Оптимизация использования возобновляемой энергии: Промышленное и коммерческое решение для накопления энергии с целью выравнивания пиков нагрузки стабилизации сети и экономии
Ⅰ. Исполнительный обзор
По мере ускорения глобального энергетического перехода, системы накопления энергии для промышленных и коммерческих пользователей (ICESS) стали ключевым решением для решения проблем разницы в тарифах на электроэнергию в пиковые и непиковые часы, колебаний в сети и интеграции возобновляемых источников энергии. Сочетая новые технологии генерации энергии (например, солнечные панели, ветроэнергетика) с технологиями умных сетей, ICESS оптимизирует управление энергией. Это модульное решение охватывает весь процесс от выбора технологии до коммерческой реализации, предоставляя предприятиям экономически жизнеспособную и соответствующую требованиям безопасности систему управления энергией.
II. Постановка проблемы: ключевые энергетические вызовы для промышленных и коммерческих пользователей
- Высокие затраты на электроэнергию: Разница в тарифах между пиковыми и непиковыми часами превышает 0,7 юаней за кВт·ч, при этом пиковые тарифы составляют 72% от общих затрат на электроэнергию предприятий.
- Нестабильность сети: Ограничения подачи электроэнергии и колебания напряжения приводят к простою производства и потерям эффективности.
- Низкое использование возобновляемой энергии: Средний уровень самоиспользования солнечной энергии на месте составляет всего 30%, в то время как тарифы на продажу энергии в сеть приносят минимальный доход.
- Давление на мощность сети: Кратковременные пиковые нагрузки вынуждают к дорогостоящим модернизациям сети (например, замене трансформаторов).
III. Решение: архитектура системы ICESS
1. Основные компоненты и выбор технологии
|
Компонент |
Техническое решение |
Функция и преимущество |
|
Система аккумуляторов |
Аккумуляторы LFP (основные), аккумуляторы с жидким электролитом (длительное хранение) |
Высокий срок службы (более 6000 циклов), безопасность и стабильность (сертифицировано UL9540) |
|
Система преобразования энергии (PCS) |
Двунаправленный инвертор |
Преобразование AC/DC, скорость реакции <100 мс, поддержка переключения между режимами подключения к сети и автономного режима |
|
Система управления энергией (EMS) |
Интеллектуальная платформа EMS |
Оптимизация заряда и разряда в реальном времени с использованием сигналов тарифов и прогнозов нагрузки для повышения ROI |
|
Тепловое управление и пожарная защита |
Жидкостное охлаждение + система пожаротушения HFC-227ea |
Контроль температуры (5–30°C), мгновенная активация системы пожаротушения (соответствует NFPA855) |
2. Проектирование интеграции системы
- Модульные шкафы: Емкость одного шкафа: 500 кВт·ч - 1 МВт·ч, поддерживает параллельное расширение (например, система 4 МВт требует 4-8 шкафов).
- Интеграция многотиповых источников энергии:
Синергия PV-накопления: Увеличивает уровень самоиспользования солнечной энергии до 80%;
Координация накопления и зарядки: Снижает влияние быстрой зарядки электромобилей, уменьшая нагрузку на трансформаторы.
IV. Сценарии применения и бизнес-модели
1. Типичные сценарии
|
Сценарий |
Решение |
Польза от внедрения |
|
Энергоемкий завод |
Снижение пиковой нагрузки + управление спросом |
Экономия 2 млн юаней в год (система 1 МВт/2 МВт·ч) |
|
Коммерческий комплекс |
Перенос нагрузки HVAC + координация с PV |
Снижение затрат на 30%, уменьшение выбросов CO₂ на 100 тонн в год |
|
Станция зарядки PV-накопления |
Буферизация быстрых зарядок + арбитраж |
Период окупаемости менее 4 лет |
|
Микросеть/Автономная сеть |
Замена дизельных генераторов (на островах, в шахтах) |
Уменьшение зависимости от дизеля на 70% |
2. Экономический анализ
- Экономия затрат:
o Арбитраж цен: Использование разницы в тарифах (0,7 юаней за кВт·ч) для снижения затрат на электроэнергию на 15-30%;
o Управление спросом: Снижение сборов, основанных на мощности (применимо для трансформаторов >315 кВА). - Анализ ROI:
- Начальные инвестиции: 5 млн юаней (система 1 МВт);
- Период окупаемости: 3-5 лет (в зависимости от местных субсидий и тарифной политики).
V. Дорожная карта реализации
- Оценка потребностей: Анализ данных по потреблению электроэнергии за 12 месяцев для определения профилей нагрузки и паттернов пиковых и непиковых часов.
- Проектирование системы:
o Расчет емкости: Емкость накопителя = среднее суточное потребление в пиковые часы × DoD (85%) × эффективность системы (88%);
o Выбор места установки: Близость к источникам возобновляемой энергии или центрам нагрузки. - Развертывание и обслуживание:
o Модульная установка (проектный график <30 дней);
o Интеллектуальный мониторинг: BMS+EMS реального времени, затраты на эксплуатацию и обслуживание <2% от CAPEX в год.
VI. Кейс-стади: завод по производству электроники
- Проблема: Пиковая нагрузка днем в 2 раза выше, чем ночью, при этом пиковые тарифы составляют 72% от затрат на электроэнергию.
- Решение: Внедрена система накопления энергии с мощностью 300 кВт и емкостью 500 кВт·ч на основе аккумуляторов LFP.
- Результаты:
- Снижение годовых затрат на электроэнергию на 20%;
- Уровень самоиспользования солнечной энергии увеличен до 80%;
- 4-часовое резервное питание для критических производственных линий.
