BESS оф-грид электр тармактарынын туруктуулугун жакшырта алабы?

Тармактык туруктуулук үчүн BESS негиздери

Түзүлүштөр эмне үчүн туруктуу эмес: туруктуулугунун жетишсиздиги жана каталардын көп учурашы

Торго байланышпаган системалардын тургузулган электр торундагы чоң айлануучу генераторлордон келген ошондой айлануу инерциясы жок. Бул инерция система үчүн негизинде шок саптагыч ролун аткарат, анткени ал талаптардын тез өзгөрүшү же генерациянын күтүлбөгөн төмөндөшү кезинде стабилдүүлүктү сактоого жардам берет. Бул табигый буфер жок болгондо, кичинекей проблемалар тездетилген темпте башкарууга мүмкүнчүлүк бербей, жыштык деңгээли топуракта тез-тез өзгөрүп, коркунучтуу абалга алып келет. Маселени дагы да начарлатканы — көпчүлүк тормон байланышпаган орнотулуштардын токтогондой өтүш (fault ride through) мүмкүнчүлүгүнө ээ болбоосу. Стандарттагы коопсуздук протоколдору көпчүлүк учурда кернеңдин төмөндөшү же жыштыктын кыска убакытка созулган талаасында инверторлорду өчүрүп, белгилүү бир жүктөмдөрдүн тогун кесип таштайт, башкача айтканда, бардыгын мүмкүн болушунча узак убакыт иштетүүгө аракет кылбайт. Бул аймактарда, айрыкча, жакында башка электр чыганактары жок болгондо, айрыкча проблемалуу болуп калат. Натыйжада, бул кичинекей тоскоолдуктар көпчүлүк учурда толук караңгылыкка алып келет. Бул бардык туруксуздуктардын натыйжасында, тормон байланышпаган иштешүүлөрдүн узак мөөнөткө надёждуу жана төзүмдүү болууну камсыз кылуу үчүн, алардын башынан эле атайын стабилдүүлүк чараларын киргизүү зарыл.

Негизги BESS мүмкүнчүлүктөрү: Тез жооп берүү, Эки тараптуу энергия агымы жана энергияны убакыт боюнча жылдыруу

BESS системалары бул маселелерди чындыгында маанилүү үч жол менен чечет. Биринчи жана эң маанилүү нерсе — алардын реакциясынын тездиги. Биз көбүнчө 100 миллисекунддан аз убакыт ичинде жооп берүүнүн тездиги жөнүндө сүйлөбүз. Бул тездик аларга жыштык айланып кеткенде дароо гана күчтү кошуп же сорбуп алууга мүмкүндүк берет, ошондой эле потенциалдуу системалык тургунсуздукту башкарууга мүмкүндүк берет. Экинчи маанилүү өзгүчөлүк — алардын күчтү эки жакка да жылдыра алышы. Бул заряддоо жана разряддоо режимдери ортосунда реалдуу убакытта жүрүштүнгөн тегерек өтүшүнүн мүмкүнчүлүгүн билдирет, бул жаңы энергия булактарынын (кайрадан колдонуу үчүн) колдонулушу менен түрлүү ток талаптарынын тең салмагын камсыз кылат. Жана акыркы нерсе — күн панелдеринен же шамал турбиндарынан ашыкча энергияны сактоо, анда электр энергиясына керектөө аз болгон учурда. Бул сакталган энергия чоң керектөөлүү мезгилдерде же шамал эсбей, күн жарык түзбөгөндө пайдалуу болот. 2023-жылы Microgrid Institute жана NREL тарабынан жасалган жакынкы изилдөөлөрдүн маалыматына ылайык, бул ыкма микросеткалары бар изоляцияланган аймактарда дизель генераторлорунун колдонулушун 30–50 процентке азайтат.

BESS-Башкарылган жыштык жана кернеу туруктуулугу

Синтетикалык инерция жана друп-башкаруу: Инвертордук микрошебектерге компенсация

Инверторлорго негизделген микросеткалар, айрыкча жаңы энергия булагынан (кайра иштетилген) электр энергиясы тармактын офф-грид (туташтыксыз) системасында үстөмдүк кылган аймактарда кеңири таралып бара жатат. Бул системалардын традициондук тармактарга мүнөздүү табигый айлануучу инерциясы жок, ошондуктан алар генерацияланган жана колдонулган электр энергиясынын ортосундагы дисбаланс пайда болгондо жогорку жыштыктагы тез өзгөрүшкө чыдамсыз. Аккумулятордук электр энергиясын сактоо системалары (АЭСС) «синтетикалык инерция» деп аталган кубулушту имитациялап, жардам берет. Негизинде, күчтүк электрондук компоненттер жыштыктын өзгөрүшүн (RoCoF — жыштыктын өзгөрүшүнүн тездиги) тез табат да, андан кийин системага электр энергиясын тез киргизет же тез чыгарып салат; бул RoCoF тездигин башкаруу системасы жок системаларга салыштырғанда жарымдан көбүрөөк азайтат. Ошондой эле, арткы башкаруу (droop control) деп аталган бир метод бар, ал арткы башкаруу менен ар кандай күчтүк булагынын жүктөмдүн башкаруусун автоматтык түрдө бөлүштүрөт. Эгер жыштык төмөндөсө, аккумуляторлор сакталган энергияны чыгарып, системаны стабилдештирет. Ал эми избышкан энергия бар болгондо, алар аны сиңирет. Бул функциялардын баары бирге иштеп, башкаруу кызматкерлеринин көп учурда көзөмөлдөөсүз иштеген синхрондуу машинанын иштөө принцибин кайталайт: генераторлордун иштебей калышы же жүктөмдүн тез өзгөрүшү учурларында да бардык процесстерди тегиз жана туруктуу уюштуруп турат.

Динамикалык реактивдүү кубаттын колдоосу жана BESS EMS аркылуу активдүү кернеэни тегиздөө

Кернеу турбуленттүүлүгү көпчүлүк оф-гринд системалардын иштешин узак убакыт бою кыйындатып жатат, алар негизинен шамал жана күн энергиясы сымал жаңылышпай турган булактарга таянат. Традициондук кернеу регуляторлору бул системаларда болуп турган тез өзгөрүштөрдү чыдай ала турган кылмышта эмес. Батареялык энергия сактоо системалары (BESS) жана жетилген энергия башкаруу системалары (EMS) бул маселени тийиштүү чечет. Бул системалар жайгашкан электр ток агымынан тәэсирленбей, динамикалык реактивдүү күч колдоосун камсыз кылат. EMS тармактагы бардык процесстерди туруктуу көзөмөлдөп турат жана кернеу төмөндөшү, чаптыктар же таңгыч толкун формалары сыяктуу кыйынчылыктарды тез гана чечүү үчүн сыйымдуулуктуу же индуктивдүү ВАРларды колдонот. Күн энергиясынын өндүрүшү тез төмөндөгөндө же күчтүү шамалдын пайда болушунда система реактивдүү күчтү буферлөт. Ошондой эле, ал талаптанбаган гармоникаларды фильтрлейт жана кернеуну нормалдык деңгээлдин жакында 2% чегинде туруктуу сактоо үчүн автоматтык түрдө өзгөртүлөт, бул үчүн резервдик дизель генераторлорду иштетүүгө муктаждык жок. IEEE PES Микросистемалар комитетинин долбоорлоруна ылайык, бул функциялар кернеугө байланыштуу электр үзүлүштөрүн жакында 70% га азайтат. Ошондой эле, тургузулган тургундук тез өзгөрүштөрдүн таасири менен кабыл алуучу сезгич түзүлүштөрдүн иштеш мөөнөтүн узартат.

Операциялык төзүмдүлүк: Чок азайтуудан кара баштап койгонго чейин

Акылдуу BESS чачыратуу аркылуу жүктүн тең салыштырылышы жана дизел генераторунан качуу

Кайталанып келген энергиянын өндүрүшү тез өзгөрсө жана электр энергиясына болгон талап тоголоктун ичинде башкача өзгөрсө, бул айрыкча резервдик күчтүн негизинде дизель генераторлорго таянган четке чыккан системалар үчүн чындыкта проблемалар тудурат. Аккумулятордук энергия сактоо системалары (АЭСС) бул маселелерди чечүү үчүн акылдуу алгоритмдерди колдонуп, кандай учурда энергияны сактоо же башкаруу керээсигин баа кылат, бул жагдайда жүктөмдүн тез өзгөрүшүн 60–80 процентке чейин тегиздетет, ал эми АЭСС колдонбосо, бул тегизделиш болбойт. Бул системалар күн энергиясынан же шамал турбиндарынан ашыкча электр энергиясын жутуп алат, андан соң талап көтөрүлгөндө аны электр тармагына кайра берет. Бул компанияларга кымбат турган дизель генераторлорун туруктуу электр энергиясын камсыз кылуу үчүн даайыма иштетүүгө мажбур болбостон, жетиштүүлүгүн сактап калууга мүмкүндүк берет. Бир кен казып алуу компаниясы АЭСС орноткондон кийин жылдык отун чыгымдарын 700 миң долларга чейин төмөндөттү, ал эми дизель двигателдеринин иштөө узактыгын баштапкы узактыгынын 8% га чейин кыскартты, бирок негизги иштери туруктуу жана сапаттуу иштеп турган. Энергиянын пайдаланылышын чындыкта убакытта көрсөтүп, графикти ага ылайык түзөтүү мүмкүндүгү генераторлорду жыш иштетүүгө жана токтотууга мажбур болбостон, алардын иштөө мөөртүн узартат жана кандайдыр бир авариянын узакка созулган учурда резервдик күчтүн жетиштүүлүгүн камсыз кылат.

Кара баштап калуу мүмкүнчүлүгү: Тышкы жардамсыз критикалык токтогон инфраструктураны калыбына келтирүү

Оф-грид системалар кээде толугу менен иштебей калат, бирок аккумулятордук энергия сактоо системалары (АЭСС) автономдуу кара баштапкы кабилитет деп аталган нерсе сунуштайт. Бул системалар сырттан электр тармагынын жардамын же генераторлорду кол менен баштап койгон адамдын жардамын талап кылбай, өзүнчө маанилүү инфраструктуранын электр менен камсыздоосун кайра баштап койот. Традициондук дизельдик агрегаттарга отунду баштап койуу, двигательди бургулоо жана бардык системаны туура синхрондоо сыяктуу көп кадамдар керек. АЭСС бул баардык кыйынчылыктардан арылган жана туруктуу кернеэ жана жыштыкты дээрлик дароо берет, бул микросеть контроллерлерин кайра ишке киргизет жана приоритеттүү жүктөрдү постепалдуу кайра ишке киргизет. Бир чыныгы мисалды алалык: ири шаарлардан алыс жайгашкан бир ооруканада. Толук электр үзүлүшү болгондон кийин АЭСС хирургиялык жарык жана жашоо колдоо системаларын дээрлик 28 секунд ичинде кайра ишке киргизген. Бул кандай иштейт? Бул процесс башкаруу байланыштарын кайра бириктирүүдөн башталат, андан кийин «мажбурий жүктөр» деп аталган жүктөр ишке киргизилет (адатта жалпы капаситеттин 10% дан аз). Акыркы этапта жергиликтүү генерациялык активдер кайра ишке киргизилет. Жаңы АЭСС моделдеринде алгачтан заряддалган тизмектер, ички островдук табуу функциясы жана терең разряддан кийин да надёждуу иштей турган күчөтүлгөн программалык камсыздоо сыяктуу функциялар бар. Бул жаңылыктардын баардыгы отун ташууга таянышты кемитет жана кайра ишке киргизүү убактысын бир нече сааттан эң көп дегенде эки мүнөткө чейин кыскартат.

Көп берилүүчү суроолор

BESS деген эмне?

Батареялык энергия сактоо системалары (BESS) — бул кийинки убакытта колдонуу үчүн энергияны сактаган технологиялар, алар электр менен камсыз кылуу системаларын тургузуп, талап менен өндүрүштү тең салыштырууга жардам берет.

Оф-грит системалар неге оңой токтойт?

Оф-грит системаларда тордун инерциясы жок жана көпчилүк учурда аварияларды туруктуу өтүштүн (fault ride-through) мүмкүнчүлүгүнө ийгиликтүү иштей албайт, бул жолу менен көпчилүк учурда электрдин тургузулушсуздугу жана үзүлүштөр пайда болот.

BESS оф-грит системаларды тургузуп тургандай кандай жардам берет?

BESS тез реакция берет, эки жактуу электр агымын камсыз кылат жана энергияны убакыт боюнча көчүрөт; бул жолу менен жыштык жана кернеэни тургузуп тургандай жардам берет жана дизель генераторлорго таянышты кемитет.

Кара баштап куюу (black start) мүмкүнчүлүгү деген эмне?

Кара баштап куюу (black start) мүмкүнчүлүгү — бул BESS түрүндөгү системанын сырткы жардамсыз критикалык оф-грит инфраструктураларга электр энергиясын өзүнчө калыбына келтирүү мүмкүнчүлүгү.