Коммерциялық және өнеркәсіптік энергия сақтау жүйелері: Электр энергиясын пайдалануды тиімді пайдалану

Коммерциялық және өнеркәсіптік қолданбалардағы энергия сақтау жүйелерін түсіну

C&I ғимараттары үшін энергия сақтау жүйесінің негіздері

Бүгінгі таңда энергияны сақтау жүйелері барлық саладағы кәсіпорындар мен зауыттар үшін маңызды компоненттер болып табылады. Олар батарея технологиясын, күшті түрлендіргіштерді және ақылды басқару құралдарын бір пакетке біріктіреді. Негізгі идея өте қарапайым: электр энергиясы бағасы төмен сұраныс кезеңдерінде түседі, бұл әдеттегі уақытқа қарағанда 40-тен 60 пайызға дейін арзандау болуы мүмкін, содан кейін оны қайта шығарыңыз, сонда барлығы ең көп электр қажет болады. Бұл компаниялардың ай сайынғы шоттары үшін төлейтін ақшасын азайтады. Алайда, соңғы жобалардың көпшілігі әлі де литий-иондық батареяларға негізделген. Неліктен? Бірнеше он жылдықтар бойы нақты шығындар төмендеді, өйткені BloombergNEF деректері 2010 жылдан бері шамамен 90 пайызға дейін азайғанын көрсетеді. Сондай-ақ, бұл батареялардың заряды арасындағы ұзақтығы да артты. Ұзақ мерзімді шешімдерді қарастырып отырған ірі операциялар үшін олардың танымал болып келе жатқаны таңқаларлық емес.

Энергияны сақтауды қондырғылардың жүктеме профилдеріне сәйкестендіру есебінен әсер етімділікті арттыру

ЭЕЖ-тің мүмкіндіктерін толық пайдалану оның сыйымдылығын кәсіпорынға тәулік бойы қажетті қуат мөлшерімен сәйкестендіруге байланысты. Мысалы, қойма жұмысын алып қарастырайық. Егер олар 500 кВт 1000 кВт·сағ жүйе сияқты нәрсені орнатса, онда тұтыну шығындарының ең жоғарғы кезеңінде 18% -дан 22% дейін төмендеуі мүмкін. Бұл жұмыс уақыты ішінде бірқалыпты жұмыс істейтін қоймалар үшін жақсы жұмыс істейді. Қызықты жағдай, энергия қажеттіліктерін болжау үшін жасанды интеллект пайдаланатын компаниялар осындай сақтау жүйелеріне жасалған инвестициялары бойынша 12% -дан 15% дейінгі жақсы пайда алады. Жақында жасалған зерттеулер бұны растайды, ақылды тәсілдердің нақты пайдалы екенін көрсетеді.

Зерттеу жағдайы: Батыс орта Америкадағы өндірістік кәсіпорында БЭҚ қолдану арқылы энергия шығынын 30% қысқарту

Огайо штатындағы металл өңдеу зауыты талап құжаттары бойынша айына $78,000 және желілік тұрақсыздықтарды басқару үшін 2,4 МВт-тық батареялық энергия сақтау жүйесін (BESS) енгізді. Нәтижелер түбегейлі өзгерді:

Автоматтандырылған тұтыну шыңын азайту және жиілікті реттеу қызметтеріне қатысу арқылы зауыт жылына 216 000 АҚШ доллары көлемінде желілік қызмет кірісін тудырды, қайтару мерзімін 3,8 жылға қысқартты.

Электр энергиясын сақтау арқылы тұтыну шыңын азайту және сұранысқа қойылатын төлемдерді басқару

Электр энергиясының тұтыну шыңын азайтудың пайдаланушылардың есепшоттарын төмендететіні

Коммерциялық кәсіпорындар күнделікті энергия шоттарының шамамен 40% дейінін қажеттілік ақысына жұмсайды. Бұл ақы бір ай ішінде электр энергиясын пайдаланудың ең күшті 15 минуттық кезеңіне қарап анықталады. Алайда энергия сақтау жүйелері осы жерде ақылға қонымды шешім болып табылады. Кәсіпорындар сақталған энергияны қажеттілік ең жоғары деңгейде болған кезде пайдаланса, электр желісінен тұтынуды сол маңызды сәттерде 30%-дан 50% дейін қысқартуға болады. Мысалы, Орталық Американың бір бөлігінде орналасқан автомобиль бөлшектерін шығаратын зауытты алуға боладі. Олардың жүктемесінің ең жоғары көрсеткіші 2,1 мегаваттан 1,4 мегаватқа дейін төмендеді. Осындай төмендеу олардың әр ай сайын шамамен 18 мың АҚШ долларын қолында сақтауға мүмкіндік берді.

Коммерциялық ғимараттар мен өндірісте пикті кесу мен электрмен жабдықтау сенімділігін енгізу

Сәтті пикті кесу үшін қажет:

• Жүктеме профилі: Пайдалану үлгілерін анықтау үшін кем дегенде 12 айлық интервалдық деректерді талдау
• Сынақ өткізу: Тарихи пиктік сұраныстың 80–90% дейінгі разрядты бастау
• Циклді оптимизация: Батареяның ұзақ өмірі мен операциялық мақсаттарды теңгеру

Қазіргі заманғы BESS ғимарат автоматтандыру жүйелерімен үйлесімді түрде интеграцияланады, коммуналдық анықталған пиктік кезеңдер кезінде автоматты түрде жүктемені ауыстыру арқылы тұрақты, қолмен басқармайтын үнемдеуге мүмкіндік береді.

Пикті кесу болжамдаудың нашар болуына байланысты сәтсіздік тудырған жағдай: Талқылау

Энергияны сақтау жүйелері 20-ден 35 пайызға дейін үнемдеуі мүмкін болса да, Лоуренс Беркли зертханасының 2022 жылғы зерттеу нәтижелеріне сәйкес, осындай жобалардың шамамен 45 пайызы ескі тәсілдерге сүйенетін жүктемені болжау әдістерін пайдаланғандықтан қиындыққа тап болады. Мысалы, Жаңа Англиядағы суық сақтау қоймасын алыңыз – өткен жылы олар өз операцияларын күшейткенімен, батареялық энергия сақтау жүйесінің басқаруын жаңартпаған. Нәтижесінде қандай болды есіңізде? Олардың ең жоғары сұранысы күтілген көрсеткіштен тағы да 25 пайызға артты. Жақсы жаңалық – бұл қауіптерді азайтудың бірнеше жолы бар. Көптеген компаниялар қазір дәстүрлі болжау әдістерін оқылымды машиналық оқыту алгоритмдерімен ұштастырып пайдаланады, сонымен қатар разрядтық шектеулерді ұқыпты жаққа қояды. Бұл тәсіл келешекте күтпеген операциялық ығысуға икемделуге жеткілікті икемділікті сақтап тұруға көмектеседі.

Күн батареясының энергиясын сақтау және микрожүйкелер арқылы қосылатын қайта өңделетін энергия

Күн батареясының энергиясын сақтау интеграциясы арқылы күннің үзілісін жеңіп шығу

Күн жүйелерінен алатын электр энергиясының көлемі сыртта не болып жатқанына байланысты – бұлтты күндерде аз қуат, ашық аспанда көбірек болады. Бұл кейде заттарды үздіксіз жұмыс істеуді қиын етеді. Шешімі? Күн жарығы кезінде өндірілген артық электр энергиясын жинау үшін аккумуляторлық сақтау жүйелері қолданылады, ал содан кейінгі өндіріс төмендегенде қолданылады. Жылына жарияланған жаңартылатын энергия тенденциялары туралы зерттеу нәтижелеріне сәйкес, күн жүйелерін батареялармен қосқан кәсіпорындар дәстүрлі электр желілеріне тәуелділігін 40-65 пайызға дейін азайтты. Осындай ғимараттарда ауа райы өзгерістеріне қарамастан қызмет көрсетудің бұзылысы болмағанын хабарлады. Негізінде, осындай қосылу күннің үзілісті жарығын тәулік бойы әртүрлі негізгі жүктемелерді өтеуі мүмкін сенімді қуатқа айналдырады.

Гибридті энергия сақтау жүйелері (HESS) және жаңартылатын энергияны тегістеу үшін BESS

Гибридтік энергия сақтау жүйелері (HESS) дәстүрлі аккумуляторлық сақтауды жылдам жауап беретін технологиялармен, мысалы, маховиктер мен суперконденсаторлармен біріктіреді. Бұл жүйелер уақыт өткен сайын тез күрт өсу кезінде де, энергияның тұрақты талаптарын қамтамасыз етеді. IntechOpen жариялаған зерттеулерге сәйкес, осы комбинацияны пайдаланатын кәсіпорындар әдетте қайта өңделетін көздердің 92-ден 97 пайызын пайдаланады. Өндірістік операциялар осындай орнатылымдардан шын мәнінде пайда көреді, өйткені олардың процесстері бойынша кернеу деңгейлерінің тұрақтылығын қажет етеді. Қуаттың кенет төмендеуі өндірістік желілерді толық тоқтатуы мүмкін, өйткені жабдықтардың күрделілігі өндіріс басшылары үшін жұмыстың үздіксіздігін сақтау мен қымбатқа түсетін үзілістерден қорғаныс шараларының сенімділігі өте маңызды болып табылады.

Зерттеу жағдайы: Калифорниядағы тарату орталығындағы күн сәулесі және сақтау микрожелісі

Калифорния штатындағы 150 000 кв. фут аумақты тарату орталығы 1,2 МВт күн сәулесін пайдалану жүйесі мен 900 кВт сағ литий-иондық BESS жүйесін қосу арқылы жалпы энергия пайдаланудың 84% құрайтын қайта өңделетін энергия көзін қамтамасыз етті. Машиналық оқыту негізіндегі болжау жүйесін пайдалана отырып, жүйе тариф уақыты мен жұмыс кестесіне сәйкес зарядтау мен разрядтау циклдерін тиімді пайдалануды қамтамасыз етеді. Нәтижелер:

• 30% азайтты жылдық энергия шығындарында ($217 000 үнемделді)
• 79% азайтты талап бойынша төленетін айлық ақыларда
• 4,7 жыл Мемлекеттік дотациялар мен федералдық салық жеңілдіктері есебінен ROI үдетілді

Микросет де энергия берудің 72 сағаттық резервтік қуатын қамтамасыз етеді, сонымен қатар жарық энергиясын жинау жүйесінің толықтырушы күштен негізгі қуат көзіне айналуын көрсетеді.

Тиімді сақтау және ақылды желі интеграциясы арқылы энергия шығындарын үнемдеуді арттыру

Шынайы әлем деректері арқылы кәсіпорындардың энергия шығындарын үнемдеу көрсеткіштерін сандық түрде анықтау

Энергияны сақтау тұтынушылардың құны тербеліп тұрған кезде шығындарды қысқартуға көмектеседі. Негізгі әдістер: өткен электр энергиясын тұтыну үлгілерін талдау арқылы ақшаның қай жерде жұмсалып кеткенін анықтау, кейбір операцияларды тарифтер төмен болған кезде ауыстыру және бағалар жоғарылаған кезде сақталған энергияны пайдалану. Ел бойынша елу кем дегенде дүкандары бар үлкен сауда компаниялары осы стратегияны және энергия қорын басқару жүйесін енгізгеннен кейін жылдық шоттарын 18-22 пайызға дейін төмендеткен. Бұл үнемдеулер тек қағаздағы сандар ғана емес, энергетикалық нарықтар болжамсыз болған жағдайда кәсіпорындарға нақты операциялық икемділік береді.

Машиналық оқыту негізінде энергия басқаруындағы уақыт бойынша арбитраж

Пайдалану уақытындағы арбитраж машиналық оқыту алгоритмдерінің көмегімен нақты күшейіп, олар аймақтық баға өзгерістерін анықтауға және кәсіпорындарға қашан көбірек энергия қажет болатынын болжауға мүмкіндік береді. Мысалы, 2024 жылы Орталық Америкада жүргізілген пилоттық жобаны қарастырайық, онда орналасқан зауыттар жасанды нейрондық желілерді енгізіп, дәстүрлі күнтізбелік жүйелерге қарағанда тұтынудың ең жоғары шығындарын 34 пайызға дейін төмендетті. Бұл болжау модельдерінің жұмыс істеу тәсілі өте тамаша: олар бүкіл күні бойы ауа райы болжамдарын, өндірістік кестелерді және оптаттық нарық жағдайларын талдайды. Осы ақпарат негізінде олар бизнеске ақша үнемдеуге көмектесетін, бірақ қажетті уақытта энергиялық қажеттіліктерді толық орындауға мүмкіндік беретін икемді зарядтау мен разрядтау стратегияларын әзірлейді.

Ақылды желілер мен энергиямен басқару жүйелерінің жауапкершілікті арттырудағы рөлі

Болашақтың ақылды желілері энергия сақтау жүйелерінің коммуналдық компаниялармен қарым-қатынас жасауына мүмкіндік береді, желі кернеуі түскен кезде нақты уақытта нәрселерді реттеуге мүмкіндік ашылады. Бір аурухана жүйесі сақтау құрылғыларын автоматты түрде қосымша қажет емес жабдықтарды өшіретін осындай құрдақ желілік басқару құралдарымен байланыстырғаннан кейін энергиялық сұраныстарын басқару тиімділігін 35-40% арттырды. Бұл тұтас жүйе біз тұтынушылардың пиктік уақытта іске қосылатын көп ластайтын электр станцияларына сенбей-ақ боламыз. Дерек орталықтары сияқты жерлер үшін, онда жұмыс істеу үздіксіздігі ең маңызды болып табылады, өндірістік үзілістерге жол беруге болмайтын зауыттар үшін де бұл өте маңызды.

Масштабтау, тұрақтылық және өнеркәсіптегі энергия сақтау болашағы

Өнеркәсіптік қолданбалар үшін энергия сақтау шешімдерінің масштабтау қабілетін бағалау

Модульдық энергия сақтау жүйелері кәсіпорындардың электр энергиясының тар бағдарламаларын қысқарту сияқты қарапайым тапсырмалар үшін шамамен 100 кВт/сағ күрделілігі төмен жүйелерден бастап, талаптар уақыт өткен сайын дамып, бірнеше мегаваттық ірі жүйелерге дейін кеңейтілуіне мүмкіндік береді. Бұл жүйелерді кеңейткен кезде негізгі мәселе олардың бұрыннан бар инфрақұрылыммен үйлесімділігі, қажет болған жағдайда батареяларды қосу жеңілдігі және қуат түрлендіру жабдығының 30% -дан 100% -ға дейінгі жүктеме талаптарындағы тербелістерге төтеп бере алатындығы. Бұл қадамды әдістің артықшылығы сол, барлық қаражатты бірден салым етпей, компанияның бастапқы кезде қаржылық қысымды азайтуына көмектеседі. Сонымен қатар, барлығын бірден бұзбай-ақ келешекте сенімді энергия басқару негізін қалайды.

ЭЕЖ және тұрақты даму мақсаттарын қолдаудағы өнеркәсіптік сақтаудың рөлі

Өнеркәсіптік энергия сақтау жүйелері жағдайында жанармайға негізделген ескі электр станцияларына тәуелділікті азайтуға көмектеседі, яғни желіден электр энергиясын сатып алған кезде 2-ші кезектегі шығарындылар азаяды. Frontiers in Energy Research журналында аталған соңғы зерттеу өнеркәсіптер батареялық сақтау шешімдерін енгізсе, онда олардың көміртегі шығарындылары ондаған жыл ішінде ауыр өнеркәсіп салалары бойынша шамамен 42 пайызға дейін қысқаруы мүмкін екенін көрсетті. Қазіргі кезде көптеген кәсіпорындар тек қана қоршаған ортаны қорғау мақсаттары үшін ғана емес, сонымен қатар тәжірибелік себептерге байланысты осындай сақтау нұсқаларына көшеді. Олар RE100 бейбітшілік шарттарын орындауы, Инфляцияны Қысқарту туралы Актіге сәйкес келетін жеңілдіктерге ие болуы және бәрінен де бастысы ақшаны үнемдеуі керек. Понемон институты өткен жылы компаниялар тек қана қымбат төлемдерден құтылу арқылы жылына шамамен жеті жүз қырық мың долларға дейін үнемдеуі мүмкін екенін анықтады.

Өнеркәсіптік IoT, AI және Энергияны болжау мен оптимизацияның үйлесуі

Қазіргі кезде заманауи аналитикалық жүйелер энергия сақтау шешімдерінен келіп түскен нақты уақыттағы датчик ақпаратын зауыт күнтізбесі мен ауа-райы болжамдарымен үйлестіреді. Машиндық оқыту алгоритмдері қуаттың қажеттілігін шамамен 92% дәлдікпен болжауға мүмкіндік береді, бұл батареялардың зарядталуы мен разрядталуын тиімді басқаруға жеткілікті. Осындай модельдер кездейсоқ ақауларды уақытында анықтауға көмектесіп, батареялардың тозуы мен тозу шығындарын шамамен 18% азайтады, деп энергетика министрлігінің өткен жылғы есебінде айтылған. Сонымен қатар, жүйе автоматты түрде тұтынушылардың сұранысын басқару бағдарламаларына қосылады. Бұл үлкен өндірістік операциялар үшін маңызды нәтижеге әкеледі. Резервтік қуат көзі ретінде ғана тұрмай, сақтау құрылғылары электр желісінің маңызды элементіне айналады. Осындай тәсілді қабылдаған ірі зауыттар жылына шамамен бір мен екі миллион доллар аралығында энергия шығындарын және жабдықтарды ұстау құнын азайтады.

Жиі қойылатын сұрақтар (ЖҚС)

Коммерциялық және өнеркәсіптік мақсатта пайдаланылатын энергия сақтау жүйелерінің негізгі компоненттері қандай?

К&Ө қолданбалары үшін энергия сақтау жүйелері әдетте батареялық технологиялардан, күштік түрлендіргіштерден және ақылды басқару құралдарынан тұрады.

Энергия сақтау жүйелері энергия шығындарын қалай азайтады?

Энергия сақтау жүйелері электр энергиясының бағасы төмен болған кезде оны сақтап, тұтынушы сұранысы жоғары болған кезде босатып, жалпы энергия шығындарын азайтады.

Энергия сақтау жүйелерінде литий-ионды батареялар қандай рөл атқарады?

Литий-ионды батареялар шығындарының төмендеуі мен зарядтау аралығындағы ұзақ қызмет ету мерзіміне байланысты үлкен көлемді энергия сақтау шешімдері үшін қолайлы деп саналады.

Кәсіпорындар энергия сақтау жүйелерін ең жоғары тиімділік үшін қалай тиімді пайдалана алады?

Тиімді пайдалану энергия сақтау сыйымдылығын кәсіпорынның қуат қажеттіліктерімен сәйкестендіру мен энергия талаптарын болжау үшін жасанды интеллектіні пайдалануды қамтиды.

Жаңартылатын энергия көздерімен үйлесімді күн батареясын сақтаудың пайдалы қасиеттері қандай?

Күн батареясын сақтауды біріктіру күн сәулесінің үзілісін жеңуге және бұлтты күндері дәл сол қуатты қамтамасыз етеді.