Каковы перспективы применения систем хранения аккумулированной энергии (BESS) в энергосистемах?

Системы хранения аккумулированной энергии на основе аккумуляторов (BESS) масштаба электросети для обеспечения устойчивости и отсрочки модернизации инфраструктуры

Системы хранения аккумулированной энергии на основе аккумуляторов (BESS), развернутые в масштабе электросети, предоставляют критически важные услуги по обеспечению устойчивости, одновременно экономически обоснованно откладывая крупные капитальные вложения в инфраструктуру. Поглощая избыточную мощность в периоды низкого спроса и отдавая её в периоды пиковых нагрузок, такие системы балансируют колебания нагрузки, создающие напряжение в сетях передачи.

Управление перегрузками и сглаживание пиковых нагрузок

Когда линии электропередачи перегружаются в периоды пикового потребления, возникает затор в энергосистеме, что повышает риск отключений и вынуждает энергокомпании отключать некоторые источники возобновляемой энергии. Системы накопления энергии на основе аккумуляторов решают эту проблему, забирая избыточную энергию в периоды низкого спроса и отдавая её обратно в сеть, когда возникает перегрузка. Согласно данным Национального совета по надёжности электросетей (NERC) за прошлый год, это позволяет сгладить резкие всплески потребления примерно на 15–30 %. Возможность выравнивания потребления энергии означает, что реже приходится обращаться к дорогостоящим «пиковым» электростанциям, что позволяет экономить около 740 000 долларов США ежегодно на каждой отдельной подстанции, одновременно предотвращая потери всей этой чистой энергии. Кроме того, аккумуляторные системы реагируют практически мгновенно на изменения частоты в сети по сравнению с традиционными тепловыми электростанциями, которым требуется очень много времени для регулировки своей мощности.

Отсрочка модернизации линий электропередачи и подстанций

Старые электрические сети испытывают серьёзные трудности, пытаясь справиться со стремительным ростом числа новых электромобилей (EV) и солнечных панелей, устанавливаемых повсеместно. Давайте на мгновение обратимся к цифрам: традиционные методы модернизации линий электропередач обходятся в 1–2 млн долларов США за милю, а получение разрешений и фактическое строительство занимают от пяти до семи долгих лет. Именно здесь на помощь приходят системы аккумуляторного хранения энергии. При стратегическом размещении такие крупные аккумуляторные системы позволяют отложить эти дорогостоящие модернизации, снимая «пробки» в определённых участках электросети. Согласно исследованию, проведённому в прошлом году, установка аккумуляторной системы мощностью 50 МВт и ёмкостью 200 МВт·ч может отсрочить необходимость реконструкции подстанции на четыре–восемь лет, а также способствует выполнению и других функций электросети. Привлекательность данного подхода заключается в том, что он обеспечивает тот же эффект, что и строительство новой инфраструктуры, но обходится на 40–60 % дешевле. Кроме того, такие модульные аккумуляторные комплексы могут быть запущены в эксплуатацию в течение 18 месяцев — это исключительно высокая скорость по сравнению с традиционными методами.

Данный подход продлевает срок службы активов и высвобождает капитал для инициатив по повышению устойчивости электросети, делая системы накопления энергии (BESS) краеугольным камнем адаптивного планирования инфраструктуры.

Интеграция систем накопления энергии (BESS) с объектами генерации из возобновляемых источников

Снижение потерь при выработке солнечной и ветровой энергии

Проблема отключения возобновляемых источников энергии по причине избытка по-прежнему остаётся весьма серьёзной. Согласно докладу Международного энергетического агентства за прошлый год, ветровые и солнечные электростанции по всему миру ежегодно теряют около 8,3 % потенциально вырабатываемой ими электроэнергии. Системы накопления энергии на основе аккумуляторов помогают решить эту проблему, поглощая избыточную электроэнергию в те моменты, когда её выработка превышает возможности электросети по её потреблению. Возьмём, к примеру, солнечные электростанции: в полдень они зачастую генерируют значительно больше электроэнергии, чем требуется в данный момент, поэтому логично сохранять этот избыток, выработанный в середине дня, для последующего использования вечером, когда спрос резко возрастает. Аналогичным образом, ветровые электростанции иногда вырабатывают много энергии, но при этом не находят достаточного числа потребителей, готовых её немедленно использовать. Сохраняя эту энергию до роста спроса, мы фактически сокращаем объёмы выбрасываемой чистой энергии и делаем возобновляемые источники энергии экономически целесообразными для операторов.

Обеспечение управляемости возобновляемой энергии посредством управления SOC

Управление уровнем заряда (SOC) превращает эти непредсказуемые источники энергии в надёжный ресурс для операторов электросетей. Отслеживая уровни SOC в режиме реального времени, они могут использовать накопленную энергию в наиболее подходящие моменты. Например, поддержание уровня заряда аккумуляторов на уровне около 80 % в течение ночи помогает удовлетворить утренние пики спроса на электроэнергию. Такой подход сглаживает все колебания выработки возобновляемой энергии, заставляя солнечные и ветровые электростанции работать более стабильно — как традиционные электростанции. Согласно испытаниям, проведённым Национальной лабораторией возобновляемой энергии (NREL) в прошлом году, системы накопления энергии на основе аккумуляторов, управляемые алгоритмами SOC, повысили долю возобновляемой энергии, фактически используемой в электросети, примерно на 37 %.

Системы накопления энергии за точкой учёта (BESS) для коммерческих и промышленных потребителей

Снижение платы за пиковую мощность на рынках с дифференцированными тарифами по времени суток

Коммерческие и промышленные предприятия по всему миру сталкиваются с серьёзными финансовыми трудностями из-за чрезвычайно высоких плат за пиковую нагрузку при работе в рамках рынков электроэнергии с дифференцированными тарифами в зависимости от времени суток (Time-of-Use, TOU). Принцип расчёта этих плат достаточно прост, но дорогостоящ: они определяются на основе самого высокого потребления электроэнергии в течение любого 15-минутного интервала в течение месяца, и эта статья расходов может составлять более трети совокупных затрат на энергию. Именно здесь на помощь приходят системы накопления энергии с установкой «за счётчиком» (behind-the-meter battery energy storage systems). Эти системы фактически выполняют функцию амортизаторов для электрической нагрузки. Вместо того чтобы забирать электроэнергию напрямую из сети в периоды пикового спроса, они отдают ранее накопленную энергию, что позволяет сгладить резкие всплески потребления и избежать дополнительных штрафных надбавок к тарифам. Практические результаты говорят сами за себя. На заводах и в технопарках после внедрения таких систем хранения энергии платы за пиковую нагрузку снизились на 20–40 %. Большинство компаний отмечают, что инвестиции окупаются всего за несколько лет — иногда даже менее чем за пять.

Оптимизация затрат на энергию за счёт прогнозного сдвига нагрузки

Системы накопления электроэнергии (BESS) становятся мощным инструментом экономии, когда их объединяют с прогнозными алгоритмами, анализирующими будущие тарифы на электроэнергию и паттерны её потребления. Эти интеллектуальные системы анализируют исторические данные, учитывают прогнозы погоды и отслеживают изменения на энергорынке, чтобы определить оптимальное время для зарядки аккумуляторов в периоды дешёвого ночного (вне пиковой) тарифа и разрядки — в моменты резкого роста цен. Основная цель — использовать суточные колебания цен, а также дополнительно сэкономить благодаря тарифам, дифференцированным по времени суток. Многие компании ещё больше увеличивают свою прибыль, подключая свои аккумуляторные системы хранения к программам реагирования на спрос: им выплачиваются денежные стимулы каждый раз, когда они снижают потребление электроэнергии в периоды пиковой нагрузки на энергосистему. Например, предприятия пищевой промышленности, внедряя все эти стратегии в комплексе, обычно снижают свои годовые расходы на электроэнергию примерно на 18–25 %, не нарушая при этом нормального функционирования и производственных графиков.

СЭН в виртуальных электростанциях и вспомогательных услугах

Виртуальные электростанции, или ВЭС (сокращённо), объединяют системы аккумуляторных накопителей энергии из различных мест — таких как предприятия, заводы и крупные объекты коммунальных служб — для создания единой структуры, функционирующей подобно традиционной электростанции, но распределённой по множеству географических точек. Такие виртуальные системы могут участвовать в специализированных услугах на оптовых рынках электроэнергии, например, в обеспечении устойчивости электросети при резких колебаниях спроса на электроэнергию. При возникновении небольших отклонений частоты в сети совокупность подключённых аккумуляторов реагирует практически мгновенно — зачастую быстрее, чем традиционные тепловые электростанции, обеспечивая бесперебойную и стабильную работу всей системы. Особую привлекательность данного подхода представляет возможность интеграции разрозненных систем хранения энергии в единый, более эффективный комплекс. Вместо строительства новых линий электропередачи и подстанций, требующего затрат в миллионы долларов, компании могут сэкономить, просто подключив уже существующие аккумуляторные установки. Кроме того, владельцы получают дополнительное вознаграждение за использование накопленной энергии при балансировке сети в периоды пиковой нагрузки или в чрезвычайных ситуациях. В конечном счёте, мы наблюдаем здесь способ превращения множества разрозненных небольших аккумуляторных систем, рассредоточенных по территории, в единый мощный ресурс для всей электрической сети — что повышает надёжность энергоснабжения и одновременно создаёт для владельцев аккумуляторов дополнительный источник дохода.

Часто задаваемые вопросы

Что такое система накопления энергии масштаба электросети (BESS)?

Система накопления энергии масштаба электросети (BESS) — это крупномасштабная система хранения энергии, используемая для обеспечения критически важных услуг по стабилизации электросети. Она аккумулирует избыточную электроэнергию в периоды низкого спроса и отдаёт её в периоды пикового потребления, способствуя балансировке колебаний нагрузки и отсрочке дорогостоящих инвестиций в инфраструктуру.

Как BESS помогают в управлении перегрузкой сети?

BESS помогают управлять перегрузкой электросети, аккумулируя избыточную энергию в периоды низкого спроса и отдавая её в периоды пиковой нагрузки. Это снижает риск отключений, повышает устойчивость сети и уменьшает зависимость от дорогих пиковых электростанций.

Могут ли BESS действительно отсрочить модернизацию инфраструктуры?

Да, стратегически размещённые BESS могут отсрочить дорогостоящую модернизацию линий электропередачи и подстанций за счёт снятия локальной перегрузки сети, что позволяет сэкономить средства и время, связанные с традиционной модернизацией инфраструктуры.

Как BESS интегрируются с возобновляемыми источниками энергии?

Системы накопления энергии (BESS) могут аккумулировать избыточную электроэнергию, вырабатываемую возобновляемыми источниками, такими как солнечные и ветровые электростанции, в периоды пикового производства. Эта накопленная энергия затем может использоваться в периоды повышенного спроса, что снижает объёмы отключения возобновляемых источников и повышает экономическую целесообразность эксплуатации для операторов.

Какие преимущества даёт бизнесу система накопления энергии (BESS) за счётным прибором?

Системы накопления энергии (BESS) за счётным прибором помогают предприятиям снизить плату за пиковую мощность на рынках с дифференцированными тарифами по времени суток, аккумулируя и отдавая энергию для сглаживания всплесков потребления. Такие системы позволяют значительно сократить расходы на электроэнергию, часто окупаясь в течение нескольких лет.

Какую роль играют системы накопления энергии (BESS) в виртуальных электростанциях?

Системы накопления энергии (BESS) являются неотъемлемой частью виртуальных электростанций, объединяя ресурсы хранения энергии с различных объектов для предоставления услуг электросети. Они способствуют стабилизации сети, снижают необходимость в строительстве новой инфраструктуры и создают дополнительные источники дохода для владельцев аккумуляторных систем.