisteme za čuvanje energije kao fokus primene u električnim mrežama.

Ovaj rad istražuje njihove različite slučajeve korišćenja u električnim mrežama, pokrivajući tehničke karakteristike, principi rada itd. Takođe ispituje tehničke i ekonomske izazove s kojima se suočavaju C&I sistemi za čuvanje energije i prognozira buduće trendove razvoja.

1. Pozadina

U sklopu globalne tranzicije energije i pogoršavanja ekološkog pritiska, sistemima za opskrbu strujom su prisutni rastući izazovi: intermitencija/volatilnost novih izvora energije, kontinuiran rast potražnje za strujom i porast zahteva za kvalitetom struje. Stajalice za punjenje električnih vozila i C&I instalacije za čuvanje energije često su smještene blizu urbanih područja, suočene sa strogim ograničenjima prostora. C&I čuvanje energije nudi fleksibilno i učinkovito rešenje za pitanja stabilnosti opskrbe strujom, omiljevajući prepreke u izgradnji velikih skladišta zbog ograničenja prostora, otvarajući novu putanju za pouzdanost i dostupnost mreže.

2 Pregled komercijalnih i industrijskih sistema za čuvanje energije
2.1 Način rada

Komercijalni i industrijski sistem za čuvanje energije čuva električnu energiju u specifičnim medijima, poput baterija i superkapacitornih kondenzatora, preko Sustava za pretvorbu struje (PCS). Kada je potrebno, ispušta spremljenu energiju, omogućujući planiranje električne energije i regulaciju snage. Tipično, sistem za čuvanje energije sastoji se od baterija, Sustava za upravljanje baterijama (BMS), Sustava za upravljanje energijom (EMS), DC modula za kombinovanje, PCS-a i izlaznog sistema. Shematski dijagram sistema za čuvanje energije prikazan je na slici 1.

2.2 Vrste i karakteristike

(1) Mod jednog ormara. Iznosi se kao raspodajni ormar, zauzimajući relativno malo prostora, pa je prikladan za montažu u situacijama sa ograničenim prostorom. Sa visokim stupnjem modularnosti, praktičan je za transport, proširenje i održavanje.

(2) Mod više ormara

Zbog ograničenja veličine ormara, njegova kapacitet je relativno mali (obično 200 kWh), prikladan za scenarije s niskom kapacitetom. Više ormara može biti asamblirano za veće potrebe čuvanja energije.

Mod više ormara kombinuje ormar za baterije i ormar za kontrolu sistema (obično ≤2 ormara za baterije, npr. 1 + 1/1 + 2 konfiguracije). Iako zauzima više prostora (u usporedbi s jednim ormarom), prikladan je scenarijima s manje strožim ograničenjima prostora. Ključne funkcije su modularizovane: ormar za baterije specijaliziran je za čuvanje/uredjivanje energije, sa nezavisnim hlađenjem (zračnim ili tečnim), protivpožarnim i eksplozivnim dizajnom. Ormar za kontrolu rukuje koordinacijom sistema, agregacijom baterija i pretvorom struje. To unapređuje pouzdanost i održavljivost — greške u jednom modulu ne prekidaju druge, a količina ormara za baterije fleksibilno se prilagođava različitim potrebama. Oba moda prikazana su na slici 2.

3 Primena komercijalnih i industrijskih sistema za čuvanje energije
3.1 Skidanje vrha potrošnje struje

Komercijalni i industrijski korisnici imaju razlike u opterećenju strujom između vrha i dolina. Punjenjem tokom perioda niske potražnje i ispuštanjem tokom vrhunskih perioda, sistemi za čuvanje energije pomažu u balansiranju opterećenja, smanjuju troškove struje i olakšavaju pritisak na opskrbu mreže tokom vrhunskih sati, time unapređujući efikasnost rada mreže.

3.2 Unapređenje kvaliteta struje

Sistemi za čuvanje energije mogu brzo reagovati na probleme s kvalitetom struje u mreži. Oni unapređuju kvalitet struje tako što pružaju ili apsorbiraju reaktivnu snagu, stabiliziraju fluktuacije napona i umanjuju harmonike.

3.3 Rezervna opskrbu strujom

Kada dođe do propala ili ispadanja mreže, sistemi za čuvanje energije djeluju kao rezervne izvore struje, pružajući kratkoročnu struju komercijalnim i industrijskim korisnicima. Time se smanjuju gubitci i unaprjeđuje pouzdanost opskrbe strujom.

3.4 Integracija obnovljive energije

Za komercijalne i industrijske korisnike sa distribuiranim obnovljivim izvorima energije (npr. solarna, vjetar, morska snaga), sistemi za čuvanje energije čuvaju prekomjernu proizvodnju obnovljive energije. Ispljuju spremljenu energiju tokom perioda niske proizvodnje obnovljive energije (npr. bez sunca ili slaba vjetrenja), potičući korišćenje obnovljive energije u mreži i ubrzavajući tranziciju energije. Uspešan primer je integrirana solarno-energetska stajalica za punjenje, koja optimizira karakteristike fotovoltaične struje.

4 Izazovi u primeni
4.1 Tehnički izazovi

(1) U pogledu vremena života, performansi i učinka punjenja/ispunjavanja baterija: Dok neki trenutni proizvodi dostižu nulto smanjenje kapaciteta tijekom 5 godina i učinku pretvorbe PCS-a preko 95%, tehnološki proboji ostaju teški. Optimizacija strategija upravljanja baterijama i poboljšanje učinka pretvorbe postali ključni za konkurenciju proizvoda.

(2) U pogledu stabilnosti baterija i sigurnosti sistema: U usporedbi s velikim skladištima energije, komercijalna i industrijska čuvanja energije su bliža naseljima. Stoga su kritični sustavi termalnog upravljanja baterijama, protivpožarni sistemi i sistemi za prevenciju eksplozije za osiguranje stabilnosti baterija i sigurnosti sistema.

4.2 Ekonomska izazova

(1) Visoki početni troškovi investicija i dugi periodi povratka.

(2) Trenutno, prihodi od komercijalnih i industrijskih čuvanja energije uglavnom dolaze od arbitraže cijena vrha i dolina, a održivost i stabilnost prihoda treba poboljšati.

5 Zaključak

Komercijalni i industrijski sistemi za čuvanje energije imaju široke perspektive i značajan primenski potencijal u električnim mrežama, igrajući različite uloge. Ne samo da pomažu u unapređenju stabilnosti i pouzdanosti mreže, već donose i ekonomske prednosti korisnicima, potičući učinkovitu korišćenje energije i održivi razvoj. Međutim, mnogi tehnički i ekonomski izazovi još uvijek postoje. Potrebno je dodatno naporiti kako bi se jačao inovativni razvoj tehnologije, poboljšavale tržišne mehanizmi i politike, te potičao širok spektar primene i zdravi razvoj komercijalnih i industrijskih sistema za čuvanje energije.