Bolehkah BESS digunakan untuk mengurangkan beban puncak dalam grid elektrik bandar?

Memahami Pengurangan Puncak dan Tekanan Grid Bandar

Grid kuasa bandar menghadapi ketidaksepadanan asas antara bekalan dan permintaan. Penggunaan elektrik meningkat tajam pada waktu pagi dan petang apabila bangunan komersial, sistem pengangkutan awam, dan pengguna rumah menarik kuasa secara serentak. Jurang antara beban asas dan permintaan puncak ini memaksa utiliti mengekalkan kapasiti rizab berputar—loji kuasa yang beroperasi pada keluaran separa, membakar bahan api sambil menunggu lonjakan permintaan yang mungkin atau tidak berlaku.

Pengurangan puncak menangani ketidakcekapan ini dengan mengurangkan kuasa maksimum yang diambil daripada grid semasa tempoh permintaan tinggi. Alih-alih meningkatkan penjanaan, syarikat utiliti atau pengguna besar menggunakan tenaga tersimpan untuk menutup jurang tersebut. Justifikasi ekonomi bagi pengurangan puncak menjadi lebih kukuh apabila harga elektrik berdasarkan masa menjadi piawaian di pasaran metropolitan, di mana kadar puncak boleh melebihi kadar luar puncak sebanyak tiga kali ganda atau lebih.

Bess — Sistem Penyimpanan Tenaga Bateri — telah muncul sebagai teknologi dominan untuk aplikasi ini. Berbeza dengan penyimpanan hidro pam tradisional yang memerlukan geografi khusus, atau sistem roda jentera yang terhad kepada ledakan jangka pendek sahaja, penyimpanan bateri boleh diskalakan daripada aplikasi bangunan komersial hingga pemasangan berskala utiliti yang melayani keseluruhan kawasan bandar.

Bagaimana BESS Melaksanakan Pengurangan Puncak dalam Persekitaran Bandar

Logik Kitaran Cas-Discaj

A bess pemasangan yang disambungkan ke substesen bandar mengisi tenaga semasa jam luar puncak — biasanya antara tengah malam hingga 6 pagi apabila penjanaan beban asas melebihi permintaan. Tenaga yang disimpan kemudiannya dihantar semula ke grid semasa puncak pagi (7–10 pagi) dan puncak petang (5–9 petang), meratakan keluk beban bersih yang perlu ditangani oleh rangkaian penghantaran atas.

Bateri litium ferum fosfat (LiFePO4) mendominasi pelaksanaan BESS bandar untuk beberapa sebab. Kestabilan haba mereka mengurangkan risiko kebakaran di kawasan padat penduduk di mana peristiwa larian haba membawa akibat yang tidak dapat diterima. Jangka hayat kitaran melebihi 6,000 kitaran cas-tolak pada kedalaman cas 80% bermaksud sistem yang dipasang hari ini kekal produktif dari segi ekonomi selama 15–20 tahun operasi pengurangan puncak harian.

Sebuah utiliti tempatan di Asia Tenggara memasang sistem penyimpanan tenaga bateri (BESS) berkapasiti 20MW/40MWh di sebuah stesen bekalan elektrik bandar yang sesak, di mana kekangan ruang fizikal menghalang pemasangan transformator ketiga. Sistem bateri menyerap puncak beban pendingin hawa sebanyak 15MW pada waktu petang, menangguhkan perbelanjaan modal sebanyak kira-kira $12 juta untuk peningkatan stesen bekalan elektrik selama kira-kira tujuh tahun.

Penggabungan Dengan Infrastruktur Stesen Bekalan Elektrik Sedia Ada

Pemasangan BESS di kawasan bandar biasanya disambungkan pada tahap voltan sederhana (10–35kV) melalui transformator penaik yang terpadu dalam kontena bateri atau dipasang bersebelahan dengannya. Sistem penukaran kuasa (PCS) mengurus aliran kuasa dua arah, beralih daripada proses rectification semasa pengecasan kepada proses inversion semasa pelepasan tenaga dalam masa milisaat setelah menerima isyarat pengaturan grid.

Konfigurasi BESS yang dipasang pada rak sesuai untuk pemasangan di dalam stesen pengalihan bandar di mana ruang lantai terhadar. Reka bentuk BESS yang boleh ditindan membolehkan syarikat utiliti meningkatkan kapasiti secara berperingkat — bermula dengan bekas 5 MWh dan menambah unit seiring dengan perubahan corak permintaan. Pendekatan modular ini mengurangkan komitmen modal awalan berbanding membina kemudahan BESS khusus.

Keperluan Teknikal untuk Pemasangan BESS Bandar

Pertimbangan Ruang dan Keselamatan

Stesen pengalihan bandar jarang mempunyai tanah lapang untuk pemasangan bateri berskala besar. Penyelesaian BESS berbekas menangani masalah ini dengan membuat sistem sepenuhnya secara pra-pembuatan — bateri, PCS, pengurusan haba, dan penekanan api — dalam bentuk bekas penghantaran piawai yang boleh dipasang pada tapak konkrit stesen pengalihan sedia ada.

Protokol keselamatan kebakaran memerlukan perlindungan berbilang lapisan: pemantauan pada tahap sel untuk mengesan ketidaknormalan voltan sebelum pelarian haba bermula, pengesanan gas pada tahap modul yang mencetuskan sistem pengudaraan sebelum wap elektrolit mudah terbakar terkumpul, dan sistem penekanan aerosol pada tahap bekas yang diaktifkan secara automatik. Piawaian pemasangan sistem storan tenaga diberikan oleh NFPA 855, yang menetapkan jarak pemisahan dan keperluan pengudaraan yang mesti dipenuhi oleh pelaksanaan di kawasan bandar memandangkan kedekatannya dengan bangunan berpenghuni.

Piawaian Sambungan ke Grid

IEEE 1547 mengawal penyambungan sumber tenaga teragih termasuk BESS ke grid. Penerapan di kawasan bandar mesti menunjukkan keupayaan ride-through — kekal bersambung semasa lekukan voltan ringkas, bukan terputus, yang akan memburukkan ketidakstabilan grid semasa peristiwa puncak tepat apabila sistem direka untuk mengurangkan risiko tersebut. PCS mesti diselaraskan dengan frekuensi grid dalam julat ±0.5 Hz dan bertindak balas terhadap isyarat penghantaran utiliti melalui integrasi SCADA.

Soalan Lazim

Berapa saiz BESS yang diperlukan untuk pengurangan puncak di kawasan bandar?

Aplikasi bangunan komersial biasanya memerlukan 500kWh–2MWh untuk mengurangkan puncak pada tahap kemudahan. Pengurangan puncak pada tahap substesen pengedaran memerlukan 10–50MWh bergantung kepada profil beban penghala. Penerapan skala utiliti di kawasan bandar berkisar dari 100MWh dan ke atas. Penentuan saiz bergantung kepada magnitud permintaan puncak, tempoh, dan peratusan pengurangan sasaran, bukan formula tetap mana-mana.

Berapa lama BESS boleh mengekalkan pelepasan untuk pengurangan puncak?

Kebanyakan sistem pengurangan beban puncak di kawasan bandar menargetkan pelepasan berterusan selama 2–4 jam pada kuasa kadar. Ini merangkumi tempoh puncak biasa pada waktu pagi atau petang. Sistem berdurasi lebih panjang (6–8 jam) wujud tetapi mempunyai kos per-kWh yang lebih tinggi, yang jarang dapat menghalalkan kapasiti tambahan untuk pengurangan beban puncak sahaja, walaupun ia menambah nilai melalui perkhidmatan tambahan seperti pengaturan frekuensi.

Adakah pengurangan beban puncak BESS berfungsi dengan integrasi tenaga boleh baharu?

Ya. Menggabungkan BESS dengan solar atap atau penjanaan angin bandar mencipta sistem hibrid di mana tenaga boleh baharu berlebihan pada waktu tengah hari mengisi bateri untuk pelepasan pada waktu puncak petang. Ini menangani masalah "duck curve" di mana penghasilan solar turun tepat ketika permintaan petang meningkat. Pembekal seperti Liaoning Sinotech Group menyediakan penyelesaian BESS dan solar terintegrasi untuk aplikasi ini.

Apakah perbezaan antara pemasangan BESS jenis rak dan jenis bertindan?

Sistem Penyimpanan Tenaga Bateri (BESS) yang dipasang pada rak sesuai dengan rak pelayan piawai 19 inci untuk pemasangan dalaman dalam persekitaran terkawal. BESS yang boleh ditindih menggunakan kabinet luaran tahan cuaca yang bersambung secara elektrik dan berkomunikasi melalui pengawal pusat. Pemasangan pada rak sesuai untuk bangunan kawalan stesen bekalan; pemasangan yang boleh ditindih sesuai untuk penempatan luaran di atas tapak apabila ruang dalaman tidak tersedia.

Bagaimana pengurangan puncak BESS mengurangkan kos elektrik?

Pengguna komersial dan industri yang menggunakan tarif berdasarkan masa penggunaan mengelakkan yuran permintaan dengan menarik tenaga dari BESS semasa tempoh harga puncak. Yuran permintaan — yang dikira berdasarkan selang penggunaan tertinggi 15 minit setiap bulan — boleh mewakili 30–70% daripada jumlah bil elektrik suatu kemudahan. Pengurangan puncak menghilangkan atau mengurangkan yuran ini tanpa mengurangkan penggunaan tenaga sebenar.

Apakah penyelenggaraan yang diperlukan untuk pemasangan BESS di kawasan bandar?

Pemeriksaan sistem pengurusan haba setiap suku tahun, ujian kapasiti setiap enam bulan, dan pemantauan jarak jauh berterusan melalui sistem pengurusan bateri. Kimia LiFePO4 tidak memerlukan pengisian semula elektrolit, tidak seperti alternatif asid-plumbum. Penyeimbangan sel berlaku secara automatik melalui BMS semasa operasi keadaan cas separa yang biasa dalam kitaran tugas pengurangan puncak.