Ticari ve Endüstriyel Enerji Depolama Sistemlerinin (C&I ESS) Ağ Entegrasyonu

Otomotiv endüstrisi gelişirken, güneş, rüzgar ve gelgit enerjisi gibi yeni enerji kaynakları giderek araç şarj istasyonlarına entegre edilmektedir. Farklı zaman dilimlerindeki güç sağlayıcı - talep uyuşmazlıklarını dengeleme ve geniş ölçekli enerji depolama şarj istasyonları için site ile ilgili kısıtlamaları aşma, ticari ve endüstriyel (C&I) enerji depolama sistemlerini güç ağ uygulamalarında bir odak noktası haline getirmiştir.

Bu makale, güç ağlarındaki çeşitli kullanım durumlarını, teknik özellikleri, işletme ilkeleri vb. ele alır. Ayrıca, C&I enerji depolama dağıtımları tarafından karşılaşılan teknik ve ekonomik zorlukları inceler ve gelecekteki gelişim trendlerini öngörür.

1. Arka Plan

Küresel enerji geçişinin ve artan ekolojik baskıların ortasında, güç sistemleri yeni enerjinin kesiklilik/dalgalanması, elektrik talebinin sürekli büyümesi ve güç kalitesi gereksinimlerinin artması gibi artan zorluklarla karşı karşıyadır. Elektrikli araç şarj istasyonları ve C&I enerji depolama tesisleri genellikle şehir merkezlerine yakın yerleştirilir, bu nedenle sıkı site boyutu sınırlamalarına sahiptir. C&I enerji depolaması, alan kısıtlamalarından dolayı büyük ölçekli depolama inşaat bariyerlerini atlatırken güç sağlayıcının istikrar sorunlarına esnek ve etkin bir çözüm sunarak, ağ güvenilirliği ve erişilebilirliğine yeni bir yol açmaktadır.

2 Ticari ve Endüstriyel Enerji Depolama Sistemleri Genel Bakış
2.1 Çalışma Prensibi

Ticari ve endüstriyel bir enerji depolama sistemi, pil ve süper kondansatörler gibi belirli ortamlarda elektrik enerjisini Güç Dönüşüm Sistemi (PCS) aracılığıyla depolar. Gerektiğinde, depolanan enerji salınır, böylece elektrik enerjisinin planlanması ve güç düzenleme sağlanır. Tipik olarak, enerji depolama sistemi piller, Batarya Yönetim Sistemi (BMS), Enerji Yönetim Sistemi (EMS), DC kombinatör modülü, PCS ve çıkış sisteminin birleşimiyle oluşur. Enerji depolama sisteminin şematik diyagramı Şekil 1'de gösterilmiştir.

2.2 Türleri ve Özellikleri

(1) Tüm-tek birim kabin modu. Görünüşü bir dağıtım kabini andırır, nispeten az alana ihtiyaç duyar, bu nedenle sınırlı alanda montaj için uygun olur. Yüksek derecede modüler olması, taşıma, genişletme ve bakım açısından kolaylık sağlar.

(2) Ayrı kabin modu

Kabin boyutu kısıtlaması nedeniyle kapasitesi nispeten küçük olup (genellikle 200 kWh), düşük kapasite senaryolarına uygundur. Daha büyük enerji depolama ihtiyaçları için birden fazla kabin birleştirilebilir.

Ayrı kabin modu, batarya kabini ve sistem kontrol kabini (genellikle ≤2 batarya kabini, örneğin 1 + 1/1 + 2 yapılandırmaları) birleştirir. Tüm-tek birime kıyasla daha fazla alana ihtiyaç duysa da (tüm-tek birimden daha fazla), daha gevşek alana sahip senaryolara uygundur.

Temel işlevler modülerleştirilmiştir: batarya kabini enerji depolama/yönetimi konusunda uzmanlaşmıştır, bağımsız soğutma (hava/sıvı), yangın söndürme ve patlama önleyici tasarımlara sahiptir. Kontrol kabini, sistem koordinasyonu, batarya birleştirme ve güç dönüşümü görevlerini üstlenir.

Bu, güvenilirliği ve bakım kolaylığını artırır - bir modüldeki hatalar diğerlerini etkilemez ve batarya kabini sayıları çeşitli ihtiyaçlara uygun olarak esnekleştirilir. Her iki mod da Şekil 2'de gösterilmiştir.

3 Ticari ve Endüstriyel Enerji Depolama Sistemlerinin Uygulamaları
3.1 Tepki Zirvesi Kesimi

Ticari ve endüstriyel kullanıcılar, elektrik yüklerinde zirve-vadi farklılıklarını gösterir. Zirve saatlerinde serbest bırakarak, enerji depolama sistemleri, yük dengesizliğini dengeleme, elektrik maliyetlerini azaltma ve zirve saatlerinde ağ sağlayıcısı baskısını hafifletme konusunda yardımcı olur, bu da ağ operasyon verimliliğini artırır.

3.2 Güç Kalitesinin İyileştirilmesi

Enerji depolama sistemleri, ağdaki güç kalitesi sorunlarına hızlı bir şekilde tepki verebilir. Reaktif güç sağlayarak veya emerek, gerilim dalgalanmalarını istikrara getirerek ve harmonikleri azaltarak güç kalitesini geliştirir.

3.3 Bekleme Gücü Sağlaması

Ağ arızaları veya kesintileri yaşanırken, enerji depolama sistemleri, ticari ve endüstriyel kullanıcılar için kısa süreli elektrik sağlayarak bekleme gücü kaynağı olarak hareket eder. Bu, zararları en aza indirir ve güç sağlayıcısı güvenilirliğini artırır.

3.4 Yenilenebilir Enerjinin Entegrasyonu

Dağıtık yenilenebilir enerjiye (örneğin, güneş, rüzgar, gelgit enerjisi) sahip ticari ve endüstriyel kullanıcılar için, enerji depolama sistemleri, fazladan yenilenebilir üretim enerjisini depolar. Düşük yenilenebilir çıktı dönemlerinde (örneğin, güneş ışığı yok veya rüzgar zayıf olduğunda) depolanan enerji salınarak, ağdaki yenilenebilir enerji kullanımı artırılır ve enerji geçişi hızlandırılır. Başarılı bir örnek, fotovoltaik güç karakteristiklerini optimize eden entegre güneş-enerji depolama-şarj istasyonudur.

4 Uygulamadaki Zorluklar
4.1 Teknik Zorluklar

(1) Pil hizmet ömrü, performansı ve şarj-boşaltma verimliliği konusunda: Bazı mevcut ürünler 5 yıl boyunca sıfır kapasite azalmasını ve PCS dönüştürme verimliliğinin %95'i aşmasını sağlasa da, teknik atılımlar hala zordur. Batarya yönetim stratejilerini iyileştirmek ve dönüştürme verimliliğini artırmak, ürün rekabetinde anahtar noktalar haline gelmiştir.

(2) Pil istikrarı ve sistem güvenliği konusunda: Büyük ölçekli enerji depolamaya kıyasla, ticari ve endüstriyel enerji depolama, yerleşim alanlarına daha yakındır. Bu nedenle, batarya termal yönetim sistemleri, patlama önleyici sistemler ve yangın söndürme sistemleri, batarya istikrarı ve sistem güvenliği için kritik öneme sahiptir.

4.2 Ekonomik Zorluklar

(1) Yüksek başlangıç yatırım maliyetleri ve uzun ödeme dönemleri.

(2) Şu anda, ticari ve endüstriyel enerji depolamanın gelirleri çoğunlukla zirve-vadi fiyat arbitrajından elde edilmektedir ve gelirlerin sürdürülebilirliği ve istikrarı iyileştirilmesi gerekmektedir.

5 Sonuç

Ticari ve endüstriyel enerji depolama sistemleri, güç ağlarında geniş bir vizyon ve önemli uygulama değeri taşımaktadır, çeşitli roller oynamaktadır. Ağ istikrarını ve güvenilirliğini artırmakla kalmayıp, aynı zamanda kullanıcılar için ekonomik faydalar getirerek, verimli enerji kullanımı ve sürdürülebilir gelişime katkıda bulunmaktadır. Ancak, birçok teknik ve ekonomik zorluk hala var. Teknolojik yenilikleri güçlendirmek, piyasa mekanizmalarını ve politikalarını geliştirmek ve ticari ve endüstriyel enerji depolama sistemlerinin yaygın uygulanması ve sağlıklı gelişimini sağlamak için daha fazla çaba gerekmektedir.