Що таке система акумуляторного накопичення енергії на МВт·год? — Основні показники ефективності для проектів консолідації та впровадження (C&I) та накопичення енергії в масштабі мережі

Оскільки частка виробництва відновлюваної енергії продовжує зростати, комерційні та промислові користувачі, а також оператори мереж, демонструють швидкозростаючий попит на розуміння «ємності накопичення енергії» та «технологій довготривалого зберігання». Під час визначення параметрів систем накопичення енергії МВт·год (мегават-година) стала галузевим стандартом для вимірювання загальної вихідної енергетичної потужності таких систем.

У цій технічній статті всебічно аналізуються принципи та цінність систем накопичення енергії масштабу МВт·год (мегават-годинних BESS) з різних точок зору, включаючи інженерію, архітектуру системи, технічні параметри, ключові компоненти та сценарії застосування проектів.

I. Що таке система накопичення енергії на мегават-год ?

МВт·год (мегават-година) позначає загальну енергію, яку система накопичення енергії може вивільнити протягом однієї години.

1 МВт·год = 1000 кВт·год

1 МВт·год = 1 000 000 Вт·год

Коли система накопичення енергії має номінальну потужність 2 МВт·год, це означає, що вона може:

Підтримка навантаження 1 МВт протягом 2 годин

або підтримувати навантаження 500 кВт протягом 4 годин

або забезпечити приблизно 300–600 домогосподарств електроенергією, що споживається протягом однієї години (залежно від регіону)

МВт·год в основному використовується в комерційних та промислових накопичувачах енергії (C&I ESS) та проєктах накопичення енергії комунального масштабу (Utility ESS), слугуючи основним показником у плануванні систем відновлюваної енергетики.

II. Чому для систем накопичення енергії використовується МВт·год, а не кВт·год?

Коли потужність накопичення енергії перевищує 500 кВт·год, галузь за замовчуванням використовує МВт·год як одиницю вимірювання з таких причин:

1. Більші масштаби промислових проектів сприяють стандартизованій нотації

Наприклад:

Комерційне та промислове накопичення енергії потужністю 1 МВт·год

5 МВт·год маломасштабного мережевого накопичення енергії

Інтегрована фотоелектрична зарядна станція потужністю 20 МВт·год

Проект управління навантаженням мережі потужністю 100 МВт·год

2. Узгодження з термінологією EPC та комунального будівництва

Підрядники з енергетики та енергетики, системні інтегратори та забудовники енергетики однаково використовують МВт·год для тендерів, техніко-економічних обґрунтувань та інвестиційних розрахунків.

3. Точне відображення цінності системи

Вартість накопичення енергії охоплює не лише потужність (МВт), але й, що найважливіше, «тривалість» (год), обидва компоненти разом визначають МВт·год.

III. Які основні модулі складають систему накопичення енергії МВт·год?

Системи накопичення енергії масштабом МВт·год являють собою комплексні системи накопичення енергії в акумуляторах (BESS), які зазвичай включають:

1. Система акумуляторів

Основні конфігурації:

(1) Контейнерні системи зберігання енергії (20 футів/40 футів)

20 футів: 0,5–1,5 МВт·год

40 футів: 2–5 МВт·год

Основні конфігурації: інтегровані блоки з рідинним/повітряним охолодженням

(2) Архітектура високовольтних акумуляторів (стійка високої напруги)

Поширені платформи напруги: 768 В, 1024 В, 1330 В

Тип батареї:

LFP (основний): Усі продукти GSL ENERGY використовують LiFePO₄ акумулятори

Основні клітини:

280 Аг, 300 Аг, 314 Аг, 320 Аг

2. PCS (Система перетворення енергії)

Двонаправлений блок перетворення енергії, ключові параметри включають:

Потужність: 250 кВт / 500 кВт / 630 кВт / 1250 кВт / 1500 кВт

Контроль коефіцієнта потужності

Ефективність двонаправленого перетворення > 97%

PCS визначає «потужність (МВт)» системи накопичення енергії

3. Система BMS / EMS

BMS (Система керування акумуляторами)

Обов'язки:

Балансування клітин

Розрахунок SOC/SOH

Управління температурою

Планування паралельних систем з кількома кластерами

СЕМ (Система енергоменеджменту)

Обов'язки:

Стратегії ціноутворення в години пік-непік

Планування підключення фотоелектричних систем

Координація дизель-генератора

Дистанційний моніторинг

Регулювання частоти/зменшення пікових значень/участь на ринку потужності

4. Система терморегуляції

У системах потужністю понад 500 кВт·год зазвичай використовуються:

Рідинне охолодження (основний потік): Контроль різниці температур ±2°C

Повітряне охолодження (вигідна ціна)

Ефективне управління температурою безпосередньо впливає на:

Термін служби батареї

Енергоефективність

Стабільність роботи системи

Рідинне охолодження стає стандартною конфігурацією для систем накопичення енергії на мегават-год.

5. Система захисту безпеки (п'ятирівневий захист)

Системи накопичення енергії в МВт·год повинні відповідати:

Захист від перенапруги/зниження напруги

Випробування ізоляції

Датчики диму та температури

Системи випуску газу

Системи пожежогасіння в корпусах (наприклад, альтернативні рішення для гарячих аерозолів/SF6)

Великі проекти накопичення енергії зазвичай вимагають випробувань на відповідність стандартам UL9540A та IEC62933.

IV. У яких секторах можна розгортати системи накопичення енергії на мегават-год?

П'ятьма найшвидше зростаючими сценаріями застосування в усьому світі є:

1. Комерційне та промислове гоління піків

Відповідні сектори:

Заводи, торговельні комплекси, центри обробки даних, готелі та великі склади

Зберігання енергії може зменшити:

Плата за потужність

Плата за потужність

Витрати на електроенергію за піковими тарифами

2. Промислове накопичення енергії на стороні навантаження + синхронізована робота фотоелектричних систем

Підприємства можуть досягти:

Фотоелектричні системи → Заряджання накопичувача

Зберігання → Поповнення запасів у години поза піковими навантаженнями

Пікове навантаження → Розрядка накопиченої енергії

Формування синергетичної моделі PV-ESS.

3. Мікромережі / Автономні системи

Підходить для:

Острови, місця видобутку корисних копалин, віддалені райони, табори

Зберігання енергії забезпечує:

Стабілізація напруги

Можливість запуску з чорного повітря

Гібридна робота з дизельними генераторами

Типова конфігурація:

Інтеграція трьох джерел фотоелектричних систем + дизельного палива + BESS

4. Мережеві послуги

Участь накопичувачів енергії на ринках електроенергії:

Регулювання частоти (FR)

Пікове регулювання

Віртуальна електростанція (ВЕС)

Арбітраж Пік-Веллі

Впровадження бізнес-моделей з вищою прибутковістю для забудовників в енергетиці.

5. Зарядна станція для електромобілів

Зберігання енергії масштабом у мегават-год зменшує вплив станцій швидкої зарядки на мережу:

Зменшує плату за попит

Підтримує зарядні станції потужністю 60–350 кВт

Забезпечує миттєвий вихід високої потужності

VII. Висновок: Зберігання енергії (МВт·год) як ключова інфраструктура для енергетичного переходу

Для корпоративних користувачів, енергетичних компаній, підрядників з енергетики та енергетики або розробників енергетики цінність впровадження систем накопичення енергії масштабом МВт·год швидко стає очевидною:

Зменшення витрат на електроенергію

Підвищення енергетичної самозабезпеченості

Підтримка інтеграції мереж відновлюваної енергії

Забезпечення резервного живлення

Покращення стабільності мережі

Прискорення вуглецевої нейтральності

Зі зростанням технологій, зниженням витрат та збільшенням національних субсидій на накопичення енергії, протягом наступних трьох-п'яти років відбудеться вибухова фаза зростання накопичення енергії в масштабах МВт·год.