Комерційні та промислові системи накопичення енергії: практичний посібник для бізнесу

Для заводу, складу, комерційної будівлі, ферми чи зарядної станції для електромобілів встановлення акумуляторних батарей рідко зводиться лише до купівлі достатньої кількості кіловат-годин.

Справжні питання більш практичні: скільки енергії потрібно об'єкту? Що спричиняє зростання рахунку за електроенергію? Чи слід заряджати акумулятор від сонячної енергії, мережі чи від обох? Як довго він повинен розряджатися? І чи виправдає очікувана економія інвестиції?

Комерційна та промислова система накопичення енергії (C&I ESS) розроблена з урахуванням цих експлуатаційних вимог. Вона накопичує електроенергію, коли вона доступна або дешевша, і постачає її, коли об'єкт може використовувати цю накопичену енергію більш ефективно.

Для компаній, які оцінюють акумуляторні системи зберігання даних C&I, розуміння застосування має бути першим кроком до вибору акумулятора.

Що таке система накопичення енергії C&I?

Система накопичення енергії C&I — це система на основі акумуляторів, яка використовується комерційними та промисловими споживачами електроенергії для керування часом і способом споживання електроенергії.

Типова система включає:

• Акумуляторні модулі або стійки
• Система керування акумуляторами (BMS)
• Система перетворення енергії (PCS)
• Система енергоменеджменту (СЕМ)
• Термічний менеджмент
• Виявлення та захист від пожежі
• Електророзподільне та захисне обладнання

Залежно від проекту, ці компоненти можуть бути інтегровані в одну зовнішню шафу, встановлені як кілька модульних шаф або сконфігуровані як контейнерний BESS.

Важлива відмінність полягає в тому, що енергетична ємність та потужність – це не одне й те саме.

Акумулятор ємністю 200 кВт·год показує, скільки енергії він може зберігати. PCS потужністю 100 кВт показує, як швидко приблизно можна отримати цю енергію за номінальних робочих умов.

Ця відмінність стає важливою при визначенні розміру системи для реального об'єкта.

Чому підприємства встановлюють акумуляторні накопичувачі?

Бізнес-кейс значно відрізняється від одного проекту до іншого.

Для однієї фабрики метою може бути зниження пікового навантаження. Інша може мати велику фотоелектричну панель на даху та бажати використовувати більше власної сонячної енергії. Об'єкт з нестабільною мережею може надавати набагато більше значення резервному джерелу живлення, ніж арбітражу цін на електроенергію.

Більшість проектів C&I побудовані навколо однієї або кількох із чотирьох цілей.

Пікове гоління

Промислове обладнання може створювати короткочасні періоди високого навантаження на електроенергію. Якщо тариф на електроенергію включає плату за споживання, ці піки можуть мати непропорційний вплив на щомісячний рахунок.

Акумулятор може розряджатися протягом цих періодів, щоб зменшити навантаження на мережу.

Управління енергією за часом використання

Там, де ціни на електроенергію змінюються залежно від часу доби, система може заряджатися в періоди з нижчою ціною та розряджатися, коли електроенергія дорожча.

Економіка залежить від місцевого тарифу, ефективності акумулятора, операційної стратегії та деградації, а не просто від різниці між двома цінами на електроенергію.

Сонячне власне споживання енергії

Підприємство може виробляти більше сонячної електроенергії опівдні, ніж воно може спожити в цей момент.

Замість експорту чи скорочення надлишку, акумулятор може зберігати його частину для подальшого використання.

Це особливо актуально для об'єктів, споживання електроенергії яких триває до вечора.

Резервне копіювання та енергетична стійкість

Акумуляторні батареї також можуть підтримувати критичні навантаження у разі перебоїв з електроживленням.

Однак система, розроблена переважно для зменшення пікових навантажень, не є автоматично адекватною резервною системою. Проекти резервного копіювання повинні враховувати потужність критичного навантаження, необхідну автономію, архітектуру комутації, можливості інвертора та доступну ємність акумулятора у разі відключення.

Як ви визначаєте розмір Комерційне зберігання акумуляторів Система?

Немає стандартного розміру акумулятора для заводу чи комерційної будівлі.

Два об'єкти з однаковим річним споживанням електроенергії можуть потребувати абсолютно різних систем, оскільки їхні профілі навантаження відрізняються.

Оцінка проекту зазвичай повинна розглядати:

Пікове навантаження (кВт) : Наскільки високо піднімається навантаження на об'єкт?

Споживання енергії (кВт·год) : Скільки електроенергії споживається протягом цільового періоду?

Профіль навантаження : Коли виникають піки і як довго вони тривають?

Сонячна генерація : Якщо встановлено фотоелектричні панелі, скільки надлишкової генерації доступно для заряджання?

Тариф на електроенергію : Чи існують плата за попит, пікові/непікові тарифи або обмеження експорту?

Вимога резервного копіювання : Які навантаження повинні продовжувати працювати і як довго?

Розглянемо спрощений приклад.

Якщо об'єкт хоче зменшити споживання електроенергії з мережі приблизно на 100 кВт протягом двох годин, теоретична потреба в енергії становить:

100 кВт × 2 години = 200 кВт·год

Але одразу вказати акумулятор на 200 кВт·год було б надмірним спрощенням.

Інженерний розрахунок також повинен враховувати корисну глибину розряду, втрати при перетворенні, робочий резерв, деградацію акумулятора, умови навколишнього середовища та необхідну швидкість заряду/розряду.

Ось чому підбір розмірів C&I BESS має починатися з даних про об'єкт, а не з каталогу продукції.

100 кВт·год, 200 кВт·год або 500 кВт·год: що змінюється?

Ємність зазвичай збільшується з масштабом та тривалістю застосування, але немає чіткого зв'язку між розміром бізнесу та ємністю акумулятора.

Менший комерційний об'єкт може використовувати десятки кіловат-годин для власного споживання сонячної енергії або короткочасного резервного живлення.

Системи потужністю близько 100–200 кВт·год можуть обслуговувати такі сфери застосування, як невеликі фабрики, ферми, комерційні об'єкти, майстерні або для підтримки зарядки електромобілів, залежно від їх фактичного навантаження.

Кілька сотень кіловат-годин може знадобитися там, де об'єкт має більші піки попиту, довші періоди розрядки або більшу генерацію сонячної енергії.

Як тільки проекти переходять до масштабу МВт·год, архітектура системи, планування майданчика, управління температурним режимом, підключення до мережі, пожежна безпека та засоби контролю на рівні проекту стають дедалі важливішими.

Отже, правильне питання не таке:

«Який розмір акумулятора потрібен моїй фабриці?»

Це:

«Який профіль потужності та енергії має підтримувати акумулятор?»

Повітряне охолодження чи рідинне охолодження?

Термічний менеджмент – ще одне важливе рішення щодо проектування BESS C&I.

Системи з повітряним охолодженням використовують контрольований потік повітря для відведення тепла від акумуляторних модулів. Вони можуть пропонувати відносно просту архітектуру та підходять для багатьох малих та середніх установок C&I.

Системи з рідинним охолодженням циркулюють охолоджувальну рідину через систему терморегуляції акумулятора. Це дозволяє ретельніше контролювати температуру та стає дедалі актуальнішим для систем з вищою щільністю енергії та застосувань, що передбачають складні умови експлуатації.

Жодну технологію не слід вибирати з однієї специфікації.

Інженери-проєктори повинні враховувати температуру навколишнього середовища, ємність системи, режим зарядки/розрядки, умови встановлення, вимоги до технічного обслуговування, розмір та очікуваний термін служби.

Що має оцінити бізнес перед придбанням C&I BESS?

Порівняння цін виключно за ціною $/кВт·год може приховати важливі відмінності між системами.

Для закупівель проекту оцініть щонайменше:

• Корисна, а не номінальна ємність акумулятора
• Безперервна та пікова потужність PCS
• Хімічний склад акумулятора та характеристики елементів
• Умови випробувань на тривалий термін служби
• Функціональність BMS та EMS
• Архітектура зв'язку змінного/постійного струму
• Сумісність фотоелектричних систем та мереж
• Діапазон робочих температур
• Термічний менеджмент
• Вогнезахист
• Клас захисту корпусу/IP
• Застосовувані сертифікати
• Гарантійні умови
• Дистанційний моніторинг
• Запасні частини та технічна підтримка
• Обов'язки з введення в експлуатацію

Найнижча початкова ціна обладнання не обов'язково призводить до найнижчої вартості життєвого циклу.

Де використовуються системи накопичення енергії C&I?

Комерційні та промислові акумуляторні накопичувачі все частіше використовуються в різних середовищах навантаження.

Виробничі підприємства використовують BESS для управління піковим навантаженням, інтеграції сонячної енергії та забезпечення стійкості виробництва.

Склади та логістичні центри можуть поєднувати сонячні панелі на даху з інфраструктурою для зберігання енергії в акумуляторах та заряджання електромобілів.

Ферми та сільськогосподарські об'єкти можуть використовувати акумулятори разом із фотоелектричними системами для підтримки насосів, холодильного обладнання, технологічного обладнання або місць зі слабкішим підключенням до мережі.

Готелі та комерційні будівлі можуть перерозподілити споживання енергії та підтримувати вибрані критичні навантаження.

Зарядні станції для електромобілів можуть використовувати акумуляторні батареї для зменшення миттєвого навантаження на мережу, коли потужність зарядки перевищує практичну ємність існуючого з'єднання.

Промислові парки та мікромережі можуть розгортати кілька акумуляторних шаф або систем масштабу МВт·год як частину ширшої архітектури управління енергією.

Технологія може бути схожою в цих проектах, але стратегія контролю рідко така.

Що визначає рентабельність інвестицій у проект C&I акумуляторів?

Ємність акумулятора сама по собі не визначає економічну доцільність проекту.

Фінансовий результат залежить від таких факторів, як:

• Місцеві тарифи на електроенергію
• Структура попиту та плати
• Щоденна частота їзди на велосипеді
• Профіль сонячної генерації
• Використання батареї
• Ефективність туди й назад
• Деградація
• Вартість фінансування
• Технічне обслуговування
• Доступні стимули
• Значення, призначене захисту від відключень

Проєкт, який використовується лише кілька разів на рік для резервного копіювання, має зовсім інший профіль доходу або заощаджень, ніж система, яка щодня циклічно перемикається для зменшення пікового навантаження та власного споживання сонячної енергії.

З цієї причини аналіз рентабельності інвестицій повинен використовувати фактичні дані інтервального завантаження сайту, де це можливо.

Від даних про навантаження до банківсько вигідного проекту накопичення енергії

Проект комерційного накопичення енергії зазвичай слід починати з даних про електроенергію, а не з вибору обладнання.

Практична послідовність така:

Аналіз навантаження → визначення застосування → визначення потужності та ємності → архітектура системи → вибір обладнання → перевірка безпеки та відповідності → встановлення → введення в експлуатацію → оптимізація експлуатації.

Цей процес також пояснює, чому дві системи потужністю 200 кВт·год можуть мати дуже різні конфігурації та вартість проекту.

Акумулятор — це лише одна частина готового накопичувача енергії.

Зберігання енергії C&I Рішення від GSL Energy

GSL Energy розробляє комерційні та промислові системи акумуляторного накопичення енергії для застосувань, починаючи від невеликих розподілених установок і закінчуючи проектами масштабу МВт·год.

Портфоліо включає високовольтні акумуляторні системи, універсальні шафи C&I, системи BESS з повітряним та рідинним охолодженням, а також більші модульні або контейнерні конфігурації.

Для оцінки проекту конфігурацію системи можна узгодити з профілем навантаження на об'єкті, генерацією сонячної енергії, умовами мережі, необхідною стратегією експлуатації та вимогами до розширення.

Для компаній, які оцінюють проект накопичення енергії C&I, надання останніх рахунків за електроенергію, даних про інтервальне навантаження, існуючої або планованої потужності фотоелектричних систем, вимог до критичного навантаження та доступного місця для встановлення може значно збільшити точність початкового визначення розміру системи.