Автор статьи: Дмитрий Коротченко, Product manager компании Atmosfera
Еще несколько лет назад о системах хранения энергии говорили в основном в контексте будущего. Сегодня же они становятся привычным элементом энергетической инфраструктуры – от крупных солнечных станций до частных домов.
Установка хранения энергии (УХЭ) или ESS (energy storage system) – это система, которая накапливает электроэнергию для последующего использования. Обычно она состоит из аккумуляторов (например, литиевых), инвертора для заряда и разряда (PCS) и системы контроля (BMS), которая следит за работой, температурой и безопасностью.
Существуют разные типы накопителей, но самые распространенные – электрохимические, в частности на базе литий-железо-фосфатных аккумуляторов. Именно о них и поговорим в партнерском материале с разработчиком энергетических решений для дома и бизнеса – компанией Atmosfera. Главные нюансы объясняет Дмитрий Коротченко – Product manager компании.
Партнерский материал?
Содержание
- 1 Где применяются УХЭ
- 2 Из чего состоит типичная система УХЭ?
- 3 Интеграция СЭС в УХЭ
- 4 Что лучше – УХЭ или ИБП?
- 5 Выходит, УХЭ – это идеальное решение и лучше не бывает?
- 6 Что дальше?
Где применяются УХЭ
УХЭ можно использовать для так называемого арбитража. Это покупка электроэнергии на рынке по самому низкому тарифу в часы, когда спрос на электроэнергию низкий, и продажа этой же энергии обратно в сеть по высокому тарифу – в пиковые часы. При этом разница между самым низким и самым высоким тарифами может быть весьма существенной.
Однако схема с арбитражем требует определённого мастерства – умения работать на рынке электроэнергии, прогнозировать спрос и тарифы, грамотно выставлять тарифы на покупку и продажу энергии. Есть более простой вариант, который может иметь даже лучший экономический эффект – использование энергии, купленной по низкому тарифу, для собственного потребления в часы высокого тарифа. Это актуально как для офисов и торговых центров, так и для производственных предприятий. Последние имеют довольно широкий спектр возможностей, поскольку часть производственного цикла можно сместить на более выгодные часы. Так можно значительно быстрее окупить решение и раньше начать получать прибыль.
Ну и, конечно же, резервное питание – первое, что приходит на ум, когда говорят об УХЭ. Но не все системы могут работать без внешней сети «из коробки», иногда требуется дополнительное оборудование.
Да, эти несколько секунд заметны: оборудование успевает выключиться и снова запуститься. Однако на практике этого вполне достаточно. УХЭ срабатывает гораздо быстрее, чем дизельный генератор, которому нужно время, чтобы выйти на рабочий режим.
Еще один сценарий применения УХЭ – увеличение мощности стандартного подключения к электросети.
Например, офисный центр имеет подключение на 300 кВт. Компания решает установить пять зарядных станций для электромобилей по 50–100 кВт каждая, то есть добавить еще до 500 кВт нагрузки. В результате сеть перегружается, срабатывают выключатели, и здание остается без питания.
Увеличить договорную мощность часто дорого или вообще невозможно. Ограничение мощности зарядок – тоже не выход, ведь тогда электромобили будут заряжаться десятки часов, а не одну-две. УХЭ помогает избежать этого. Когда потребление превышает лимит, система добавляет недостающую мощность из собственных запасов. Так сеть и УХЭ работают совместно, обеспечивая стабильную работу всего оборудования без перегрузок и отключений.
Хотя УХЭ, конечно, не является стабилизатором напряжения, размещение локального источника генерации может позволить повысить напряжение в удалённых районах, где постоянно наблюдается проблема с его пониженным уровнем в сети.
Из чего состоит типичная система УХЭ?
Для примера возьмём одну из самых распространённых коммерческих УХЭ в Украине – установку китайской компании Huawei. Это коммерческая система накопления LUNA2000-215-2S10 с инверторной мощностью 108 кВт и ёмкостью накопителя 215 кВт·ч. На момент выхода статьи по всей территории Украины установлено 125 таких станций.
Корпус УХЭ защищён от повреждений и воздействия погодных условий. Внутри – система жидкостного охлаждения на базе теплового насоса, который циркулирует жидкость между четырьмя аккумуляторными блоками (по ~53 кВт·ч каждый) и блоком заряда-разряда PCS (power conversion system), соединяющим установку с сетью.
«`html
В нижней части находится система управления батареями – BMS (battery management system). Она отслеживает заряд, температуру и состояние аккумуляторов, защищает их от перегрузок и обеспечивает стабильную и долговечную работу всей системы.
Конечно, предприятия потребляют большое количество энергии и имеют серьёзные нагрузки, поэтому один блок УХЭ вряд ли сможет покрыть все потребности. Эта установка поддерживает параллельную работу до 20 блоков, что позволяет собрать систему общей мощностью более 2 МВт и ёмкостью 4 МВт·ч. Таким образом можно обеспечить энергией не только торговый центр или пару многоквартирных домов, но и крупное предприятие.
Это решение имеет высокий КПД полного цикла «заряд-разряд» – 91,3%, один из лучших показателей среди подобных систем.
Решение Huawei также отличается одной из самых детальных и гибких систем управления, обслуживания и мониторинга. Она позволяет наблюдать за работой системы, потоками энергии, а также обновлять программное обеспечение и удалённо менять рабочие параметры установки – всё делается быстро и через облако. Графики заряда и разряда также можно легко изменять дистанционно и ежедневно.
Интеграция СЭС в УХЭ
Если предприятие стремится к максимальной энергонезависимости и стабильному тарифу, логично подключить к УХЭ собственный источник генерации – например, солнечную электростанцию.
Сделать это просто, ведь УХЭ изначально разрабатывались для работы совместно с СЭС. Они легко синхронизируются, а пользователь может задать сценарий работы такой комплексной гибридной системы и указывать, когда энергия идёт на собственные нужды, когда – на заряд аккумуляторов, а когда – на продажу в сеть.
Хотя современные системы управления (EMS) позволяют объединять оборудование разных производителей, надёжнее, когда УХЭ и солнечный инвертор – от одной компании. Например, системы Huawei отлично работают в паре: и как накопители, и как инверторы. Кроме того, именно эти инверторы установлены более чем на 70% украинских СЭС, поэтому решение легко интегрируется практически на любом объекте.
Что лучше – УХЭ или ИБП?
Ещё одно преимущество УХЭ – компактность и простота установки. ИБП обычно требует много места, вентиляции и отдельного щитового помещения. УХЭ можно разместить практически где угодно – внутри помещения или на улице. Она имеет собственный климат-контроль и занимает в 4–5 раз меньше места, чем традиционная система ИБП с той же мощностью.
Кроме того, УХЭ – это готовый заводской модуль, собранный и протестированный в контролируемых условиях. Его не нужно монтировать из отдельных компонентов, поэтому риск человеческой ошибки минимален. Система закрыта, защищена от механических повреждений и постороннего доступа.
Выходит, УХЭ – это идеальное решение и лучше не бывает?
Нет, к сожалению, УХЭ также не идеальны, как и всё в этом мире. Несмотря на все преимущества, у них есть и определённые недостатки, которые нужно учитывать:
Время переключения, которое может быть критичным для некоторых чувствительных потребителей, таких как серверное или медицинское оборудование. В таких случаях нельзя отключать питание даже на секунду, поэтому УХЭ вряд ли подойдёт. Зато классический ИБП спокойно обеспечивает время переключения в пределах 20 мс, чего достаточно для большинства устройств, кроме особо чувствительных, которым нужны только онлайн-бесперебойники.
Шаг масштабирования системы и гибкость соотношения мощности к ёмкости. В большинстве случаев УЗЕ имеет одну модификацию, с помощью которой можно набирать мощность и ёмкость. Очень часто это соотношение 1 к 2, как в случае Huawei. Недостатки такого подхода становятся заметными, когда вам нужна ёмкость, но приходится переплачивать за лишние киловатты мощности, которые вы не будете использовать. Или когда вам требуется определённая ёмкость на короткий промежуток времени, но для этого приходится увеличивать парк УЗЕ до избыточной ёмкости, что также ведёт к дополнительным затратам.
Конечно, впоследствии всё это можно использовать при расширении производства и для дополнительных сценариев работы. Однако если вам нужно максимально экономичное решение – возможно, для вашей системы будет рационально рассмотреть комбинацию УЗЕ + ДБЖ. В таком случае УЗЕ будет максимально снижать стоимость электроэнергии, а ДБЖ обеспечит быстрое переключение только на те критические узлы, которые вы определите.
Что дальше?
В целом, на этом наш материал об УЗЕ заканчивается, но это ещё не всё.
Если у вас остались вопросы – вы всегда можете задать их нам напрямую. Также можно посетить офис Atmosfera и увидеть реальные УЗЕ, которые мы установили у себя, чтобы проектировать решения на основе собственного опыта. Мы можем провести экскурсию, показать, как они работают и подключены, а также ответить на вопросы по объекту, где вы рассматриваете установку УЗЕ или ДБЖ.
Партнёрский материал?
Это партнерский материал. Информацию для этого материала предоставил партнер.
Редакция отвечает за соответствие стилистики редакционным стандартам.
Заказать материал о вас в формате PR-статьи вы можете здесь.