การเชื่อมต่อระบบกับระบบเก็บพลังงานสำหรับธุรกิจและอุตสาหกรรม (C&I ESS)

เมื่อวงการยานยนต์พัฒนาขึ้น แหล่งพลังงานใหม่ๆ เช่น พลังงานแสงอาทิตย์ พลังงานลม และพลังงานคลื่นกำลังได้รับการผสานเข้ากับสถานีชาร์จยานพาหนะเพิ่มขึ้น การดุลสมดุลระหว่างการผลิตและการใช้พลังงานในช่วงเวลาที่แตกต่างกันและการแก้ไขข้อจำกัดทางสถานที่สำหรับสถานีชาร์จและเก็บพลังงานขนาดใหญ่ทำให้ระบบเก็บพลังงานเชิงพาณิชย์และอุตสาหกรรม (C&I) เป็นจุดสนใจหลักในการประยุกต์ใช้งานในระบบไฟฟ้า

บทความนี้สำรวจกรณีการใช้งานที่หลากหลายของระบบเก็บพลังงานในระบบไฟฟ้า ครอบคลุมคุณลักษณะทางเทคนิค หลักการทำงาน ฯลฯ นอกจากนี้ยังวิเคราะห์ความท้าทายทางเทคนิคและเศรษฐกิจที่ระบบเก็บพลังงาน C&I เผชิญอยู่ และคาดการณ์แนวโน้มการพัฒนาในอนาคต

1. บริบท

ในช่วงการเปลี่ยนแปลงพลังงานทั่วโลกและความกดดันทางระบบนิเวศที่เพิ่มขึ้น ระบบไฟฟ้าเผชิญกับความท้าทายที่เพิ่มขึ้น ได้แก่ ความไม่แน่นอน/ความผันผวนของพลังงานใหม่ การเติบโตอย่างต่อเนื่องของความต้องการใช้ไฟฟ้า และความต้องการคุณภาพไฟฟ้าที่สูงขึ้น สถานีชาร์จยานพาหนะและสถานีเก็บพลังงาน C&I มักตั้งอยู่ใกล้กับพื้นที่เมือง ซึ่งต้องเผชิญกับข้อจำกัดทางขนาดสถานที่ที่เข้มงวด ระบบเก็บพลังงาน C&I นำเสนอโซลูชันที่ยืดหยุ่นและมีประสิทธิภาพในการแก้ปัญหาความเสถียรของการจ่ายไฟฟ้า ในขณะเดียวกันก็สามารถหลีกเลี่ยงอุปสรรคในการสร้างสถานีเก็บพลังงานขนาดใหญ่เนื่องจากข้อจำกัดทางพื้นที่ ทำให้เปิดทางใหม่สำหรับความน่าเชื่อถือและความเข้าถึงของระบบไฟฟ้า

2 ภาพรวมของระบบเก็บพลังงานเชิงพาณิชย์และอุตสาหกรรม
2.1 หลักการทำงาน

ระบบเก็บพลังงานเชิงพาณิชย์และอุตสาหกรรมเก็บพลังงานไฟฟ้าในสื่อกลางเฉพาะ เช่น แบตเตอรี่และซูเปอร์แคปซิเตอร์ ผ่านระบบแปลงพลังงาน (PCS) เมื่อมีความจำเป็น จะปล่อยพลังงานที่เก็บไว้ออกมา ทำให้สามารถกำหนดตารางการใช้พลังงานไฟฟ้าและการควบคุมพลังงานได้ โดยทั่วไป ระบบเก็บพลังงานประกอบด้วยแบตเตอรี่ ระบบจัดการแบตเตอรี่ (BMS) ระบบจัดการพลังงาน (EMS) โมดูลรวมกระแสตรง (DC) ระบบแปลงพลังงาน (PCS) และระบบออกส่ง แผนภาพของระบบเก็บพลังงานแสดงในรูปที่ 1

2.2 ประเภทและคุณลักษณะ

(1) โหมดตู้รวมทุกอย่าง เหมือนตู้กระจายไฟฟ้าในลักษณะภายนอก ใช้พื้นที่น้อย จึงเหมาะสมสำหรับการติดตั้งในสถานที่ที่มีพื้นที่จำกัด ด้วยระดับการโมดูลาร์ที่สูง ทำให้สะดวกในการขนส่ง การขยาย และการบำรุงรักษา

(2) โหมดตู้แยกส่วน

เนื่องจากข้อจำกัดของขนาดตู้ จึงมีความจุน้อย (โดยทั่วไปประมาณ 200 kWh) เหมาะสำหรับสถานการณ์ที่มีความจุต่ำ สามารถประกอบตู้หลายตู้เพื่อรองรับความต้องการเก็บพลังงานที่มากขึ้นได้

โหมดตู้แยกส่วนรวมตู้แบตเตอรี่และตู้ควบคุมระบบ (โดยทั่วไป ≤2 ตู้แบตเตอรี่ เช่น 1 + 1/1 + 2) แม้ว่าจะใช้พื้นที่มากกว่า (เทียบกับตู้รวมทุกอย่าง) แต่เหมาะสำหรับสถานการณ์ที่มีข้อจำกัดทางพื้นที่น้อยลง

ฟังก์ชันหลักถูกโมดูลาร์: ตู้แบตเตอรี่มีความชำนาญในการเก็บและจัดการพลังงาน พร้อมระบบทำความเย็น (อากาศ/ของเหลว) ระบบป้องกันไฟไหม้ และการออกแบบป้องกันการระเบิด ตู้ควบคุมดูแลการประสานงานระบบ การรวมแบตเตอรี่ และการแปลงพลังงาน

นี่เพิ่มความน่าเชื่อถือและง่ายต่อการบำรุงรักษา — ความผิดพลาดในโมดูลหนึ่งไม่กระทบต่อโมดูลอื่น และจำนวนตู้แบตเตอรี่สามารถปรับเปลี่ยนได้ตามความต้องการที่หลากหลาย ทั้งสองโหมดแสดงในรูปที่ 2

3 การประยุกต์ใช้ระบบเก็บพลังงานเชิงพาณิชย์และอุตสาหกรรม
3.1 การลดความสูงสุดของโหลดไฟฟ้า

ผู้ใช้เชิงพาณิชย์และอุตสาหกรรมมีความแตกต่างของโหลดไฟฟ้าระหว่างช่วงเวลาสูงสุดและต่ำสุด ด้วยการชาร์จในช่วงเวลาต่ำสุดและปล่อยพลังงานในช่วงเวลาสูงสุด ระบบเก็บพลังงานช่วยในการดุลสมดุลโหลด ลดค่าไฟฟ้า และบรรเทาแรงกดดันในการจ่ายไฟฟ้าในช่วงเวลาสูงสุด ทำให้เพิ่มประสิทธิภาพการดำเนินงานของระบบไฟฟ้า

3.2 การปรับปรุงคุณภาพไฟฟ้า

ระบบเก็บพลังงานสามารถตอบสนองอย่างรวดเร็วต่อปัญหาคุณภาพไฟฟ้าในระบบ พวกเขาปรับปรุงคุณภาพไฟฟ้าโดยการจ่ายหรือดูดซับพลังงานรีแอคทีฟ ทำให้แรงดันไฟฟ้าคงที่ และลดฮาร์โมนิก

3.3 แหล่งจ่ายไฟสำรอง

เมื่อมีปัญหาหรือการขาดแคลนไฟฟ้าในระบบ ระบบเก็บพลังงานทำหน้าที่เป็นแหล่งจ่ายไฟสำรอง ให้ไฟฟ้าระยะสั้นสำหรับผู้ใช้เชิงพาณิชย์และอุตสาหกรรม ซึ่งลดการสูญเสียและเพิ่มความน่าเชื่อถือในการจ่ายไฟฟ้า

3.4 การผสานรวมพลังงานทดแทน

สำหรับผู้ใช้เชิงพาณิชย์และอุตสาหกรรมที่มีพลังงานทดแทนแบบกระจาย (เช่น พลังงานแสงอาทิตย์ พลังงานลม พลังงานคลื่น) ระบบเก็บพลังงานเก็บพลังงานที่เกิน จากนั้นปล่อยพลังงานที่เก็บไว้ในช่วงเวลาที่พลังงานทดแทนมีน้อย (เช่น ไม่มีแสงแดดหรือลมอ่อน) ทำให้เพิ่มการใช้พลังงานทดแทนในระบบและเร่งการเปลี่ยนแปลงพลังงาน ตัวอย่างที่ประสบความสำเร็จคือสถานีชาร์จที่ผสานรวมพลังงานแสงอาทิตย์-เก็บพลังงาน-ชาร์จ ซึ่งปรับปรุงลักษณะการใช้พลังงานแสงอาทิตย์

4 ความท้าทายในการประยุกต์ใช้
4.1 ความท้าทายทางเทคนิค

(1) เกี่ยวกับอายุการใช้งาน ประสิทธิภาพ และประสิทธิภาพในการชาร์จ-ปล่อยพลังงานของแบตเตอรี่: ขณะนี้บางผลิตภัณฑ์สามารถทำให้ความจุไม่ลดลงภายใน 5 ปี และประสิทธิภาพการแปลงของ PCS มากกว่า 95% แต่การพัฒนาเทคโนโลยียังคงยาก ดังนั้น การปรับปรุงกลยุทธ์การจัดการแบตเตอรี่และการเพิ่มประสิทธิภาพการแปลงจึงเป็นสิ่งสำคัญในการแข่งขันของผลิตภัณฑ์

(2) เกี่ยวกับความเสถียรของแบตเตอรี่และความปลอดภัยของระบบ: เมื่อเทียบกับระบบเก็บพลังงานขนาดใหญ่ ระบบเก็บพลังงานเชิงพาณิชย์และอุตสาหกรรมอยู่ใกล้กับพื้นที่ที่อยู่อาศัยมากกว่า ดังนั้น ระบบจัดการความร้อนของแบตเตอรี่ ระบบป้องกันการระเบิด และระบบดับเพลิงเป็นสิ่งสำคัญในการรับประกันความเสถียรของแบตเตอรี่และความปลอดภัยของระบบ

4.2 ความท้าทายทางเศรษฐกิจ

(1) ค่าใช้จ่ายเริ่มต้นสูงและระยะเวลาคืนทุนยาวนาน

(2) ปัจจุบัน รายได้จากการเก็บพลังงานเชิงพาณิชย์และอุตสาหกรรมส่วนใหญ่มาจากการค้ากำไรส่วนต่างระหว่างช่วงเวลาสูงสุดและต่ำสุด และความยั่งยืนและความมั่นคงของรายได้ยังต้องการการปรับปรุง

5 สรุป

ระบบเก็บพลังงานเชิงพาณิชย์และอุตสาหกรรมมีโอกาสและคุณค่าในการประยุกต์ใช้ในระบบไฟฟ้าอย่างกว้างขวาง ทำหน้าที่หลากหลาย ไม่เพียงแต่ช่วยเพิ่มความเสถียรและความน่าเชื่อถือของระบบไฟฟ้าเท่านั้น แต่ยังสร้างประโยชน์ทางเศรษฐกิจให้กับผู้ใช้ กระตุ้นการใช้พลังงานอย่างมีประสิทธิภาพและการพัฒนาอย่างยั่งยืน อย่างไรก็ตาม ยังมีความท้าทายทางเทคนิคและเศรษฐกิจมากมาย จำเป็นต้องมีความพยายามเพิ่มเติมในการเสริมสร้างนวัตกรรมเทคโนโลยี การปรับปรุงกลไกตลาดและนโยบาย เพื่อส่งเสริมการใช้งานอย่างแพร่หลายและการพัฒนาอย่างมีสุขภาพดีของระบบเก็บพลังงานเชิงพาณิชย์และอุตสาหกรรม