Комплексни решения за системи за съхранение на енергия в батерии (BESS) за търговски и промишлен сектор: Подпомагане на прехода към енергийна устойчивост и устойчив растеж

1 Основна техническа архитектура на C&I BESS​
​1.1 Интегриран дизайн "всичко в едно"​
Съвременните системи за съхранение на енергията (BESS) в комерсиалната и индустриална сфера използват високо интегрирана архитектура, която обединява батерийни пакети, двупосочни системи за преобразуване на енергия (PCS), системи за управление на енергията (EMS), термално управление и системи за гасене на пожар в един кабинет или контейнер. Този интегриран дизайн значително намалява връзките между компонентите, увеличава ефективността на преобразуване на енергия до 95%-97% и значително намалява сложността на монтажа и пространството, необходимо за установяване. Например серията Greensoul GSL-BESS използва модуларен дизайн, поддържащ разширение на капацитета от 30кВч до 180кВч. Всеки батерийен пакет разполага с независима система за управление на батерията (BMS), което позволява реално време наблюдение на състоянието и гъвкаво разширяване на капацитета, отговарящо на двете основни изисквания на потребителите - използване на пространство и инвестиционна гъвкавост.

​1.2 Интелигентно термално управление​
Технологията за термално управление е ключов елемент, гарантиращ безопасността и продължителността на живота на BESS. Съвременните системи прилагат диференцирани стратегии за термално управление в различни сценарии:

• ​Технология за течна охлаждане:​​ Приложена в сценарии с висока мощност (например, Mennete ESS-C-JG261-L), циркулацията на хладилна течност осигурява температурни различия ≤5°C. В сравнение с традиционното въздушно охлаждане, ефективността на отдаването на топлина се увеличава с 40%, правейки я особено подходяща за високотемпературни и прахосъдържащи индустриални среди. Нейният IP54 защитен клас гарантира стабилна работа в сурови условия.
• ​Интелигентна въздушна система за охлаждане:​​ За малки/средни C&I сценарии (например, ESS-C-JG229-F), многониво регулиране на скоростта на вентилаторите и зонално контролиране на температурата, комбинирани с алгоритми за адаптиране към влажността на околната среда, оптимизират годишната енергийна ефективност, като осигуряват отдаване на топлина и намаляват допълнителния енергиен консум.

​1.3 Многослойна защита на сигурността​
C&I BESS включва многослойна система за защита на сигурността:

• ​Защита на клетково ниво:​​ Използва литий-железо-фосфатни (LFP) батерии с по-добри термални характеристики. Температурата на началото на термален разбяг е значително по-висока от NCM батериите, което фундаментално намалява риска от пожар и експлозия.
• ​Защита на пакетно ниво против пожар:​​ Екипирана с перфторексанон или аерозолни гасители. Комбинирани детектори на температура, дим и газ осигуряват реакция на милисекунден ниво, достигайки локализирано гасене преди разпространението на термален разбяг.
• ​Защита на системно ниво:​​ Интегрира детекция на дъгови дефекти и мониторинг на изолация, съчетан с механизми за защита срещу островче (съответстващи на стандарт GB/T 34120), осигурявайки безопасност при свързване към мрежата.

​1.4 Ефективно управление на енергията​
"Умният мозък" на BESS - EMS системата максимизира енергийната стойност чрез многостратегическа колаборативна оптимизация:

• ​Динамична стратегия за цените на електроенергията:​​ Зарежда през часове на минимален спой (обикновено ¥0.3-0.4/кВч) и разтегля през часове на максимален спой (¥1.0-1.5/кВч), постигайки основна арбитраж на пикови часове.
• ​Управление на такса за потребление:​​ Глади 15-минутния пикиран потребление чрез алгоритми за прогнозиране на нагрузката, намалявайки основните разходи за електроенергия (намаляване на фактурите за електроенергия на предприятията с 15%-30%).
• ​Координиране PV-съхранение:​​ Динамично коригира отношенията между производството на PV и зареждане/разтегляне на батерията, увеличавайки степента на самоизползване над 80%.

​Таблица: Сравнение на типични технически параметри на C&I BESS​

​2 Анализ на разнообразни приложими сценарии​
​2.1 Пикиране, долно попълване и управление на потребление​
В производствени и големи комерсиални обекти, BESS доставя значителни икономически ползи чрез точна корекция на нагрузката:

• ​Оптимизация на разходите за електроенергия:​​ Разположена 1MW/2MWh система в автомобилна фабрика, използвайки стратегия за два пъти дневно разтегляне (по обяд + вечерни пики), намали годишните разходи за електроенергия с 37%, съкращавайки периода на възвръщаемост до 4.2 години.
• ​Контрол на такса за потребление:​​ Център за данни в Шенжен използва BESS, за да изглади избухващите нагрузки от кластери от сървъри, намалявайки месечен пикиране от 8.3MW до 6.7MW, спестявайки над ¥1.8 милиона годишно само по този разход.
• ​Отстраним план за подобряване на трансформатора:​​ Комплекс за комерсиални обекти в Шанхай отстрани плана за подобряване на трансформатора с 8 години, използвайки разпределен кластер BESS, спестявайки ¥6.5 милиона от инвестициите в инфраструктурата.

​2.2 Интегрирани PV-съхранение-зареждане системи​
С разпространението на електромобили, BESS играе централна регулираща роля в зареждащата инфраструктура:

• ​Буфер за мощност:​​ В сценарии на 120kW бързо зареждане, BESS абсорбира 80% от импулсните токове на мрежата, предотвратявайки такси за пикиране, активирани от пики на зареждане.
• ​Използване на PV:​​ Данни от демонстрационна станция PV-съхранение-зареждане в Ханчжоу показват, че използването на веригата "PV → Съхранение → Зареждане" намали ограниченията на PV от 18% до под 3% и намали общите разходи за електроенергия с 52%.
• ​Приложение V2G:​​ Новите двупосочни BESS поддържат технологията Vehicle-to-Grid (V2G), разпределяйки енергията на батерията на електромобила по време на пики на мрежата, създавайки допълнителни приходи за операторите.

​2.3 Автономна енергия на микросети​
В области без мрежа или със слаба мрежа, BESS става основа за стабилна операция на микросети:

• ​Островна микросеть:​​ Проект на остров в Хайнан, комбиниращ 500kW PV с 1.2MWh съхранение, намали времето на работа на дизелов генератор от 24 часа/ден до 4.5 часа, намалявайки годишните емисии на CO2 с 820 тона.
• ​Промишлен парк микросеть:​​ Промишлен парк за електроника в Жангсу установи интегрирана микросеть PV-съхранение-водород, постигайки 65% проникновение на възобновяема енергия чрез BESS. Участва в управление на потребление в режим на свързване към мрежата, генерирайки ¥2.3 милиона годишни субсидии.

​2.4 Емерджентна запасна мощност​
BESS предоставя високо надеждна запасна мощност за непрекъснати производствени обекти:

• ​Центрове за данни:​​ Заменяйки традиционните дизелови генератори, позволява свързване на милисекунди (например, проект Hitachi), осигурявайки работата на сървърите, докато намалява емисиите на запасна мощност с 90%.
• ​Здравни системи:​​ Болница от трети ранг в Ухан разположи 400kWh система, за да приоритизира доставката на енергия към операционни и ИОТ за ≥4 часа по време на прекъсвания на мрежата, избягвайки значителни рискове за безопасността.
• ​Производство на полеви кристали:​​ Фабрика за полеви кристали в Укси използва BESS, за да намали потенциални загуби отVoltage sags, предотвратявайки загуби от милиони юана в скрапнати полеви кристали.

​3 Критични стандарти за проектиране​
​3.1 Изисквания за безопасност и съответствие​
C&I BESS трябва да съответства на многониво стандарти за безопасност:

• ​Международни сертификати:​​ Преминаване на UL9540A (тест за термален разбяг), IEC62619 (изисквания за безопасност) и други, осигурявайки безопасност на клетково, модулно и системно ниво.
• ​Стандарти за свързване към мрежата:​​ Съответствие на GB/T 34120 "Технически спецификации за системи за съхранение на енергия, свързани с мрежата", разполагайки с способности за Low Voltage Ride-Through (LVRT) и реакция на честотни нарушения.
• ​Съответствие на сградите:​​ Контейнерни системи трябва да отговарят на изискванията за пожарна разграфа NFPA 855 (например, ≥3 метра за 3MWh система).

​3.2 Дизайн за адаптивност към околната среда​
Са необходими диференцирани стратегии за проектиране в различни околни среди:

• ​Високи температури:​​ Опит от проекти в Саудитска Арабия (50°C) изисква течно охлаждане + композитно охлаждане с материал за фазово променяне, за да се осигури температура на батерията ≤35°C.
• ​Високи височини:​​ Проекти в Тибет (4,500m височина) изискват коефициенти за компенсация на плътността на въздуха, с PCS изходна мощност, намалена с 15%.
• ​Корозионни среди:​​ Системи в крайбрежни области трябва да отговарят на стандарт IEC60068-2-52 за солна мъгла, с защитен клас ≥ IP54.

​3.3 Икономическа оптимизация​
Изпълнимостта на проекта зависи от детайлни модели на приходи:

• ​Изчисление на възвръщаемостта на инвестициите:​​ Типичен модел включва: Период на възвръщаемост (години) = (Начални инвестиции - Субсидии) / (Годишен приход от пикиране + Приход от управление на потребление + Приход от допълнителни услуги). Например, проект в Шенжен: Начални инвестиции = ¥4.2M, Субсидии = ¥1.5M, Годишен приход = ¥1.78M, Период на възвръщаемост = 2.8 години.
• ​Оптимизация на избора на оборудване:​​ За 250kW/500kWh система, течно охлаждане увеличава инвестициите с 18% в сравнение с въздушно охлаждане, но удължава продължителността на живота с 3 години, намалявайки Levelized Cost of Storage (LCOS) с ¥0.12/kWh.

​Таблица: Типична структура на приходи от C&I съхранение на енергия​

​4 Реални случаи на приложение​
​4.1 Проект на базата за фотоелектрична енергия на Корпуса в Синьцзян​
Голямият проект на Mennete за интеграция на фотоелектрична енергия и съхранение на северния край на пустинята Такламакан демонстрира ключовата стойност на BESS в интеграцията на възобновяема енергия:

• ​Конфигурация на системата:​​ Разположени 224 комплекта 20ft течно охладителни контейнери (Обща капацитет: 1GWh), с индивидуална капацитет на 5015kWh. Използва напреднало термално управление (IP54) и пакетно гасене на пожар.
• ​Оперативни резултати:​​
• Ставка на ограниченията на PV намалена от 22% до под 5%.
• Постигнати два пъти дневни цикли зареждане-разтегляне (разтегляне по обяд + вечер).
• Годишен внос в мрежата достигнал 1.22 млрд. кВч, равняващ се на намаление на емисиите на CO2 с 1.07 млн. тона.
• ​Технически акценти:​​ Разликата в температурата на батерийния пакет ΔT ≤5°C, наличността на системата поддържана на 99.2%, адаптирана към екстреми на пустинята (-25°C ~ 45°C).

​4.2 Проект на бизнес парк в М