С повсеместным распространением ветровой и солнечной энергии новые источники энергии стали главной движущей силой глобального энергетического перехода. Однако выработка ветровой и солнечной энергии по своей природе зависит от погоды; солнечная энергия вырабатывается в больших количествах днем и прекращается ночью, генерируя энергию при наличии ветра и отключаясь при его отсутствии, что приводит к высокой прерывистости и колебаниям выработки. Опираясь исключительно на солнечные и ветровые турбины, невозможно напрямую создать стабильную и надежную энергетическую систему. Системы хранения энергии перестали быть вспомогательным элементом новой энергетической системы и стали ее центральным звеном, балластным камнем.
Многие люди понимают хранение энергии просто как «батарею для хранения электроэнергии», но истинная ценность хранения энергии выходит далеко за рамки простого хранения электроэнергии. Оно решает самое фундаментальное противоречие в новой энергетической отрасли: несоответствие между временем выработки и потребления электроэнергии, преобразуя нестабильную электроэнергию, получаемую от ветра и солнца, в надежную электроэнергию, которую можно распределять, контролировать и которая всегда доступна, тем самым соединяя последнее звено между «производством» и «использованием» экологически чистой электроэнергии.
I Преодоление присущих ветровой и солнечной энергетике недостатков.
Главная проблема солнечной и ветровой энергетики — неконтролируемая выработка электроэнергии. Когда солнечного света много и ветра достаточно, производство электроэнергии значительно превышает текущий спрос со стороны сети и потребителей. Этот избыток электроэнергии приводит к ограничению выработки солнечной и ветровой энергии, что влечет за собой потери чистой энергии. Ночью, в облачные или безветренные дни, выработка солнечной и ветровой энергии резко падает, создавая дефицит электроэнергии, который вынуждает использовать традиционные тепловые электростанции для восполнения этого дефицита.
Система хранения энергии действует как гигантский «портативный аккумулятор»: при избытке возобновляемой энергии она накапливает избыточную «зеленую» электроэнергию; при дефиците накопленная энергия высвобождается.
◆
Это сглаживает колебания напряжения: Внезапные изменения облачности и скорости ветра могут вызывать резкие колебания выходной мощности. Системы хранения энергии обеспечивают быструю зарядку и разрядку с точностью до миллисекунды, сглаживая эти колебания и гарантируя стабильную выходную мощность от возобновляемых источников энергии, снижая нагрузку на энергосистему.
◆
Это улучшает интеграцию в энергосистему: Сокращение ограничений на использование ветровой и солнечной энергии позволяет сохранить ранее теряемую чистую энергию, значительно увеличивая часы работы ветровых и солнечных электростанций. Это дает возможность существующим фотоэлектрическим и ветровым турбинам по-настоящему реализовать свой потенциал, а не просто стремиться к увеличению установленной мощности.
Без систем хранения энергии, чем больше масштабы выработки ветровой и солнечной энергии, тем больше нагрузка на энергосеть. С системами хранения энергии непостоянные ветровые и солнечные ресурсы могут быть преобразованы в стабильный и пригодный для использования источник энергии.
II Регулятор безопасности для электросети, снижающий нагрузку при расширении сети.
Традиционные энергосистемы следуют принципу «генерация и потребление по требованию», требуя баланса между генерацией и потреблением электроэнергии в режиме реального времени. При высокой доле возобновляемой энергии в сети разрыв между пиковыми и минимальными потребностями в электроэнергии постоянно увеличивается. В периоды пикового спроса на электроэнергию, такие как летняя жара и зимнее отопление, нагрузка на сеть резко возрастает. Простое расширение подстанций и строительство новых линий потребовало бы огромных инвестиций и длительных сроков строительства.
Накопители энергии играют балансирующую роль в энергосистеме, выполняя множество функций:
✔
Сглаживание вершин и заполнение впадин: Накопление электроэнергии в непиковые часы и ее высвобождение в пиковые часы снижает пиковую нагрузку на энергосистему и откладывает инвестиции в расширение и модернизацию сетевого оборудования.
✔
Регулирование частоты и напряжения: По сравнению с тепловыми электростанциями, накопители энергии обладают скоростью отклика на уровне миллисекунд, быстро корректируя отклонения напряжения и частоты в сети и обеспечивая общее качество электроэнергии в сети.
✔
Аварийный запуск двигателя: В случае масштабных отключений электроэнергии накопители энергии могут служить аварийным источником питания для запуска энергосистемы, помогая восстановить электроснабжение и повышая общую устойчивость энергосистемы.
Система хранения энергии — это не просто устройство для хранения энергии; это ключевая инфраструктура для гибкого регулирования энергосети.
III Снижение затрат и повышение эффективности для пользователей.
Для заводов, промышленных парков, коммерческих зданий и жилых домов фотоэлектрические (ФЭ) системы в сочетании с накопителями энергии больше не являются единственной целью выработки электроэнергии, а скорее направлены на достижение оптимальных затрат на электроэнергию при обеспечении надежного электроснабжения.
Арбитраж в пиковых и минимальных колебаниях цен на электроэнергию: снижение затрат на электроэнергию.
Использование разницы в ценах между пиковыми и минимальными значениями потребления электроэнергии, зарядка в непиковые часы и разрядка в пиковые часы снижают необходимость покупки дорогостоящей электроэнергии из сети. В частности, промышленные и коммерческие потребители могут использовать накопители энергии для снижения максимальной нагрузки, что существенно уменьшает затраты на электроэнергию, зависящие от спроса, и значительно снижает их расходы на энергию.
Автономное/резервное электроснабжение, обеспечивающее бесперебойную подачу электроэнергии.
В отдаленных районах, на островах и в регионах с нестабильной электросетью фотоэлектрические системы в сочетании с накопителями энергии образуют независимые микросети, обеспечивая стабильное электроснабжение даже при отключении от основной сети. В случае отключения электроэнергии или сбоев в сети система хранения энергии плавно переключается, обеспечивая бесперебойную работу критически важного оборудования и минимизируя потери производства, вызванные отключениями электроэнергии. Это основная причина стремительного роста использования систем хранения энергии в жилом и промышленном/коммерческом секторах во многих странах мира.
Повышение уровня собственного потребления
Электроэнергия, вырабатываемая собственными фотоэлектрическими системами, в первую очередь предназначена для хранения в накопителях энергии, что исключает необходимость обратной подачи в сеть. Это значительно увеличивает коэффициент собственного потребления, полностью раскрывая экономическую ценность распределенных фотоэлектрических систем.
IV Интеграция генерации, сети, нагрузки и накопителей энергии.
Новая полноценная энергетическая система включает в себя сторону выработки электроэнергии, сторону энергосети и сторону потребителя. Накопители энергии играют незаменимую роль во всех трех аспектах:
Сторона генерации электроэнергии
Крупномасштабные ветровые и солнечные электростанции оснащаются системами хранения энергии, преобразующими непостоянные источники энергии в регулируемые, что способствует развитию крупномасштабных новых энергетических баз.
Сторона сетки
Независимые электростанции с накопителями энергии участвуют в рынке электроэнергии, снижая перегрузку линий электропередачи и предоставляя вспомогательные услуги.
Сторона груза
Системы хранения энергии промышленного, коммерческого и бытового назначения объединяются для создания виртуальных электростанций, агрегируя ресурсы миллионов пользователей для участия в управлении энергосетью.
В контексте глобального энергетического перехода простого увеличения количества фотоэлектрических и ветротурбинных установок недостаточно для достижения энергетического замещения. Накопители энергии определяют верхний предел доли новой энергии во всей энергосистеме. Развитие индустрии накопителей энергии напрямую связано с энергетической безопасностью и достижением целевых показателей по выбросам углерода, что является основной логикой глобальных инвестиций в сектор накопителей энергии.
V Развенчание заблуждений: не просто увеличение вместимости.
Многие считают, что система хранения энергии — это просто сборка литиевых батарей, чем больше, тем лучше. В действительности же, квалифицированная система хранения энергии представляет собой скоординированное целое, состоящее из батарей, системы управления батареями (BMS), инвертора системы обработки энергии (PCS), системы управления энергией (EMS), а также систем противопожарной защиты и контроля температуры.
🔹
Батареи отвечают за хранение энергии;
🔹
ПКС обеспечивает двунаправленное преобразование переменного тока в постоянный;
🔹
Система скорой медицинской помощи выполняет интеллектуальное планирование, автоматически разрабатывая стратегии зарядки и разрядки на основе цен на электроэнергию, солнечного света и нагрузки;
🔹
Системы контроля температуры и противопожарной защиты обеспечить долгосрочную безопасную эксплуатацию всей системы.
Простое увеличение емкости батарей без надежной системы управления не только не позволяет в полной мере реализовать потенциал хранения энергии, но и создает угрозу безопасности.
Заключение
«Фотовольтаика и ветроэнергетика решают вопрос о том, „откуда берется энергия“, а системы хранения энергии — о том, „когда использовать энергию и как использовать ее стабильно“».
Без систем хранения энергии новые источники энергии представляют собой лишь непостоянные природные источники энергии; с системами хранения энергии ветровая и солнечная энергия действительно становятся надежными основными источниками энергии. От крупномасштабных ветровых и солнечных электростанций и подключенных к сети электростанций с системами хранения энергии до промышленных и коммерческих проектов по хранению солнечной энергии и бытовых систем хранения энергии, системы хранения энергии меняют всю логику работы энергетики и становятся незаменимым элементом в новой энергетической эре.