Батареялық энергия сақтау жүйелерінің (BESS) энергия сақтау жүйелеріндегі қолданыс перспективалары қандай?

Тұрақтылық пен инфрақұрылымды ығысу үшін желі масштабындағы BESS

Желі масштабында орнатылған батареялық энергия сақтау жүйелері (BESS) негізгі тұрақтылық қызметтерін қамтамасыз етеді және экономикалық тұрғыдан ірі инфрақұрылымдық инвестицияларды ығысады. Бұл жүйелер төмен сұраныс кезінде артық қуатты сіңіріп, шың сұраныс кезінде оны шығарады, соның арқасында желілерге кедергі туғызатын жүктеме тербелістерін теңестіреді.

Қысылу басқаруы және шың жүктеменің азайтуы

Сол саланың пиктік жүктемелері кезінде ауытқу сызықтары асырылып кеткенде, желіде тұтыну шамасының артуына байланысты қараңғылық (ақаулық) пайда болу қаупі туындайды және электр энергиясын өндіруші компаниялардың кейбір жаңартылатын энергия көздерін өшіруіне мәжбүр етеді. Аккумуляторлық энергия сақтау жүйелері (АЭСЖ) бұл проблеманы төмен тұтыну кезінде артық энергияны жинау арқылы, ал желіде тұтыну шамасы артқан кезде оны босату арқылы шешеді. Бұл NERC-тің өткен жылғы деректері бойынша, тұтыну шамасының сүйір төбеге көтерілуін шамамен 15–30 пайызға тегістеуге көмектеседі. Энергия тұтынуын тегістеу мүмкіндігі — қымбат тұратын пиктік электр станцияларына жиі жүгіруге аз ғана қажеттілік туғызады; нәтижесінде жеке трансформаторлық подстанцияларда жыл сайын шамамен жеті жүз қырық мың доллар үнемделеді және барлық таза энергия шығындалмай қалады. Сонымен қатар, аккумуляторлар желі жиілігіндегі өзгерістерге дәстүрлі жылулық электр станцияларына қарағанда тез әрі шамамен лездік реакция береді.

Ауытқу сызықтары мен трансформаторлық подстанциялардың жабдықтарын жаңарту мерзімін кейінге қалдыру

Ескі электр желілері барлық жерде қосылып жатқан жаңа электрлік көліктер мен күн энергиясын пайдаланатын панельдерге қол жеткізу үшін қиындықтарға ұшырап жатыр. Сандарға бір секунд уақыт беріп, салыстырайық — электр беру желілерін әдеттегідей жаңарту әр миль үшін бір миллионнан екі миллион долларға дейін тұрады, ал осындай рұқсаттарды алу және оларды іс жүзінде салу үшін бес пен жеті жыл керек. Осы жерде аккумуляторлық сақтау құрылғылары қолайлы болып табылады. Стратегиялық орындарға орнатылған осы үлкен аккумуляторлық жүйелер желінің белгілі бір аймақтарындағы «трафик тығысуын» жеңілдету арқылы қымбат тұратын жаңартуларды өтеу мүмкіндігін береді. Өткен жылы жасалған зерттеулерге сәйкес, 50 МВт қуатты және 200 МВт·сағ сыйымдылықты аккумулятор орнату трансформаторлық станцияларды жаңарту қажеттілігін төрт пен сегіз жылға дейін кешіктіреді, сонымен қатар олар желінің басқа да функцияларына да көмектеседі. Бұл тәсілдің ерекше тартымдылығы — ол жаңа инфрақұрылымды салуға тең деңгейде тиімді, бірақ құны шамамен 40–60 пайызға аз. Сонымен қатар, бұл модульді аккумуляторлық орнатпалар 18 ай ішінде іске қосылады, бұл әдеттегі әдістерге қарағанда өте жылдам.

Бұл тәсіл активтердің пайдалану мерзімін ұзартады және торапқа төзімділік бағдарламаларын іске асыру үшін капиталды босатады, сонымен қатар BESS-ті адаптивті инфрақұрылымды жоспарлаудың негізгі элементі ретінде орнатады.

BESS-тің қайталанбалы энергия көздерімен интеграциясы

Күн сәулесі мен жел энергиясын шектеуді азайту

Қазіргі кезде жаңартылатын энергияның шектеу проблемасы әлі де өте үлкен. Халықаралық Энергетикалық Агенттіктің өткен жылғы есебіне сәйкес, әлем бойынша жел және күн энергиясын пайдаланатын электр станциялары жылына өндіре алатын электр энергиясының шамамен 8,3 пайызын тастап отыр. Аккумуляторлық энергия сақтау жүйелері (AESJ) бұл мәселеге қосымша электр энергиясы шығарылған кезде, оны торап қабылдай алмайтын уақытта оны сақтап қою арқылы көмек көрсетеді. Мысалы, күн электр станциялары көбінесе түсте кез келген тұтынушыға қарағанда әлдеқайда көп электр энергиясын өндіреді, сондықтан түстегі артық өндірісті кешкі сағаттарда сұраныс көтерілген кезде қолдану үшін сақтау логикалық шешім болып табылады. Сол сияқты жел электр станциялары кейде өндіру көлемі жоғары болса да, ол уақытта оны тұтынуға деген сұраныс төмен болуы мүмкін. Энергияны сұраныс көтерілгенге дейін сақтап қою арқылы біз таза энергияның шығынын азайтамыз және жаңартылатын энергия көздерін операторлар үшін экономикалық тұрғыдан тиімді етеміз.

Заряд деңгейін (SOC) бақылау арқылы реттелетін жаңартылатын энергияны қамтамасыз ету

Зарядтың күйін (SOC) басқару электр желісі операторлары үшін бұрынғыдан қолданысқа жарамды, болжанбайтын электр энергиясы көздерін тұрақты көзге айналдырады. Операторлар SOC деңгейлерін нақты уақытта бақылаған кезде, олар сақталған энергияға қажетті уақытта қол жеткізе алады. Мысалы, аккумуляторларды түн ішінде шамамен 80% дейін зарядтау таңертең электр энергиясының сұранысының өсуін қанағаттандыруға көмектеседі. Бұл тәсіл жаңартылатын энергия көздерінің өндірісіндегі тербелістерді тегістейді, сондықтан күн энергиясы мен жел энергиясы қазіргі заманғы электр станциялары сияқты істей бастайды. Өткен жылы Ұлттық Жаңартылатын Энергия Зертханасы (NREL) жүргізген сынақтарға сәйкес, SOC алгоритмдерімен басқарылатын аккумуляторлық сақтау жүйелері желіде нақты пайдаланылатын жаңартылатын энергия көлемін шамамен 37 пайызға арттырды.

Коммерциялық және өнеркәсіптік үнемдеу үшін метрден кейінгі BESS

Уақыт бойынша сұраныс бағасын төмендету

Коммерциялық және өнеркәсіптік салалардағы кәсіпорындар электр энергиясын уақыт бойынша қолдану (TOU) нарығында іс-әрекет жасаған кезде осындай жоғары сұраныс төлемдерінен қатты пострадацияға ұшырайды. Бұл төлемдердің есептелуі өте қарапайым, бірақ қымбат тұрады — олар айына қуаттың ең жоғары 15 минуттық пайдалану кезеңі негізінде есептеледі, және бұл жалпы энергия шығындарының үштен бірінен астамын құрайды. Осы жерде желі ішіндегі аккумуляторлық электр энергиясын сақтау жүйелері (behind-the-meter) қолданысқа келеді. Бұл жүйелер негізінде электрлік сұраныстың тербелістерін сіңіретін «сояу» ретінде қызмет етеді. Пиктік уақыттарда желіден тікелей қуат алу орнына олар сақталған электр энергиясын береді, бұл тұтыну көрсеткіштеріндегі қатты секірістерді тегістеуге көмектеседі және кәсіпорындарды қосымша тарифтік қадағалау төлемдерінен қорғайды. Нақты әлемдегі нәтижелер өзінің маңызын толық ашады. Зауыттар мен технологиялық орталықтар бұл сақтау шешімдерін орнатқаннан кейін сұраныс төлемдерін 20-40 пайызға дейін төмендеткен. Көпшілік кәсіпорындар инвестициялардың өзін қайтаруын бірнеше жыл ішінде, кейде бес жылдан да аз уақыт ішінде бақылайды.

Болжамды жүк ауысуы арқылы энергия шығындарын оптималдау

BESS жүйелері энергия шығындары мен пайдалану үлгілерін алдын ала болжайтын алгоритмдермен бірге қолданылған кезде өте тиімді ақша үнемдейтін жүйелерге айналады. Бұл ақылды жүйелер өткен уақыттағы деректерді талдайды, ауа райы болжамдарын тексереді және нарықтағы өзгерістерді бақылайды; осылардың негізінде аккумуляторларды электр энергиясы арзан болатын тәуліктің төмен жүктемелі сағаттарында зарядтауға және бағалар өскен кезде разрядтауға шешім қабылдайды. Негізгі мақсат — тәуліктің әртүрлі уақыт аралықтарындағы баға айырмашылықтарынан тиімді пайдалану және уақытқа байланысты тарифтерден қосымша үнемдеу. Көптеген кәсіпорындар өз аккумуляторлық сақтау жүйелерін сұранысқа реакция беру бағдарламаларымен біріктіру арқылы пайдасын тағы да арттырады. Олар тораптағы жоғары жүктемелі кезеңдерде электр энергиясын тұтынуын азайтқан кезде ақшалай стимулдар (жеке төлемдер) алады. Мысалы, тамақ өңдеу өндірістерін қарастырайық. Олар барлық бұл стратегияларды бірігіп қолданса, әдетте өзінің жылдық энергия шығындарын 18–25 пайызға азайтады, сонымен қатар қалыпты жұмыс істеу режимі мен өндірістік кестелерді бұзбайды.

Виртуалдық электр станциялары мен қосымша қызметтердегі BESS

Виртуалдық электр станциялары (ВЭС) — бұл кәсіпорындар, зауыттар және үлкен коммуналдық объектілер сияқты әртүрлі орындардан аккумуляторлық энергия сақтау жүйелерін біріктіретін жүйе, ол әдеттегі электр станциясы сияқты жұмыс істейді, бірақ көптеген орындарға таратылған. Бұл виртуалдық жинақтар нақты электр нарығының арнайы қызметтеріне, мысалы, электр энергиясының сұранысында қатты өзгерістер болған кезде желіні тұрақтандыруға қатыса алады. Желіде бұндай азғантай жиілік ауытқулары пайда болғанда, біріктірілген аккумуляторлар шамамен лездік реакция береді, ал кейде бұл әдеттегі электр станцияларына қарағанда желінің тұрақты жұмысын қамтамасыз ету жылдамдығын асырады. Бұл тәсілдің қызығушылық туғызатын жағы — бұл әртүрлі сақтау құрылғыларын біріктіру арқылы олардың жалпы қызмет көрсету сапасын арттыруында. Жүздеген миллион долларға тұратын жаңа электр желілері мен трансформаторлық подстанциялар салу орнына компаниялар тек қана бар аккумуляторларды қосу арқылы ақшаны үнемдей алады. Сонымен қатар, иелер өзінің сақталған энергиясы желіні пиктік уақытта немесе авариялық жағдайларда теңестірген кезде қосымша ақша алады. Нәтижесінде біз мұнда электр желісінің барлық аумағына таратылған кішкентай сақтау қораптарын бір үлкен пайдалы ресурсқа айналдыратын тәсілді көреміз; бұл электр қорын кез-келген ақауларға қарсы тұрақты етеді және аккумулятор иелеріне табыс көзі ретінде тағы бір қосымша кіріс әкеледі.

ЖИҚ (Жиі қойылатын сұрақтар)

Тораптық деңгейдегі BESS дегеніміз не?

Тораптық деңгейдегі аккумуляторлық энергия сақтау жүйесі (BESS) — желінің тұрақтылығын қамтамасыз ету үшін қолданылатын ірі масштабды энергия сақтау жүйесі. Ол төмен сұраныс кезеңдерінде артық электр энергиясын сақтайды да, жоғары сұраныс кезінде оны босатады; бұл жүктеме тербелістерін теңестіруге және қымбат тұратын инфрақұрылымдық инвестицияларды ығысуға көмектеседі.

BESS тораптық қысымды басқаруда қалай көмектеседі?

BESS төмен сұраныс кезінде артық энергияны сақтап, жоғары жүктеме кезінде оны беру арқылы тораптық қысымды басқарады. Бұл өшіру қаупін азайтады, желінің тұрақтылығын қамтамасыз етеді және қымбат тұратын пиктік электр станцияларына деген тәуелділікті төмендетеді.

BESS шынымен инфрақұрылымдық жаңартуларды ығысуға мүмкіндік береді ме?

Иә, стратегиялық орналасқан BESS желінің жергілікті қысымын жеңілдету арқылы қымбат тұратын электр беру желілері мен трансформаторлық подстанцияларды жаңартуды ығысуға мүмкіндік береді; бұл дәстүрлі инфрақұрылымдық жаңартуларға байланысты шығындар мен уақытты үнемдейді.

BESS қалай жаңартылатын энергия көздерімен интеграцияланады?

BESS көптеген өндіріс уақытында күн энергиясы мен жел энергиясы сияқты жаңартылатын көздерден артық өндірілген электр қуатын сақтай алады. Бұл сақталған энергия жоғары сұраныс кезеңдерінде пайдаланылуы мүмкін, нәтижесінде жаңартылатын энергияның шектелуі азаяды және операторлар үшін қаржылық тиімділік артады.

Кәсіпорындар үшін метрден кейін орналасқан BESS-тің артықшылықтары қандай?

Метрден кейін орналасқан BESS кәсіпорындарға электр энергиясын қолданудағы шыңдарды тегістеу үшін энергияны сақтау мен босату арқылы уақыт бойынша пайдалану нарығындағы сұранысқа қойылатын төлемдерді азайтуға көмектеседі. Бұл жүйелер энергия шығындарын қатты төмендетуге мүмкіндік береді және жиі ғана бірнеше жыл ішінде өз құнын қайтарып береді.

BESS виртуалды электр станцияларында қандай рөл атқарады?

BESS виртуалды электр станцияларына әртүрлі объектілерден аккумуляторлық сақтау ресурстарын біріктіру арқылы торап қызметтерін ұсынуға қатысады. Олар тораптың тұрақтылығын қамтамасыз етеді, жаңа инфрақұрылымға деген қажеттілікті азайтады және аккумулятор иелері үшін қосымша табыс көздерін жасайды.