Акумулятор потужністю 1 МВт·год не обов'язково є BESS потужністю 1 МВт.

Ця відмінність звучить просто, але вона має суттєвий вплив на те, як працює система накопичення енергії в акумуляторах, і чи має вона фінансовий сенс для проекту.

Розглянемо три системи з однаковою ємністю акумулятора 1 МВт·год:

Усі три зберігають приблизно однакову кількість енергії. Різниця полягає в тому, як швидко ця енергія може бути доставлена.

Для заводу, який намагається зменшити короткий пік попиту вдень, правильна відповідь може дуже відрізнятися від сонячного проекту, якому потрібно перенести кілька годин денної генерації на вечір.

Що означає тривалість BESS?

Тривалість BESS приблизно описує, як довго система накопичення енергії акумулятора може розряджатися при номінальній потужності, перш ніж доступна накопичена енергія буде вичерпана.

На базовому рівні:

Наприклад:

261 кВт·год ÷ 125 кВт = 2,09 години

Спрощено кажучи, система потужністю 125 кВт / 261 кВт⋅год забезпечує приблизно двогодинний автономний енергоспоживання.

Реальна експлуатація більш тонка. Корисна енергія, межі стану заряду, ефективність системи, температура, деградація акумулятора, допоміжне споживання та стратегія експлуатації – все це може впливати на фактичний час розряду.

Тим не менш, співвідношення енергії до потужності є одним з перших показників, які варто перевірити під час порівняння конфігурацій BESS.

кВт та кВт⋅год не взаємозамінні

Це одна з найважливіших відмінностей у накопиченні енергії.

кВт вимірює потужність.

Він показує, яку потужність система може видавати в певний момент.

кВт⋅год вимірює енергію.

Він показує, скільки енергії акумулятор може зберігати та віддавати з часом.

Припустимо, що на об'єкті спостерігається пік попиту на 400 кВт.

Акумулятор потужністю 100 кВт / 400 кВт⋅год має достатньо енергії для чотирьох годин роботи при номінальній потужності, але він не може самостійно компенсувати миттєвий пік у 400 кВт, оскільки його вихідна потужність обмежена 100 кВт.

BESS потужністю 400 кВт / 400 кВт·год може видавати набагато більше потужності, але лише протягом приблизно однієї години при повній номінальній потужності.

Жодна з систем не є автоматично кращою. Вони вирішують різні проблеми.

Що таке 1-годинний BESS?

Одногодинний BESS має приблизно таку ж числову енергетичну ємність у кВт·год, як і його номінальна потужність у кВт.

Наприклад:

• 500 кВт / 500 кВт·год
• 1 МВт / 1 МВт·год
• 2 МВт / 2 МВт·год

Ці системи розроблені для забезпечення відносно високої потужності протягом коротшого періоду часу.

Одногодинна конфігурація може мати сенс, коли проєкту потрібно реагувати на короткочасні події попиту, а не забезпечувати кілька годин безперервного енергопостачання.

Потенційні застосування включають короткі періоди згладжування пікового навантаження, підтримку потужності, певні мережеві послуги, згладжування відновлюваних джерел енергії та застосування, де висока потужність розряду важливіша за тривалу тривалість розряду.

Однак для проектів C&I не слід вибирати акумулятор з годинною автономністю лише тому, що він потребує меншої енергетичної ємності, ніж система з більш тривалим терміном служби.

Перше питання полягає в тому, як довго триватиме фактичний пік активності сайту.

Що таке 2-годинний BESS?

Двогодинний BESS зазвичай має приблизно вдвічі більшу енергетичну ємність, ніж його номінальна потужність.

Приклади включають:

• 100 кВт / 200 кВт·год
• 500 кВт / 1 МВт·год
• 1 МВт / 2 МВт·год

Двогодинні конфігурації особливо актуальні для комерційного та промислового накопичення енергії, оскільки багато застосувань C&I вимагають балансу між потужністю та тривалістю розряду.

Типові випадки використання можуть включати:

• Пікове гоління
• Зміна енергії залежно від часу використання
• Власне споживання сонячної енергії
• Управління попитом
• Короткострокові та середньострокові періоди резервного копіювання
• Комерційні мікромережі
• Управління навантаженням зарядки електромобілів

Розглянемо об'єкт із сонячними панелями на даху та тарифом на електроенергію, який дорожчає між пізнім післяобіддям та раннім вечором.

Замість того, щоб експортувати надлишок сонячної енергії опівдні, BESS може заряджатися від фотоелектричних панелей та розряджатися пізніше, коли електроенергія з мережі стає дорожчою.

Якщо цей період високої цінності триває близько двох годин, правильно підібрана двогодинна система може запропонувати кращий варіант, ніж одно- або чотиригодинна конфігурація.

Що таке 4-годинний BESS?

4-годинна система накопичує енергію приблизно в чотири рази більшу за свою номінальну потужність.

Наприклад:

• 250 кВт / 1 МВт·год
• 500 кВт / 2 МВт·год
• 1 МВт / 4 МВт·год

Чотиригодинне зберігання стає більш актуальним, коли метою є переміщення більшої кількості енергії протягом тривалішого періоду.

Потенційні застосування включають триваліший перехід на сонячну енергію, тривалі пікові періоди, інтеграцію відновлюваних джерел енергії, мікромережі, застосування, орієнтовані на потужність, та певні проекти комунального господарства.

Уявіть собі сонячну електростанцію, яка виробляє значний надлишок електроенергії між 11:00 та 15:00, тоді як місцевий попит зростає між 17:00 та 21:00.

Більш тривалий BESS може зберігати частину денної генерації та переносити її на вечір.

1-годинний проти 2-годинного проти 4-годинного BESS

Чи завжди BESS тривалішої дії кращий?

Ні.

Більша ємність акумулятора може забезпечити довший час розряду, але ця додаткова ємність повинна створювати достатню експлуатаційну або фінансову цінність, щоб виправдати себе.

Перехід з двогодинної на чотиригодинну систему може вплинути на:

• Капітальні витрати на акумулятор
• Кількість шафи або контейнера
• Площа ділянки
• Доставка та обробка
• Вимоги до терморегуляції
• Електротехнічна інфраструктура
• Встановлення
• Технічне обслуговування
• Довгострокова стратегія аугментації

Мета не полягає в максимізації терміну зберігання.

Приклад з реального світу: 125 кВт / 261 кВт·год

Розглянемо комерційну систему накопичення енергії на акумуляторах потужністю 125 кВт / 261 кВт⋅год .

Це ставить систему приблизно в двогодинну категорію на рівні паспортної таблички.

Така конфігурація може бути актуальною для об'єктів кондиціонування та розподілу, що потребують таких застосувань, як власне споживання сонячної енергії, зменшення пікових навантажень, перемикання часу використання, управління комерційним навантаженням та резервна підтримка.

Фактичний термін використання залежить від таких факторів, як:

• Дозволений період заряджання
• Глибина розряду
• PCS та ефективність акумулятора
• Допоміжні навантаження
• Робоча температура
• Стан акумулятора
• Стратегія контролю
• Необхідна резервна потужність

Почніть з профілю навантаження, а не з каталогу акумуляторів

Одним із найкорисніших вхідних даних для комерційного проекту BESS є дані про історичне навантаження на об'єкті.

В ідеалі, інженери проекту повинні переглядати дані з 15-хвилинним інтервалом , а не покладатися лише на щомісячні рахунки за електроенергію.

Щомісячне споживання показує, скільки електроенергії було використано. Воно не чітко показує, коли було найбільше навантаження або як довго воно тривало.

Корисна попередня оцінка повинна враховувати:

• 15-хвилинний або погодинний профіль навантаження
• Пікове навантаження в кВт
• Тривалість пікового навантаження
• Тариф на електроенергію
• Періоди використання
• Існуючі або плановані потужності фотоелектричних систем
• Крива генерації фотоелектричних систем
• Обмеження імпорту/експорту мережі
• Критичні навантаження
• Необхідна тривалість резервного копіювання
• Доступний простір для встановлення
• Очікуване зростання навантаження в майбутньому

Тривалість BESS для зменшення піків

Пікове гоління – гарний приклад того, чому важлива тривалість.

Припустимо, що завод зазвичай працює на потужності близько 600 кВт, але досягає 900 кВт між 14:00 та 16:00.

Якщо метою є утримання попиту в мережі нижче 700 кВт, BESS, можливо, доведеться забезпечувати приблизно 200 кВт протягом більшої частини цього періоду.

Це не означає, що проєкту слід негайно придбати акумулятор потужністю 200 кВт / 400 кВт·год.

Інженерам все ще потрібно враховувати корисний діапазон заряду (SOC), ефективність, деградацію, запас ємності та коливання фактичної кривої навантаження.

Тривалість BESS для зміни сонячної енергії

Сонячна енергія плюс накопичення енергії вимагає іншого аналізу.

Інженерам потрібно порівняти криву генерації фотоелектричної енергії з кривою споживання на об'єкті.

Ключові питання включають:

• Скільки є надлишку сонячної енергії?
• Коли виникає цей надлишок?
• Коли накопичена електроенергія буде найбільш цінною?

Якщо комерційна будівля виробляє 600 кВт⋅год надлишкової сонячної електроенергії близько полудня, але їй потрібно перевести лише 300 кВт⋅год на двогодинний вечірній тарифний період, встановлення кількох годин додаткового накопичення може не покращити економічну ефективність проекту.

З іншого боку, віддалена мікромережа, яка повинна працювати протягом кількох годин після заходу сонця, може потребувати значно довшого періоду зберігання.

А як щодо резервного живлення?

Проекти резервного копіювання вводять ще одну змінну: критичне навантаження.

Об'єкт може мати підключення до мережі потужністю 1 МВт, але лише 200 кВт справді критично важливого обладнання.

Замість того, щоб розраховувати розмір акумулятора з урахуванням усього навантаження об'єкта, інженери можуть визначити навантаження, які повинні залишатися працездатними під час відключення.

Якщо критичні навантаження мають середнє значення 150 кВт, а цільовий показник — чотири години резервного живлення:

Чому тривалість BESS змінюється протягом життєвого циклу проекту

Акумулятор, встановлений сьогодні, не збереже точно таку ж корисну ємність протягом усього терміну служби.

Літій-іонні акумулятори поступово втрачають ємність як через календарне старіння, так і через циклічну розрядку/розрядку.

Тому довгострокове проектування BESS повинно враховувати:

• Початкова життєздатність
• Очікуваний щорічний цикл
• Глибина розряду
• Робоча температура
• Деградація клітин
• Вимога до ємності наприкінці терміну служби
• Гарантійні умови
• Можливе майбутнє збільшення

Як вибрати правильну тривалість BESS

1. Скільки енергії потрібно?

Визначте максимальну потужність (кВт), яку акумулятор повинен видавати або споживати.

2. Як довго потрібна ця потужність?

Вивчіть фактичний піковий період, тариф, період перемикання сонячної енергії або резервний період.

3. Скільки корисної енергії потрібно?

Розрахуйте необхідну потужність (кВт·год), враховуючи робочий діапазон заряду (SOC) та втрати системи.

4. Що система все ще повинна вміти робити через багато років?

Враховуйте деградацію, гарантійні вимоги та майбутні умови на місці.

Остаточний висновок

BESS не слід визначати лише кВт⋅год.

Системи потужністю 1 МВт / 1 МВт·год , 500 кВт / 1 МВт·год та 250 кВт / 1 МВт·год містять приблизно однакову кількість накопиченої енергії, але вони розроблені для дуже різних умов експлуатації.

Для комерційних та промислових проектів правильний термін зберігання залежить від того, коли потрібна енергія, скільки потрібно потужності, як довго триває ця потреба та яку економічну чи експлуатаційну проблему система має вирішити.

Часті запитання