"BITCOIN" в энергетике - системы хранения энергии (ESS)
Коммерческие системы хранения энергии (ESS) на основе аккумуляторов стали доступны для бизнеса и населения только за последние несколько лет. Но уже очевидно, что они изменят парадигму выработки, хранения и потребления электричества.
БЫСТРЫЙ ПРОГРЕСС ЗА ПОСЛЕДНИЕ ГОДЫ
Когда мне было 15 лет, а вокруг был СССР, я, как и все подростки, интересовался техникой, читал все подряд. Мне тогда попала в руки одна научно-популярная книга – именно на тему систем хранения энергии.
Ее автор, помню, рассказал о проблеме неравномерного потребления электроэнергии, о существовавших в то время технических решениях (таких, как гидроаккумулирующие электростанции), а также о необычных и перспективных решениях (гравитационных накопителях).
Сам автор книги, кстати, склонялся к идее запасать энергию в огромных маховиках, раскручивая их до колоссальной скорости. Но мне запомнилось другое. То, как он пренебрежительно отозвался об идее накапливать электричество в гигантских аккумуляторах. Мол, это экономически невыгодно, такой аккумулятор будет стоить столько, что никогда не окупится. Да и потеряет свои качества достаточно быстро.
Действительно, тогда (в конце 1980-х) аккумуляторы как экономически эффективные накопители электроэнергии даже не рассматривались. Более того, не рассматривались еще долгое время после этого. Вспомните: тема доступных потребителям электромобилей стала актуальной только десять лет назад. Ведь электромобиль, по большому счету, это средних размеров накопитель энергии на колесах.
Тогда же стали популярны и домашние накопители энергии, способные питать бытовую технику и компьютеры от нескольких часов до суток. А почти сразу – что закономерно – на рынок вышли и промышленные накопители энергии (ESS) на основе современных аккумуляторов.
ЧТО ТАКОЕ СОВРЕМЕННАЯ УСТАНОВКА ХРАНЕНИЯ ЭНЕРГИИ
Говоря очень упрощенно, это просто большой аккумулятор (точнее блок из множества аккумуляторов), укомплектованный разным электрическим и электронным оборудованием для подключения и стабильной работы в энергосети. Чаще всего
используются литий-ионные аккумуляторы, но возможные варианты – в зависимости от конкретного производителя. В общем, получается своего рода большая «батарейка» для решения разнообразных бизнес-задач. Аккумуляторные системы хранения энергии обеспечивают большое количество регулируемой мощности за очень короткое время отклика.
Современные системы накопления энергии обычно производятся в виде модулей, что позволяет быстро монтировать систему в любых местах, а при необходимости оперативно наращивать ее мощность. Здесь обычно используются 10/20/40 футовые контейнеры, размер подбирается в зависимости от сохраняемой мощности.
В состав стандартной системы накопления энергии промышленного уровня входят:
- инверторные модули (PCS);
- аккумуляторные модули;
- система управления с программируемым логическим контроллером (PLC) и панелью оператора. Контроллер управляет работой всей системы модуля и осуществляет обмен данными с внешней сетью;
- шкаф коммутации и распределения. Зарядка и разрядка батарей производится по команде от инвертора, через контроллер, коммутация силовых цепей осуществляется в шкафу коммутации и распределения;
- система охлаждения и пожаротушения.
В ЧЕМ ВЫГОДА?
И в Украине, и в других странах есть ряд проблем с неравномерной (иногда очень неравномерной) ценой на электроэнергию в разное время суток. Прежде всего, из-за особенностей «базовой» генерации (такой, как АЭС) стоимость киловатт-часа днем в будни (то есть в период пикового потребления) намного выше (иногда в разы), чем ночью и в выходные.
Среди других проблем в нашей стране – нестабильность частоты и напряжения, аварийные отключения электричества, необходимость подключать разные источники энергии (как традиционные, так и восстановительные), нестабильность спроса на энергию в течение рабочего дня (например, бизнес-процессы останавливают - ся во время воздушной тревоги).
Современные системы накопления и хранения энергии решают следующие задачи:
Переключение нагрузки (Peak Shifting) – метод управления электроэнергией, который перемещает спрос на нагрузку с часов пик на непиковые часы дня. Иначе говоря, это перераспределение нагрузки с выгодой как для конечных пользователей, так и для операторов сети. Переключение нагрузки означает перенос потребления электроэнергии на другой интервал времени, причем общее потребление остается постоянным.
Промышленные и коммерческие пользователи, имеющие аккумуляторную Установку Сохранения Энергии, могут извлечь выгоду из Peak Shifting, не изменяя своих привычных бизнес-процессов. Например, производство может сократить свои расходы на электроэнергию, заряжая ESS ночью (т.е. в непечные часы) и использовать накопленную энергию в течение дня, когда цена на электроэнергию является самой высокой.
Снижение пиковых нагрузок (Peak Shaving) – стратегия, позволяющая избежать платы за пиковое потребление в электросети. Пики нагрузки возникают, когда предприятия в определенное время потребляют гораздо больше электроэнергии. Расходы электроэнергии растут, даже если эти всплески происходят нечасто. Это связано с тем, что у промышленных и коммерческих потребителей расходы на оплату сети состоят из платы за спрос и мощность. С помощью Установки Хранения Энергии компании могут «ограничить» эти пиковые нагрузки, получая необходимую энергию из аккумулятора во время пиковых фаз.
Стабилизация частоты (Frequency Stabilization) – это балансировка отклонений частоты через дисбаланс между генерацией и потреблением (управление активной мощностью). В электросетях используется частота 50 герц, которую операторы системы передачи должны постоянно поддерживать с небольшим допуском на отклонение.
Но периодически возникают разногласия между производством и потреблением электроэнергии, что приводит к увеличению или уменьшению частоты. Системы Хранение Энергии можно использовать для стабилизации частоты сети, поскольку батареи могут реагировать на изменения частоты в течение нескольких секунд.
Арбитражные операции / дневная торговля (Energy Arbitrage / Daytraiding) – арбитраж на рынке электроэнергии, который возможен благодаря тому, что электрическая генерация и энергопотребление неравномерны в течение суток, из-за чего биржевые цены на электричество могут сильно колебаться. Такой бизнес предполагает накопление электроэнергии в аккумуляторной системе хранения, когда цена на нее низкая. Когда цена растет, накопленная электроэнергия из системы хранения продается в сеть.
Владелец мощного накопителя энергии может покупать у генерирующих компаний электроэнергию
ночью и продавать ее потребителям днем. Рентабельность такого бизнеса – от 30% до 100%, в зависимости от страны и ситуации на рынке.
Интеграция различных источников энергии (Hybrid Applications) – различные источники энергии (ветряные генераторы, фотоэлектрические системы, топливные элементы, дизель-генераторы, аккумуляторные системы хранения энергии и т.п.) могут быть подключены к одной сети. Такая концепция в последнее время становится все популярнее в Украине.
В этом случае ESS используется для обеспечения непрерывного электропитания и избежать провалов напряжения. Благодаря этому повышается общая эффективность системы и становится возможной эффективная системная интеграция. Гибридная система может быть подключена к сети или в автономном режиме. Резервное питание (Uninterruptible power supply): Установка Сохранения Энергии обеспечивает резервное питание для электрооборудования, производственных объектов, больниц и т.д. в случае сбоев электроснабжения, таких как перебои в подаче электроэнергии, «веерные отключения» или провалы напряжения. В этом случае ESS постоянно контролирует входящее напряжение от сети. При необходимости она в течение нескольких миллисекунд переключается на аварийное питание.
ОПТИМАЛЬНЫЕ РЕШЕНИЯ ДЛЯ УКРАИНЫ
Сегодня среди потребителей ESS во всем мире все популярнее становится бренд Narada, который уже завоевал признание среди профессионалов в разных странах мира. Компания Narada производит и устанавливает системы энергосбережения с литиевыми батареями, которые очень популярны у владельцев солнечных и ветровых электростанций.
Narada обладает всеми основными технологиями производства литиевых аккумуляторов. Одно из решений включает в использование контроля расстояния между графитовыми слоями и технологии перекачки лития для решения проблем со стабильностью цикла и безопасностью пополнения лития.
В отличие от других производителей, Narada избрала технологический процесс «укладки» литиевых батарей из соображений безопасности и увеличения срока службы, а не обычный процесс намотки, появившийся 20 лет назад. Процесс «укладки» обеспечивает более высокую плотность энергии по сравнению с процессом намотки. Более того, при расширении и сжатии электродные пластины остаются плоскими, обеспечивая равномерное распределение напряжения без проблемы концентрации напряжения в изогнутых углах, что делает его более безопасным в использовании. Кроме того, с внедрением нового поколения высокоскоростного оборудования для «укладки» производственная эффективность этого процесса приближается к эффективности традиционного процесса намотки.
На мировых рынках Narada сотрудничает с крупными энергетическими группами и энергетическими компаниями в Европе, США и Азиатско-Тихоокеанском регионе. Ее устройства для хранения энергии применяются в различных сценариях использования и в разных областях, как на стороне поставщика электроэнергии, так и на стороне пользователя. Сегодня накопители Narada уже доступны и в Украине – их снабжает компания Stream Power. Наши потребители также могут оценить все преимущества такой «батарейки», которая решает проблемы энергообеспечения бизнеса. И вот хороший пример: в апреле этого года ООО СТРИМПАУЕР привезло в Украину первую в нашей стране коммерческую установку хранения энергии в формате для малого бизнеса. Ее характеристики – 100кВт/211кВт*ч. Теперь современные и высокоэффективные ESS доступны и в Украине для всех категорий потребителей.
