Կարո՞ղ է BESS-ը օգտագործվել քաղաքային էլեկտրական ցանցերի գագաթային բեռնվածության նվազեցման համար։

Գագաթային բեռնվածության կրճատման և քաղաքային ցանցի լարվածության հասկացում

Քաղաքային էլեկտրական ցանցերը դիմակայում են մատակարարման և պահանջի միջև հիմնարար անհամապատասխանության: Էլեկտրաէներգիայի սպառումը սուր աճում է առավոտյան և երեկոյան ժամերին, երբ առևտրային շենքերը, տրանսպորտային համակարգերը և բնակարանային օգտագործողները միաժամանակ էլեկտրաէներգիա են վերցնում: Բազային բեռնվածության և այդ գագաթային պահանջների միջև եղած տարանջատումը ստիպում է էլեկտրակայաններին պահել պտտվող պահեստային հզորություն՝ էլեկտրակայաններ, որոնք մասնակի հզորությամբ են աշխատում և վառելիք են ծախսում՝ սպասելով պահանջի սուր աճին, որը կարող է իրականանալ կամ չիրականանալ:

«Պիկային կտրումը» վերացնում է այս անարդյունավետությունը՝ նվազեցնելով բարձր պահանջարկի ժամանակ ցանցից վերցվող առավելագույն հզորությունը: Փոխարենը արտադրության մեծացման, էլեկտրակայանները կամ մեծ սպառողները օգտագործում են պահեստավորված էներգիան՝ այդ տարբերությունը ծածկելու համար: Պիկային կտրման տնտեսական հիմնավորումը ավելի ուժեղ է դառնում, քանի որ ժամային սակագնային համակարգը դառնում է մետրոպոլիական շուկաներում ստանդարտ, որտեղ պիկային սակագները կարող են գերազանցել ոչ պիկային սակագները երեք անգամ կամ ավելի շատ:

BESS — Բատարեակային էներգիայի պահեստավորման համակարգերը (BESS) — դարձել են այս կիրառման համար գերակշռող տեխնոլոգիան: Ի տարբերություն ավանդական ջրային պահեստավորման, որը պահանջում է հատուկ երկրագիտական պայմաններ, կամ ճախարկային համակարգերի, որոնք սահմանափակված են կարճատև վայրկյանային վերաբերմունքներով, բատարեակային պահեստավորումը կարող է մասշտաբավորվել՝ սկսած առևտրային շենքերի կիրառումից մինչև ամբողջ քաղաքային շրջաններ սպասարկող օգտագործման մակարդակով:

Ինչպես է BESS-ը իրականացնում պիկային կտրումը քաղաքային միջավայրում

Լիցքավորման-միացման ցիկլային տրամաբանություն

Ա bESS տեղադրումը, որը միացված է քաղաքային ենթակայանին, լիցքավորվում է գագաթնային բեռնվածության ժամերին՝ սովորաբար կեսգիշերից մինչև առավոտյան 6-ը, երբ հիմնական արտադրությունը գերազանցում է պահանջը: Պահեստավորված էներգիան վերադարձվում է ցանցին առավոտյան գագաթնային ժամերին (7–10 ժամ) և երեկոյան գագաթնային ժամերին (17–21 ժամ), հարթեցնելով մատակարարման ցանցի կողմից կառավարվող մետ բեռնվածության կորը:

Լիթիում-երկաթ-ֆոսֆատ (LiFePO4) մետաղական մարտկոցները գերակշռում են քաղաքային BESS տեղադրումներում մի շարք պատճառներով: Դրանց ջերմային կայունությունը նվազեցնում է հրդեհի ռիսկը խիտ բնակեցված տարածքներում, որտեղ ջերմային անկայունության դեպքը ունի ընդունելի չհամարվող հետևանքներ: 80 %-ի լիցքավորման խորության դեպքում 6000-ից ավելի լիցքավորման և անջատման ցիկլերի կյանքը նշանակում է, որ այսօր տեղադրված համակարգը տնտեսապես արդյունավետ կմնա 15–20 տարի ամենօրյա գագաթնային բեռնվածության նվազեցման գործողության համար:

Մեկ քաղաքային էլեկտրամատակարարման ընկերություն Հարավարևելյան Ասիայում տեղադրեց 20 ՄՎտ/40 ՄՎտժ ԲԵՍՍ համակարգ խճճված քաղաքային ենթակայանում, որտեղ ֆիզիկական տարածքի սահմանափակումները թույլ չտվեցին երրորդ տրանսֆորմատորի ավելացումը։ Բատարեային համակարգը կլանեց օրվա 15 ՄՎտ օդի սառեցման պիկային բեռը օրվա երեկոյան մասում՝ մոտավորապես 7 տարի հետաձգելով ենթակայանի վերանորոգման մոտավորապես 12 միլիոն ԱՄՆ դոլարի մեծությամբ մեծ ծախսերը։

Ինտեգրում գոյություն ունեցող ենթակայանի ենթակառուցվածքի մեջ

Քաղաքային ԲԵՍՍ-ների տեղադրումները սովորաբար միացվում են միջին լարման մակարդակին (10–35 կՎ)՝ միացված բատարեային կոնտեյների մեջ կամ դրան կից տեղադրված բարձրացնող տրանսֆորմատորների միջոցով։ Էլեկտրակայանի վերափոխման համակարգը (PCS) կառավարում է երկու ուղղությամբ հզորության հոսքը՝ միլիվայրկյանների ընթացքում անցնելով լիցքավորման ժամանակ ուղղիչի ռեժիմից դիսչարգի ժամանակ ինվերտորի ռեժիմին՝ ստանալով ցանցի հրահանգի սիգնալը։

Բետառային մոնտաժման համար նախատեսված BESS-ի կոնֆիգուրացիաները հարմար են ներքին ենթակայաններում տեղադրելու համար, որտեղ հատակի տարածքը սահմանափակ է: BESS-ի շարքային կառուցվածքները թույլ են տալիս էլեկտրամատակարարներին աստիճանաբար մեծացնել հզորությունը՝ սկսելով 5 ՄՎտ·ժ տարողությամբ կոնտեյներով և ավելացնելով միավորներ ըստ պահանջի փոփոխության միտումների: Այս մոդուլային մոտեցումը նվազեցնում է սկզբնական կապիտալային ներդրումը՝ համեմատած նվիրված BESS-ի օբյեկտ կառուցելու հետ:

Տեխնիկական պահանջներ քաղաքային BESS-ի տեղադրման համար

Տարածքի և անվտանգության հարցեր

Քաղաքային ենթակայաններում հազվադեպ են հանդիպում մեծ չափսի մարտկոցների տեղադրման համար ազատ հողատարածքներ: Կոնտեյներային BESS-ի լուծումները այս խնդիրը լուծում են՝ ամբողջ համակարգը (մարտկոցները, PCS-ը, ջերմային կառավարումը և հրդեհի մարման համակարգը) նախապատրաստելով ստանդարտ փոխադրամիջոցների կոնտեյներների ձևաչափով՝ որոնք կարող են տեղադրվել ենթակայանների առկա բետոնե հարթակների վրա:

Այրման անվտանգության ստանդարտները պահանջում են բազմաշերտ պաշտպանություն. բջիջների մակարդակում լարման անոմալիաների հայտնաբերում մինչև ջերմային անկայունության սկսվելը, մոդուլների մակարդակում գազի հայտնաբերում՝ վառելիքի էլեկտրոլիտի գոլորշիների կուտակվելուց առաջ օդափոխության ակտիվացում, և պահեստավորման ամանների մակարդակում ավտոմատ ակտիվացվող աերոզոլային ճնշման համակարգեր։ NFPA 855-ը սահմանում է էներգիայի պահեստավորման համակարգերի տեղադրման ստանդարտը՝ նշելով բաժանման հեռավորությունները և օդափոխության պահանջները, որոնք քաղաքային տեղադրումները ստիպված են բավարարել՝ հաշվի առնելով դրանց մոտությունը բնակեցված շենքերին։

Ցանցի միացման ստանդարտներ

IEEE 1547-ը կարգավորում է բաշխված էներգիայի ռեսուրսների, այդ թվում՝ BESS-ի, ցանցին միացման հարցերը: Քաղաքային տեղակայումները պետք է ցուցադրեն ճգնաժամային անցումների կարողություն՝ կարճ լարման անկման ժամանակ միացված մնալով, այլ ոչ թե անջատվելով, ինչը կվատացներ ցանցի անկայունությունը հենց այն գագաթնային իրադարձությունների ժամանակ, որոնց համար համակարգը ստեղծվել էր նվազեցնելու: PCS-ը պետք է համաժամավորվի ցանցի հաճախականության հետ ±0.5 Հց սխալանքով և SCADA ինտեգրման միջոցով պատասխանի օգտագործողի հրամաններին:

Հաճախ տրվող հարցեր

Որքան մեծությամբ BESS է անհրաժեշտ քաղաքային գագաթնային բեռնվածության նվազեցման համար:

Առևտրային շենքերի կիրառման դեպքում սովորաբար անհրաժեշտ է 500 կՎտժ–2 ՄՎտժ տարողություն՝ շենքի մակարդակում գագաթնային բեռնվածությունը նվազեցնելու համար: Բաշխման ենթակայանների մակարդակում գագաթնային բեռնվածության նվազեցման համար անհրաժեշտ է 10–50 ՄՎտժ՝ կախված սնման գծերի բեռնվածության պրոֆիլներից: Կոմունալ մասշտաբի քաղաքային տեղակայումները տատանվում են 100 ՄՎտժ-ից սկսած և ավելի բարձր: Տարողության որոշումը կախված է գագաթնային պահանջի մեծությունից, տևողությունից և նպատակային նվազեցման տոկոսից, այլ ոչ թե որևէ ֆիքսված բանաձևից:

Որքան ժամանակ կարող է BESS-ը շարունակել գագաթնային բեռնվածության նվազեցման արտանետումը:

Շատ քաղաքային գագաթային կտրման համակարգերը նախատեսված են 2–4 ժամ անընդհատ արտանետման համար նոմինալ հզորությամբ: Սա ընդգրկում է սովորական առավոտյան կամ երեկոյան գագաթային ժամային շրջանը: Ավելի երկարատև համակարգեր (6–8 ժամ) կան, սակայն դրանց մեկ կՎտ·ժ-ի արժեքը բարձր է, և սովորաբար չի արդարացնում լրացուցիչ հզորությունը միայն գագաթային կտրման համար, թեև դրանք ավելացնում են արժեք օժանդակ ծառայությունների միջոցով, ինչպես օրինակ՝ հաճախականության կարգավորում:

Արդյոք BESS-ի գագաթային կտրումը աշխատում է վերականգնվող էներգիայի ինտեգրման հետ:

Այո: BESS-ի և տան տանիքի վրա տեղադրված արեւային կամ քաղաքային քամու էներգիայի արտադրության զուգակցումը ստեղծում է հիբրիդային համակարգ, որտեղ կեսօրին առաջացած վերականգնվող էներգիայի ավելցուկը լիցքավորում է մետաղական մարտկոցը երեկոյան գագաթային արտանետման համար: Սա լուծում է այսպես կոչված «բադի կորը» խնդրին, երբ արեւային արտադրությունը նվազում է հենց այն պահին, երբ երեկոյան պահանջը աճում է: Liaoning Sinotech Group ընկերությունը այս կիրառման համար մատակարարում է ինտեգրված BESS և արեւային լուծումներ:

Ի՞նչ է տարբերությունը rack-mounting և stackable BESS-ի միջև:

Շարքային մոնտաժվող BESS-ը հարմարվում է ստանդարտ 19 դյույմանոց սերվերային ռեյկերի մեջ՝ ներքին տեղադրման համար վերահսկվող միջավայրերում: Միմյանց վրա դրվող BESS-ը օգտագործում է եղանակային պաշտպանված արտաքին կաբինետներ, որոնք էլեկտրականորեն միացվում են միմյանց հետ և կապվում են մեկ կենտրոնական կառավարիչի միջոցով: Շարքային մոնտաժը հարմար է ենթակայանների կառավարման շենքերի համար, իսկ միմյանց վրա դրվող տարատեսակը՝ արտաքին հարթակային տեղադրման համար, երբ ներքին տարածք չկա:

Ինչպե՞ս է BESS-ի գագաթնային բեռնվածության սահմանափակումը նվազեցնում էլեկտրաէներգիայի ծախսերը:

Առևտրային և արդյունաբերական օգտագործողները, որոնք օգտագործում են ժամային օգտագործման տարիֆներ, խուսափում են պահանջատրվածության վճարներից՝ BESS-ից էլեկտրաէներգիա վերցնելով գագաթնային գնային պատուհանների ընթացքում: Պահանջատրվածության վճարները՝ որոնք հիմնված են ամսվա ամենաբարձր 15-րոպեանոց սպառման միջակայքի վրա, կարող են կազմել սարքավորման ընդհանուր էլեկտրաէներգիայի վճարի 30–70 %-ը: Գագաթնային բեռնվածության սահմանափակումը վերացնում է կամ նվազեցնում է այդ վճարները՝ առանց իրական էներգիայի սպառումը նվազեցնելու:

Քաղաքային BESS-ի տեղադրումը ինչ սպասարկում է պահանջում:

Քառորդային ջերմային կառավարման համակարգի ստուգում, կիսատարեկան հզորության փորձարկում և շարունակական հեռացված մոնիտորինգ բատարեային կառավարման համակարգի (BMS) միջոցով: LiFePO4 քիմիական կազմը չի պահանջում էլեկտրոլիտի լրացում, ի տարբերություն այլընտրանքային ավազային-թթվային բատարեաների: Բջիջների հավասարակշռումը իրականացվում է ինքնաբերաբար BMS-ի միջոցով մասնակի լիցքավորման վիճակում, որը բնորոշ է գագաթնային բեռնվածության նվազեցման օգտագործման ցիկլերին: