Як вибрати комерційну систему акумуляторного зберігання енергії потужністю 50–250 кВт·год

Комерційні проекти акумуляторних накопичувачів потужністю від 50 кВт·год до 250 кВт·год займають важливе місце в середній зоні. Вони занадто великі, щоб розглядатися як житлові акумуляторні системи, але зазвичай не вимагають складності багатомегаватного проекту BESS. Це робить цей сегмент особливо актуальним для установників сонячних батарей, підрядників з енергопостачання, будівництва та будівництва (EPC), дистриб'юторів та комерційних користувачів енергії, що обслуговують невеликі заводи, готелі, склади, ферми, зарядні станції для електромобілів, торговельні об'єкти та інші підприємства легкої промисловості.

Складність полягає в тому, що багато проектів досі починаються з неправильного питання: «Чи варто мені обрати акумулятор на 100 кВт⋅год чи 200 кВт⋅год?» Ємність має значення, але про це слід поставити пізніше. Перші питання: скільки енергії потрібно об'єкту, як довго потрібна ця потужність, що очікується від акумулятора та чи потрібно системі також працювати з сонячними фотоелектричними системами, критичними навантаженнями, зарядними пристроями для електромобілів, генератором або обмеженим підключенням до мережі.

Тому слід вибирати комерційну систему акумуляторного зберігання достатнього розміру, враховуючи співвідношення між потужністю, енергією, тривалістю роботи та застосуванням. Акумулятор ємністю 100 кВт·год може чудово підійти для одного проекту та абсолютно не підійти для іншого, навіть якщо обидва об'єкти мають однакове річне споживання електроенергії.

Почніть із завантаження сайту та бізнес-цілі

Найнадійніший спосіб визначити розмір невеликої комерційної батареї BESS – це почати з профілю навантаження, а не з каталогу акумуляторів.

Комерційні об'єкти рідко споживають електроенергію з постійною швидкістю. Невеликий завод може працювати на потужності 30–40 кВт протягом більшої частини дня, але короткочасно зростати до 80 кВт, коли кілька машин працюють одночасно. Готель може мати відносно низьке денне споживання та набагато вище вечірнє споживання. Зарядна станція для електромобілів може відчувати короткі, але потужні сплески попиту. Склад із сонячними панелями на даху може мати значний надлишок генерації опівдні, але все ще значно споживати електроенергію з мережі після заходу сонця.

Ці закономірності важливі, оскільки один і той самий акумулятор ємністю 100 кВт·год можна використовувати для кількох дуже різних цілей. Він може покривати короткий пік 50 кВт протягом двох годин, переносити полуденну сонячну енергію на вечір, резервувати енергію для критично важливих резервних навантажень або підтримувати об'єкт, підключення до мережі якого тимчасово недостатнє для його експлуатаційних потреб.

З цієї причини постачальник акумуляторів або EPC повинні спочатку визначити основну операційну мету проекту. У більшості проектів потужністю 50–250 кВт·год це зазвичай означає одне або декілька з наступного: збільшення власного споживання сонячної енергії, зниження пікового навантаження, перерозподіл енергії між тарифними періодами, забезпечення резервного живлення, підтримка заряджання електромобілів або допомога в роботі об'єкта в умовах обмеженого підключення до мережі.

Як тільки мета зрозуміла, співвідношення між кВт та кВт⋅год стає набагато легшим для розуміння.

кВт визначає, яку потужність BESS може видавати одночасно.

кВт⋅год визначає, як довго ця потужність може підтримуватися.

Простий розрахунок на першому етапі виглядає так:

Необхідна потужність BESS ≈ Навантаження або розрив потужності, який має бути підтриманий

Необхідна енергія батареї ≈ Необхідна потужність × Необхідна тривалість

Якщо об'єкту потрібно 50 кВт додаткової потужності протягом двох годин, теоретична потреба в енергії становить близько 100 кВт·год. Якщо та сама потреба в 50 кВт триває протягом чотирьох годин, потреба зростає до 200 кВт·год.

Ось чому ємність акумулятора ніколи не слід вибирати незалежно від потужності PCS та фактичного часу роботи.

Як системи потужністю 50–250 кВт·год підходять для різних комерційних проектів

Немає чіткого правила, яке б стверджувало, що ресторану потрібно 60 кВт·год, готелю — 100 кВт·год, а заводу — 200 кВт·год. Однак на практиці деякі корисні закономірності все ж таки спостерігаються в невеликих комерційних та легкопромислових проектах.

Системи в діапазоні 50–60 кВт·год часто підходять для невеликих підприємств, метою яких є переважно власне споживання сонячної енергії, короткочасне подолання пікового навантаження або обмежене резервне копіювання. Роздрібні магазини, клініки, невеликі офіси, ферми та майстерні можуть потрапити до цієї категорії, коли критичне або пікове навантаження залишається відносно помірним. Наприклад, об'єкту, якому потрібно приблизно 20–25 кВт підтримки протягом двох годин, може знадобитися лише близько 40–50 кВт·год корисного сховища, перш ніж враховувати резерв та втрати в системі.

Зі збільшенням комерційного навантаження діапазон 80–120 кВт·год стає поширеним кроком нагору. Така потужність часто підходить для невеликих заводів, готелів, складів та великих комерційних сонячних проектів. Вона достатньо велика, щоб підтримувати значне зменшення пікового навантаження або вечірнє використання сонячної енергії, залишаючись при цьому відносно простою в установці та експлуатації. Навантаження потужністю 50 кВт, яке необхідно підтримувати протягом двох годин, вже вказує на приблизно 100 кВт·год енергії акумулятора.

Для проектів з кількома операційними цілями діапазон 150–200 кВт·год часто є більш гнучким. Невеликий промисловий об'єкт може захотіти зменшити пікове навантаження, водночас зберігаючи критично важливе обладнання під час коротких перебоїв. Станції зарядки електромобілів може знадобитися підтримка потужності мережі під час пікових зарядок, а потім заряджати акумулятор у періоди низького навантаження. У цій частині ринку BESS більше не виконує лише одну функцію; її можна використовувати кілька разів протягом дня для різних цілей.

У верхній межі, 200–250 кВт·год починають перетинатися з повноцінними системами зберігання енергії в системах C&I. Ці системи зазвичай розглядаються для середніх комерційних будівель, готелів, сільськогосподарської переробки, невеликих промислових об'єктів, зарядних центрів та комерційних мікромереж. Якщо завод має підключення до мережі потужністю 150 кВт, але після розширення досягає 250 кВт, розрив потужності становить 100 кВт. Якщо цей стан триває протягом двох годин, теоретична потреба вже становить близько 200 кВт·год. Після врахування резервного заряду, втрат на перетворення та експлуатаційного запасу, система в діапазоні 200–250 кВт·год стає розумною конфігурацією для оцінки.

Ці діапазони є лише орієнтовними для планування. Остаточний проект системи все одно має базуватися на даних реального навантаження, корисній ємності акумулятора, обмеженнях PCS, теплових умовах та запланованій стратегії експлуатації.

Сонячна енергія, резервне копіювання, зарядка електромобілів та обмеження мережі можуть змінити розмір

Один і той самий комерційний об'єкт може вимагати дуже різної конфігурації акумуляторів залежно від того, як система буде використовуватися.

Для проекту власного споживання сонячної енергії розмір батареї слід розраховувати з урахуванням кількості корисного надлишку фотоелектричної енергії, а не загальної встановленої сонячної потужності. Комерційна сонячна батарея потужністю 300 кВтпік не виправдовує автоматично використання батареї на 300 кВт·год. Якщо об'єкт експортує лише 100–150 кВт·год надлишкової енергії в типовий день, менша система може працювати частіше та створювати кращі економічні умови, ніж надмірно потужна батарея, яка частково не використовується.

Для резервного проекту відправною точкою має бути критичне навантаження, а не загальне навантаження об'єкта. Готель може мати пікове навантаження 200 кВт, але під час відключення йому потрібно лише 60 кВт аварійного освітлення, охолодження, безпеки, мережевого обладнання, насосів та вибраних систем опалення, вентиляції та кондиціонування повітря. Якщо необхідний час резервного живлення становить дві години, базова потреба в енергії становить близько 120 кВт·год. Якщо потрібно чотири години, проект наближається до 240 кВт·год.

Для заряджання електромобілів розрив потужності часто важливіший, ніж загальна накопичена енергія. Якщо підключення до мережі може забезпечити 80 кВт, але зарядні пристрої створюють пікове навантаження в 120 кВт, акумулятору потрібно покрити різницю лише в 40 кВт протягом цього періоду. Тоді справжнє питання щодо проектування полягає в тому, як часто відбуваються ці піки зарядки та чи має акумулятор достатньо часу для перезарядки між сеансами.

Така ж логіка застосовується і до комерційних об'єктів з обмеженим доступом до мережі. Заводу може не знадобитися додаткова потужність мережі цілий день. Він може перевищувати існуюче підключення лише протягом певних періодів виробництва. У такому випадку BESS може забезпечити дефіцит, поки мережа продовжує забезпечувати базове навантаження.

Цей тип застосування стає дедалі важливішим, оскільки бізнес-кейс не обмежується економією електроенергії. Акумулятор може забезпечити роботу виробничої лінії, зарядного центру або комерційного розширення до завершення дорогої модернізації мережі.

Ось чому системи ємністю 50–250 кВт·год не слід розглядати як масштабовані побутові акумулятори. Після того, як вони використовуються для підтримки мережі, заряджання електромобілів, перемикання на сонячну енергію та резервного копіювання одночасно, системи керування та стратегія експлуатації стають такими ж важливими, як і ємність акумулятора.

Що повинні перевіряти EPC, окрім ємності акумулятора

Після того, як основні вимоги до живлення та енергії зрозумілі, наступним кроком є ​​оцінка архітектури системи.

Одним із перших рішень є те, чи має проект бути з'єднаний за змінним чи постійним струмом. Для нової установки сонячної батареї з накопиченням енергії система, з'єднана за постійним струмом, може бути привабливою, оскільки генерація фотоелектричних систем та заряджання акумуляторів є частиною архітектури постійного струму. Для існуючої комерційної сонячної системи з'єднання за змінним струмом може бути більш практичним, оскільки існуючий фотоелектричний інвертор може залишатися в роботі, поки додається окрема батарейна система захисту від перенапруги (PCS).

Універсальної відповіді немає. Правильний вибір залежить від того, чи є проєкт новим, чи модернізованим, як налаштована існуюча сонячна система, чи потрібне резервне копіювання, та як влаштована електрична система об'єкта.

Термічний менеджмент також заслуговує на більше уваги, ніж йому часто приділяють. Система потужністю 60 кВт·год, що працює один раз на день у м’якому кліматі, не має таких самих вимог, як система потужністю 200–250 кВт·год, що часто працює в жаркому промисловому середовищі. Системи з повітряним охолодженням можуть бути практичними для багатьох невеликих комерційних проектів, оскільки вони прості та економічно ефективні, тоді як рідинне охолодження стає дедалі привабливішим зі зростанням вимог до щільності енергії, інтенсивності циклів та теплової однорідності.

Також має значення середовище встановлення. Невеликі системи контролю та розподілу часто розміщуються на вулиці поруч із будівлею, на парковці, поблизу трансформаторної кімнати або всередині приміщення для обладнання. Тому перед вибором продукту слід перевірити рівень захисту IP, температуру навколишнього середовища, вологість, вплив берегової лінії, пил та висоту встановлення.

Ще одним важливим фактором є час монтажу та введення в експлуатацію. Клієнти в цьому сегменті зазвичай не очікують тривалого процесу будівництва комунальних підприємств. Вони хочуть систему, яка є попередньо інтегрованою, легкою для EPC в електропроводці, простою в введенні в експлуатацію та сумісною з існуючою електричною інфраструктурою. Це одна з причин, чому комплексні та попередньо зібрані системи C&I стають все більш поширеними на ринку потужністю 50–250 кВт·год.

Для дистриб'юторів та установників простота розгортання також впливає на бізнес-модель. Систему, яка потребує менше часу на розробку та менше робочої сили на місці, легше продавати повторно в рамках кількох комерційних проектів.

EMS та комунікація стають частиною продукту

У невеликих комерційних сховищах програмне забезпечення стає все більш важливим.

Система потужністю 100 кВт·год може бути технічно здатною правильно заряджатися та розряджатися, але чи створює вона фактичну цінність, залежить від того, коли і чому вона працює. Це рішення контролює система управління енергоспоживанням.

Для комерційного проекту системі може знадобитися координувати кілька режимів роботи протягом одного дня. Вона може заряджатися від сонячної енергії вдень, обмежувати імпорт електроенергії з мережі під час пікового навантаження, підтримувати мінімальний рівень заряду (SOC) для резервного копіювання та розряджатися знову протягом вечірнього періоду з високим тарифом.

Це вимагає більше, ніж простого моніторингу батареї.

Енергетичний та енергетичний консультант (EPC) повинен враховувати, чи може система підтримувати такі функції, як обмеження імпорту з мережі, координація фотоелектричних систем, планування TOU, резервне копіювання, інтеграція з генератором, дистанційний моніторинг та майбутнє розширення. Тому CAN, RS485, Ethernet та хмарний зв'язок не слід розглядати як другорядні елементи специфікації.

Більший акумулятор з поганою логікою керування може створювати меншу цінність, ніж менша система, якою керує відповідна система управління енергоспоживанням.

Це стає ще важливішим, коли проект пізніше братиме участь у динамічному ціноутворенні електроенергії, реагуванні на попит або інших програмах гнучкості. Навіть якщо клієнту ці функції не потрібні з першого дня, комунікаційна архітектура та гнучкість програмного забезпечення можуть визначити, чи залишатиметься система корисною через кілька років.

Практичний процес вибору для установників та EPC-підрядників

Для комерційного проекту зберігання енергії потужністю 50–250 кВт·год найкориснішою інформацією є не запитуваний розмір акумулятора. Це дані про об'єкт, на яких базується цей запит.

Перш ніж вибрати систему, EPC повинен зібрати щонайменше наступне:

Ця інформація зазвичай дозволяє визначити, до якого рівня виробництва належить проект: 50 кВт·год, 100 кВт·год, 150–200 кВт·год чи 250 кВт·год.

Наприклад, невеликий склад із вечірнім навантаженням 40 кВт та двома годинами необхідного перемикання сонячної енергії може природним чином вписатися в показники близько 80–100 кВт·год. Заводу з піковою потужністю виробництва 70 кВт, яка триває дві години, може знадобитися приблизно 140 кВт·год до додавання запасу, що робить 150–200 кВт·год більш реалістичним. Ділянка з дефіцитом потужності мережі 100 кВт, який триває дві години, може безпосередньо перейти до 200–250 кВт·год.

Такий підхід також допомагає уникнути надмірного розміру. Акумулятор повинен бути достатньо великим, щоб відповідати фактичним експлуатаційним потребам, але невикористана ємність збільшує витрати, не створюючи автоматично цінності.

Як GSL ENERGY охоплює комерційний сегмент потужністю 50–250 кВт·год

Портфоліо GSL ENERGY для малого та середнього комерційного зберігання енергії охоплює різні комбінації потужності та ємності, а не нав'язує кожному об'єкту один фіксований розмір системи.

Поточні конфігурації включають універсальні системи з повітряним охолодженням потужністю близько 30 кВА з потужністю 40–60 кВт·год, 50 кВА з потужністю приблизно 50–209 кВт·год та 80 кВА з потужністю приблизно 90–209 кВт·год, при цьому більші проекти рухаються в напрямку платформи C&I потужністю 125 кВт/261 кВт·год.

Це створює практичний прогрес для монтажників:

Малий комерційний → Середній комерційний → Малий промисловий / C&I

Невеликий проєкт роздрібної торгівлі, фермерського господарства або проєкту самоспоживання сонячної енергії може починатися приблизно з 50–100 кВт·год. Готель, склад або об'єкт легкої промисловості може потребувати 100–200 кВт·год. Більший завод, проєкт зарядки електромобілів або комерційна мікромережа можуть перейти до 200–250 кВт·год або наступного класу 261 кВт·год.

Головне, щоб проєкт відповідав навантаженню та експлуатаційній стратегії об'єкта, а не просто вибирався найбільший доступний шафа.

Для дистриб'юторів та EPC-підрядників цей тип продуктової драбини також спрощує обслуговування клієнтів у міру зростання розмірів проектів. Підрядник, який починає з комерційних установок потужністю 60 кВт·год, пізніше може перейти до проектів потужністю 100 кВт·год, 200 кВт·год та 261 кВт·год, не змінюючи всієї системи відносин з постачальниками.

Остаточний висновок

Вибір комерційної системи акумуляторного зберігання енергії ємністю 50–250 кВт·год насправді не є питанням вибору ємності зі списку продуктів.

Правильна система залежить від того, скільки енергії потрібно об'єкту, як довго це живлення потрібно, як заряджатиметься акумулятор та яку роль він, як очікується, відіграватиме у щоденній роботі.

Менша система може бути найкращим вибором для короткочасного подолання пікової активності або перемикання на сонячну енергію. Більша система стає більш доцільною, коли клієнту потрібен триваліший резервний режим, підтримка більшої потужності, підтримка заряджання електромобілів або кілька операційних цілей.

Для більшості проектів правильна послідовність така:

Зрозумійте навантаження → визначте застосування → розрахуйте розрив потужності → визначте тривалість → виберіть ємність акумулятора та PCS → підтвердьте вимоги до EMS, встановлення та розширення.

Цей процес спрощує технічне та фінансове обґрунтування системи, одночасно зменшуючи ризик як недостатнього, так і непотрібного надмірного розміру.

Для установників сонячних батарей, підрядників з енергоефективності та енергопостачання та комерційних споживачів енергії, які оцінюють проект, найкориснішою початковою інформацією є:

Країна | ​​Пікове навантаження | Потужність мережі | Потужність фотоелектричних систем | Критичне навантаження | Необхідний час резервного копіювання | Потужність зарядного пристрою для електромобілів | Потужність генератора | Умови встановлення | Майбутнє розширення

З цими вхідними даними набагато легше визначити, чи належить проект до діапазону 50 кВт·год, 100 кВт·год, 150–200 кВт·год або 250 кВт·год.