Pagal pasaulinę klimato krizę iškastinio kuro pakeitimas švaria energija tapo pagrindiniu žmonijos keliu siekiant anglies neutralumo tikslų. Tačiau nuolat didėjant nestabilios vėjo ir saulės švarios energijos, sujungtos su elektros tinklu, dalis, kelia didžiulius iššūkius stabiliam elektros tinklo veikimui. Energijos kaupimo technologija išsprendžia vėjo ir saulės energijos erdvinio ir laiko disbalanso problemą, užtikrina saugų ir stabilų elektros tinklo veikimą ir sudaro naujo tipo energijos sistemą, turinčią pagrindinę „šaltinio tinklo apkrovos saugojimo“ struktūrą, tapdamas svarbia žmonijos palaikymu siekiant tvarios energijos sprendimų.
Žvelgiant į energijos kaupimo pramonę 2025 m., Nuolatinis sistemos integracijos sprendimų atsiradimas yra pagrindinė tema, einanti tiek per vartotojo, tiek šaltinio tinklo pusę. Kaip integruoti pagrindinius komponentus, tokius kaip akumuliatorių paketai, energijos keitikliai (PCS), akumuliatorių valdymo sistemos (BMS) ir energijos valdymo sistemos (EMS), naudojant veiksmingus sprendimus, siekiant maksimaliai padidinti sistemos ekonomiką ir saugą, tapo pirmuoju pramonės plėtros principu. Sudėtinga energijos kaupimo produkto forma kartu su sudėtingais taikymo režimais padėjo pagrindą integracijos technologijos revoliucijai. Taigi, kyla klausimas, kokį integracijos kelią dabar reikėtų pasirinkti įvairiems taikymo scenarijams? Kur vyks būsimas technologinis planas?
1. Pirmosios kartos energijos kaupimo integracija: centralizuotas sprendimas
Centralizuota energijos kaupimas yra pirmosios kartos pagrindinės integracijos būdas pramonėje, kuris sujungia kelias akumuliatorių grupes lygiagrečiai DC pusėje ir sudaro akumuliatoriaus konteinerį su BMS, temperatūros valdymo sistema, automatine priešgaisrinės apsaugos sistema ir AC/DC paskirstymo įrenginiu. Tuo pačiu metu keitiklio ir padidinimo skyriuje PCS ir transformatorius sujungiami į galios konteinerį, o abu konteineriai yra sujungti DC kabeliu.
Dėl pigių ir žemos technologinės slenksčio pranašumų jis greitai užėmė energijos kaupimo rinką ir tapo pirmosios kartos pagrindinės energijos kaupimo integracijos keliu, daugiausia nukreipdamas į didelio masto energijos kaupimo energijos saugyklas šaltinio tinklo pusėje.
Tačiau atlikus daugybę sujungtų tinklo, centralizuotų sprendimų taip pat susiduria ir daugybė problemų. Čia turime sustiprinti koncepciją, visas gyvavimo ciklo elektros sąnaudas, kurioms įtakos turi du pagrindiniai veiksniai: visos gyvybės ciklo investavimo išlaidos ir visas gyvavimo ciklo elektros energijos pralaidumo pajėgumas. Didžiausia centralizuotų sprendimų problema yra nesugebėjimas pasiekti optimalios pilno gyvenimo ciklo galios pralaidumo pajėgumo.
Lygiagrečiai sujungus baterijas DC pusėje, dėl skirtingų skirtingų akumuliatorių elektrinių efektyvumo skirtumų, kiekviena baterija gali būti ne iki galo įkrauta ar išleidžiama, o tai taip pat gali sukelti rimtų cirkuliacijos problemų. Norint išvengti kraujotakos sukeltų sistemos saugos problemų, įkrovimo ir iškrovimo metu bus rezervuota 10% marža, o tai sumažina saugojimo ir iškrovos gylį. Kalbant apie šilumos išsklaidymo projektą, konteineriuose paprastai naudojami 1-2 centralizuoti oro kondicionieriai ir jiems reikia ilgesnių oro kanalų, todėl indo viduje yra mažas šaldymo efektyvumas ir dideli temperatūros skirtumai. Tai sustiprina akumuliatorių ląstelių nenuoseklumą ir sumažina sistemos ciklų skaičių. Konversijos procesui yra daugybė akumuliatorių grupių, prijungtų prie vieno kompiuterio, ir įvykus gedimui, talpos praradimas yra reikšmingas, turintis įtakos sistemos efektyvumui. Sumažėjęs viso gyvenimo ciklo galios pralaidumo pajėgumas reiškia, kad centralizuoti sprendimai gali išlaikyti gerą ekonominį efektyvumą tik sumažinus sąnaudas. Tačiau išlaidų sumažinimas taip pat kelia daugiau saugos problemų. Iki šiol dauguma energijos kaupimo elektrinių, susidūrusių su saugos problemomis, taip pat priėmė centralizuotus sprendimus. Tuo pačiu metu, atsižvelgiant į eksploatavimo ir priežiūros perspektyvą, dideli surenkamieji kabinos blokai užima didelę plotą, turi prastą lankstumą, nepalaiko naujų ir senų baterijų maišymo ir turi sunkumų papildant galią. Šios problemos palaipsniui paaiškės vėlesniame darbo procese.
Šiame etape energijos kaupimo pramonė vis dar siekia optimalių investicijų sąnaudų, o išlaidų sumažinimas yra pagrindinis techninio svarstymo veiksnys. Priežastys yra dvejos: pirma, neaiškus energijos kaupimo pelno modelis ir, antra, faktas, kad dauguma projektų yra naujas energijos pasiskirstymas ir kaupimas, ir daugelis elektrinių siekia atitinkamų tikslų.
2. Antrosios kartos energijos kaupimo integracija: paskirstytas sprendimas
Pagrindinė mažos galios pralaidumo pajėgumo priežastis per visą centralizuotų tirpalų gyvavimo ciklą iš tikrųjų yra akumuliatorių ląstelių nenuoseklumas. Jei kiekviena akumuliatoriaus pakuotė nebus tiksliai valdoma, ji neišvengiamai sumažins saugojimo gylį, sistemos efektyvumą ir akumuliatoriaus veikimo laiką.
Norėdami išspręsti šią problemą, visi galvojo sujungti energijos optimizatorių prie kiekvieno akumuliatoriaus modulio
Akumuliatorių klasteris yra prijungtas prie DC magistralės per šį „Energy Optimizer“ (DC/DC), o po to prijungtas prie tinklelio per PCS, kuris yra paskirstytas sprendimas. Nuo centralizuotos iki paskirstymo, visa sistema gali tiksliai valdyti kiekvieno akumuliatoriaus klasterio galią, išspręsdama nepakankamo įkrovimo problemas, neišsamią išleidimą ir cirkuliuojančią srovę, kurią sukelia lygiagretus ryšys nuolatinės srovės pusėje, labai pagerinant sistemos laikymo ir išleidimo gylį bei užtikrinant akumuliatoriaus veikimo laiką. Tačiau dėl DC/DC modulių pridėjimo padidėjo įrangos išlaidos, o dviejų pakopų DC/DC ir PC keitikliai sumažino sistemos ciklo efektyvumą ir padidino tinklo jungties derinimo laiką.
Fizinės integracijos lygyje paskirstytas sprendimas vis dar naudoja konteinerių išdėstymą, kuris negali pasiekti lanksčios įrangos išdėstymo, skaidinių saugos izoliacijos ir daugybės baterijų, prijungtų prie vieno kompiuterio, ir reikšmingo pajėgumo praradimo problema po gedimo nebuvo išspręsta.
Atsiradę paskirstytų sprendimų, žmonės perėjo nuo tiesiog optimalių investavimo išlaidų siekdami optimalių elektros energijos sąnaudų per kilovatvalandę. Visas gyvavimo ciklo galios pralaidumo pajėgumas tapo vis svarbesnis, o laipsniškas energijos kaupimo pelno modelių paaiškinimas taip pat padidino pramonės paklausą nuo „Platinimo ir saugojimo tikslų užbaigimo“ iki „Kaip gauti pelną per energijos kaupimo jėgaines“.
3. Trečiosios kartos energijos kaupimo integracija: paskirstytas sprendimas
Nesvarbu, ar tai yra centralizuotas, ar paskirstytas sprendimas, jo šerdis yra naudoti lygiagrečią konvergenciją nuolatinės srovės pusėje ir paskui apversti per kompiuterius, todėl konteineris tampa būtina fizine forma. Tačiau jis niekada negalėjo išspręsti mažo sistemos efektyvumo ir didelių elektros sąnaudų problemų per visą gyvavimo ciklą. Kita vertus, nuolat didėjant kainų skirtumui tarp pramoninės ir komercinės elektros energijos ir sparčiai didėjančio paskirstytų fotoelektrinių įrenginių padidėjimo, atsirado daugybė vartotojų šalutinių poreikių. Šiuo metu yra skausmo taškas nesuderinamas tarp fizinės konteinerių formos ir sudėtingo pramoninių ir komercinių augalų reljefo. Tuo pačiu metu konteinerių baterijų, kurios gali lengvai pasiekti kelis MW, talpa negali atitikti vartotojų elektros energijos. Mums reikia lankstesnio energijos kaupimo integracijos sprendimo, kaip išspręsti vartotojo pusės energijos kaupimo sistemų skausmo taškus.
Mažas kabinetas tapo fizine trečiosios kartos energijos kaupimo integracijos sprendimo forma
Remiantis maža spintele, jei vis dar naudojama DC pusės lygiagreti jungtis, keitiklio darbui atlikti vis tiek reikia didelės PCS spintelės, kuri apima dvi problemas. Viena yra tai, kad didelės talpos kompiuteriai užima didelę plotą ir turi didelius reikalavimus vartotojų svetainei, kuri vis dar netinka daugeliui scenarijų; Antras punktas yra tas, kad pramoniniame ir komerciniame sektoriuje, nuolat keičiant vartotojo elektros energijos apkrovą, būtina pagerinti energijos papildymo ir plėtros operacijų lankstumą. Didelės talpos kompiuterius sunku išlaikyti sistemos efektyvumą po galios papildymo ir išplėtimo, ir jis negali patenkinti vartotojų poreikių lankstumo atžvilgiu.
Produktų susisteminimas tapo pagrindine trečiosios kartos energijos saugojimo integracijos sprendimo koncepcija
Todėl kai kurie gamintojai pasiūlė naudoti labai integruotas akumuliatorių grupes, kompiuterius, BM ir temperatūros kontrolės priešgaisrinės apsaugos sistemas, kad būtų sukurtos integruotos mažos spintelės, todėl produktai tampa sistemingi. Naudojant mažas spinteles, ne tik gali būti įveikti taikymo scenarijų apribojimai, bet ir galima pasiekti lanksčią plėtrą, išspręsdami galios papildymo problemą. Kiekvieną mažą spintelę kontroliuoja nepriklausomi BMS ir PCS, o saugojimo gylis gali pasiekti 100%. Aukščio koordinavimas tarp kompiuterių ir akumuliatorių grupių taip pat nutrūko dėl naujų sistemos efektyvumo aukščių.
Paskirstyti sprendimai taip pat turi didelę saugos proveržį, nes fizinis mažų spintelių dizainas ir padidėjęs valdymo tikslumas leidžia sistemai greitai ir tiksliai nustatyti problemines baterijas, jei rizika saugos srityje. Tuo pačiu metu šiluminio bėgimo rizika taip pat kontroliuojama vienoje spintelėje. Kol pagerės spintelės gaisras ir sprogimo atsparumas sprogimui, poveikio plotą galima efektyviai sumažinti, todėl ugniagesiams suteikiama pakankamai laiko kovoti su gaisro vieta. „Singularity Energy“ pirmasis pasiūlė paskirstytus sprendimus ir dabar tapo didėjančiu vienaragiu pramonėje. Įvairūs gamintojai taip pat priėmė paskirstytus naujų produktų integracijos sprendimus vartotojo pusėje.
Atsiradus trečiosios kartos integruotiems sprendimams, paskirstytos energijos kaupimo sistemos yra ne tik plačiai naudojamos vartotojo pusėje, bet ir dažnai naudojamos didelio masto šaltinių tinklo projektuose. Padidėjęs viso gyvenimo ciklo kaupimo ir iškrovos pajėgumų, saugos ir veiklos patogumo padidėjimas, kurį sukėlė paskirstytų sprendimai, vis daugiau savininkų ir projektavimo institutų, norinčių priimti šį naują modelį, privertė priimti šį naują modelį. Nors tai gali padidinti pradinį investicijų padidėjimą, visos gyvavimo ciklo pranašumai vis tiek yra geresni nei konteinerių sprendimai. „Ningxia“ autonominiame regione, kuriame 2024 m. Šaltinio tinklo pusėje padidėjo daugiausia naujų energijos kaupimų, kaip pavyzdį, mes matėme „Ningxia“ elektros tinklo išleistą mėnesinę energijos kaupimo ataskaitą ir aplankėme daugelį vietinių energijos kaupimo elektrinių su institucijomis. Išsamios elektrinių naudojimo valandos, naudojant paskirstytus sprendimus, yra pirmaujančioje padėtyje einamuoju mėnesiu, o vidutinis kintamosios srovės pusės konvertavimo efektyvumas yra didesnis nei 90%. Remiantis vietovėje esančiais darbuotojais, EPC ir savininku, dėl paskirstytos sistemos naudojimo, stebėjimas tapo tobulesnis ir pagerėjo saugumas. Tiesą sakant, darbuotojai vietoje neprivalo budėti elektrinėje, iš tikrųjų pasiekti išsamią internetinę operaciją ir priežiūrą.
