Глобальный переход к возобновляемым источникам энергии, таким как солнечная и ветровая энергия, создал беспрецедентную потребность в надежном хранении энергии. Возобновляемая генерация по своей сути изменчива. Солнечные фермы не производят электроэнергию в ночное время и снижают производительность в пасмурную погоду. Ветровые турбины вырабатывают электроэнергию только тогда, когда скорость ветра попадает в определенные диапазоны. Эти колебания ставят под угрозу стабильность энергосистемы и ограничивают проникновение возобновляемых источников энергии. Гибридные системы хранения энергии для приложений, использующих возобновляемые источники энергии, предлагают привлекательное решение, сочетающее в себе дополнительные технологии хранения. Обычно HESS сочетает в себе высокую плотность энергии батарей с высокой плотностью мощности и быстрым откликом суперконденсаторов или маховиков. Эта комбинация сглаживает производство возобновляемых источников энергии, обеспечивает услуги по обеспечению стабильности сети и обеспечивает более высокое проникновение возобновляемых источников энергии. Injet Hancang специализируется на разработке и внедрении гибридных систем хранения энергии для приложений, использующих возобновляемые источники энергии, помогая разработчикам проектов, коммунальным предприятиям и независимым производителям электроэнергии максимизировать ценность своих возобновляемых активов.
Возобновляемые источники энергии создают уникальные проблемы, которые традиционные аккумуляторные накопители не могут полностью решить. Понимание этих проблем объясняет, почему гибридные системы хранения энергии для возобновляемых источников энергии становятся стандартной практикой.
Солнечная и ветровая мощность могут быстро меняться. Облако, проплывающее над солнечной фермой, может снизить выработку более чем на семьдесят процентов менее чем за десять секунд. Когда это облако пройдет, объемы производства могут резко возрасти. Эти быстрые темпы изменения напряжения вызывают колебания напряжения и отклонения частоты, с которыми операторы сетей с трудом справляются. Системы, работающие только от аккумуляторов, могут сглаживать скачки напряжения, но частая езда на велосипеде с высокой мощностью ускоряет деградацию аккумулятора. Гибридная система хранения энергии для возобновляемых источников энергии использует суперконденсаторы для обработки высокочастотных компонентов линейного изменения, защиты батарей и обеспечения превосходного сглаживания.
Операторам сетей требуется непрерывное регулирование частоты. Когда мощность возобновляемых источников энергии внезапно падает, в сеть требуется немедленная подача электроэнергии. Когда объем производства резко возрастает, он требует немедленного поглощения. Батареи могут обеспечить эту услугу, но быстрые циклы зарядки-перезарядки значительно сокращают срок службы батареи. Суперконденсаторы в гибридной системе хранения энергии для возобновляемых источников энергии прекрасно справляются с рабочими циклами регулирования частоты, поскольку они рассчитаны на миллионы циклов. Аккумулятор обеспечивает более длительную поддержку энергии, когда это необходимо.
Владельцы проектов по возобновляемым источникам энергии хотят, чтобы их хранилища обеспечивали несколько источников дохода. Системе может потребоваться сглаживать выходную мощность в течение дня, переносить подачу электроэнергии с полуденных на вечерние часы пик и предоставлять сетевые услуги в ночное время. Разные услуги требуют разных характеристик ответа. Гибридная система хранения энергии для приложений, использующих возобновляемые источники энергии, уникально подходит для мультисервисной оптимизации, поскольку разные технологии хранения могут одновременно решать разные задачи.
Понимание строительных блоков гибридных систем хранения энергии для приложений, использующих возобновляемые источники энергии, помогает разработчикам проектов сделать осознанный выбор технологий.
| Компонентные | технологии | Функции в области возобновляемых источников энергии |
|---|---|---|
| Длительное хранение | Литий-ионный (LFP, NMC), Натрий-ионный, Ванадиевый поток | Сдвиг энергии по времени, резервное копирование на ночь, многочасовое сглаживание |
| Кратковременное хранение | Суперконденсаторы, маховики, титанат лития | Сглаживание скорости изменения скорости, регулирование частоты, качество электроэнергии |
| Система преобразования энергии | Двунаправленные инверторы, преобразователи постоянного тока в постоянный ток на основе SiC | Контролируемый поток энергии между хранилищем, возобновляемым источником и сетью |
| Система энергоменеджмента | Прогнозное управление на основе AI/ML, облачная SCADA | Оптимизация в реальном времени, интеграция прогнозов, мультисервисная диспетчеризация |
| Сетчатый интерфейс | Трансформаторы среднего напряжения, реле защиты, измерения | Безопасное и совместимое соединение с сетью |
Технические преимущества гибридных систем хранения энергии для использования возобновляемых источников энергии становятся очевидными при изучении конкретных сценариев эксплуатации.
Сетевые нормы все чаще требуют, чтобы генераторы возобновляемых источников энергии ограничивали скорость изменения мощности, обычно не более десяти процентов в минуту. Солнечная и ветровая мощность могут меняться гораздо быстрее. Гибридная система хранения энергии для приложений, использующих возобновляемые источники энергии, непрерывно измеряет мощность возобновляемых источников энергии. Когда выходная мощность начинает меняться быстрее, чем разрешенная скорость изменения, HESS подает или поглощает мощность, чтобы удерживать изменение полезной выходной мощности в определенных пределах. Суперконденсаторы обрабатывают начальные миллисекунды реакции, а батарея обеспечивает устойчивое питание, если линейное изменение продолжается более нескольких секунд. Такой подход обеспечивает соответствие требованиям сети, не нагружая батарею.
Солнечные фермы генерируют максимальную мощность в полдень, когда цены на электроэнергию часто низкие. Пик спроса приходится на вечер, когда падает выработка солнечной энергии. Гибридная система хранения энергии для возобновляемых источников энергии улавливает избыточную полуденную энергию и сбрасывает ее в вечерние часы пик. Аккумулятор обеспечивает запас энергии на несколько часов, необходимый для смещения во времени, а суперконденсаторы гарантируют, что система сможет мгновенно реагировать при изменении цен или условий сети. Компания Injet Hancang внедрила сдвигающие во времени решения HESS, которые увеличили доходы от проектов по солнечной энергии на двадцать-тридцать процентов.
Энергия ветра колеблется в нескольких временных масштабах одновременно. Турбулентность создает ежесекундные колебания. Порывы ветра вызывают явления продолжительностью от десяти до шестидесяти секунд. Изменение погодных условий приводит к часовым подъемам. Гибридная система хранения энергии для возобновляемых источников энергии учитывает каждый временной интервал с использованием соответствующей технологии. Суперконденсаторы справляются с колебаниями второго масштаба. Титанат лития или батареи LTO управляют событиями минутного масштаба. Литий-ионные аккумуляторы обеспечивают переключение энергии в часовом масштабе. Этот многовременной подход обеспечивает превосходное сглаживание с минимальной нагрузкой от циклической зарядки аккумулятора.
Удаленные поселения и промышленные объекты часто полагаются на гибридные микросети возобновляемых источников энергии и хранения энергии. Эти изолированные системы должны сохранять стабильность без поддержки сети. Гибридная система хранения энергии для использования возобновляемых источников энергии необходима для таких микросетей. Суперконденсаторы обеспечивают мгновенную реакцию на изменения нагрузки и возобновляемые колебания, поддерживая стабильность частоты и напряжения. Аккумулятор обеспечивает энергию для работы в ночное время и устойчивое реагирование на спрос.
Владельцы проектов, внедряющие гибридные системы хранения энергии для использования возобновляемых источников энергии, получают множество экономических и эксплуатационных преимуществ.
Замена батареи — это крупная статья расходов в течение двадцати-тридцатилетнего срока службы возобновляемого проекта. Передавая высокочастотные колебания мощности суперконденсаторам, гибридная система хранения энергии для приложений, использующих возобновляемые источники энергии, значительно снижает нагрузку на аккумуляторную батарею. Полевые данные Injet Hancang показывают, что конфигурации HESS обеспечивают увеличение срока службы батареи на пятьдесят-сто процентов по сравнению с системами, работающими только от батарей, выполняющими те же функции сглаживания возобновляемых источников энергии. Меньшее количество замен батарей напрямую улучшает экономику проекта.
Многие сетевые операторы налагают финансовые штрафы на генераторы возобновляемых источников энергии, которые не соответствуют ограничениям скорости изменения мощности или стандартам качества электроэнергии. Гибридная система хранения энергии для приложений, использующих возобновляемые источники энергии, обеспечивает постоянное соблюдение требований независимо от погодных условий. Система постоянно сглаживает выходную мощность в пределах ограничений кода сети. Клиенты Injet Hancang полностью устранили штрафы за скорость изменения скорости после внедрения HESS.
Одна гибридная система хранения энергии для приложений, использующих возобновляемые источники энергии, может одновременно обеспечивать сглаживание возобновляемых источников энергии, арбитраж энергии, регулирование частоты и поддержку напряжения. Интеллектуальная EMS распределяет каждую технологию хранения по наиболее подходящей задаче. Суперконденсаторы обеспечивают работу высокочастотных сетей. Батареи занимаются торговлей энергией. Эта мультисервисная возможность максимизирует использование активов и получение дохода.
Кредиторы и инвесторы предпочитают возобновляемые проекты с предсказуемым объемом производства и стабильным доходом. Гибридная система хранения энергии для приложений, использующих возобновляемые источники энергии, снижает изменчивость выходной мощности, продлевает срок службы оборудования и диверсифицирует источники дохода. Эти факторы улучшают кредитные рейтинги проектов и снижают затраты на финансирование. Injet Hancang работала с разработчиками проектов над структурированием проектов возобновляемой энергетики, поддерживаемых HESS, которые достигли лучших условий финансирования, чем сопоставимые проекты, основанные только на батареях.
Гибридные системы хранения энергии для возобновляемых источников энергии используются в широком диапазоне типов и масштабов проектов.
Крупные солнечные фермы получают выгоду от технологии HESS как для обеспечения соответствия темпам роста, так и для энергетического арбитража. Система улавливает избыточную дневную энергию для вечернего разряда, а также сглаживает колебания, вызванные облаками. Injet Hancang развернула HESS на солнечных фермах мощностью от десяти до более ста мегаватт.
Колебания мощности ветра более часты и нерегулярны, чем колебания солнечной энергии. Гибридные системы хранения энергии для использования возобновляемых источников энергии на ветряных электростанциях обычно требуют больших батарей суперконденсаторов по сравнению с емкостью батареи из-за высокочастотной природы ветровой турбулентности.
Существующие гидроэлектростанции могут добавить гибридные хранилища для предоставления дополнительных сетевых услуг. HESS реагирует быстрее, чем могут нарастать гидротурбины, преодолевая разрыв в миллисекунды за секундами, пока гидрогенерация не наладится. Эта комбинация создает очень гибкий сетевой ресурс.
Предприятия, производящие солнечную энергию на месте, могут развертывать гибридные системы хранения энергии меньшего масштаба для использования возобновляемых источников энергии, чтобы увеличить собственное потребление и снизить затраты на потребление. HESS улавливает избыточную солнечную энергию для использования в вечерние часы, а также сглаживает колебания солнечной энергии, которые в противном случае могли бы повлиять на чувствительное оборудование.
Гибридная система хранения энергии для приложений, использующих возобновляемые источники энергии, сочетает в себе две или более технологии хранения, обычно высокоэнергетическую батарею для длительного хранения и устройство высокой мощности, такое как суперконденсатор, для быстрого реагирования. Система использует интеллектуальные средства управления для направления потоков энергии, оптимизируя производительность для сглаживания возобновляемых источников энергии, смещения во времени и сетевых услуг.
Полевые данные Injet Hancang, полученные в ходе проектов по возобновляемым источникам энергии, показывают, что срок службы батареи увеличивается от пятидесяти до ста процентов. Точное расширение зависит от изменчивости возобновляемого ресурса, размера батареи суперконденсаторов относительно емкости батареи и конкретных используемых алгоритмов управления.
Экономика гибридных систем хранения энергии для приложений, использующих возобновляемые источники энергии, улучшается с увеличением размера проекта благодаря экономии за счет масштаба в силовой электронике и средствах управления. Для проектов мощностью менее одного мегаватта системы, работающие только от батарей, все же могут быть более рентабельными, если только требования к соблюдению скорости нарастания не будут очень строгими. Injet Hancang предоставляет технико-экономическое обоснование проектов любого масштаба.
Да, гибридные системы хранения энергии для использования возобновляемых источников энергии могут быть модернизированы для существующих солнечных или ветряных электростанций. HESS подключается в точке общего подключения и работает параллельно с существующей возобновляемой генерацией. Injet Hancang завершила множество проектов по модернизации, срок окупаемости которых обычно составляет от трех до пяти лет.
Требования к техническому обслуживанию гибридных систем хранения энергии для использования в возобновляемых источниках энергии скромны. Суперконденсаторы не требуют обслуживания. Батареи требуют периодического контроля состояния и возможной замены через восемь-двенадцать лет. Система преобразования энергии и оборудование терморегулирования требуют ежегодных проверок. Injet Hancang предлагает услуги удаленного мониторинга и профилактического обслуживания, чтобы свести к минимуму посещение объекта.
Окупаемость инвестиций в гибридные системы хранения энергии для использования возобновляемых источников энергии варьируется в зависимости от местных цен на электроэнергию, рынков сетевых услуг и качества возобновляемых ресурсов. Injet Hancang обычно предполагает простые сроки окупаемости от трех до семи лет для хорошо продуманных проектов, а внутренняя норма прибыли превышает пятнадцать процентов на благоприятных рынках.
Внедрение гибридных систем хранения энергии для использования возобновляемых источников энергии требует решения нескольких технических проблем, которые компания Injet Hancang решила за годы инженерных усовершенствований.
Оптимальная работа HESS требует точных прогнозов производства электроэнергии из возобновляемых источников. Если система знает о приближении облачного фронта, она может предварительно зарядить суперконденсаторы, чтобы подготовиться к падению выходной мощности. Система EMS Injet Hancang интегрируется с ведущими службами прогнозирования погоды и использует машинное обучение для повышения точности прогнозов с течением времени. Система изучает местные погодные условия и поведение облаков, характерное для каждого участка проекта.
Алгоритмы управления, которые работают для системы мощностью в один мегаватт, могут не работать для системы в сто мегаватт. Задержки связи, шум датчиков и исполнительных механизмов ограничивают масштаб системы. Injet Hancang разработала модульную архитектуру управления, которая поддерживает производительность проектов возобновляемой энергетики мощностью от киловатт до сотен мегаватт. Одни и те же основные алгоритмы работают в обоих масштабах с коэффициентами масштабирования для параметров системы.
Разные операторы сетей предъявляют разные требования к скорости линейного изменения, частотной характеристике, поддержке напряжения и преодолению неисправности. Гибридная система хранения энергии для использования в возобновляемых источниках энергии должна соответствовать местным сетевым нормам. Injet Hancang поддерживает базы данных кодов сетей для основных рынков возобновляемой энергии и соответствующим образом настраивает параметры управления. Наши системы сертифицированы на соответствие требованиям в Китае, Европе, Северной Америке и Юго-Восточной Азии.
Область гибридных систем хранения энергии для возобновляемых источников энергии продолжает быстро развиваться. Injet Hancang активно отслеживает и способствует развитию нескольких новых тенденций.
Натрий-ионные аккумуляторы обеспечивают более низкие затраты на сырье и улучшенные характеристики в холодную погоду по сравнению с литий-ионными. Для долговременного компонента возобновляемого HESS ионы натрия становятся все более привлекательными. Компания Injet Hancang тестирует натриево-ионные гибридные системы для применения в солнечной энергии со сдвигом времени.
Платформы EMS нового поколения используют глубокое обучение для оптимизации диспетчеризации HESS одновременно в нескольких временных горизонтах. Система учитывает прогнозы погоды, цены на электроэнергию, состояние сети, состояние оборудования и рыночные правила. Эти гибридные системы хранения энергии, оптимизированные для искусственного интеллекта, для приложений, использующих возобновляемые источники энергии, приносят более высокие доходы, чем контроллеры, основанные на правилах.
Технология цифровых двойников создает виртуальные копии физических активов HESS. Цифровой двойник запускает моделирование для прогнозирования деградации компонентов и планирования технического обслуживания до возникновения сбоев. Такой подход максимизирует время безотказной работы и продлевает срок службы активов.
Списанные аккумуляторы для электромобилей сохраняют значительную емкость и могут служить долгосрочным компонентом возобновляемой энергии HESS. Injet Hancang разрабатывает системы, которые объединяют использованные батареи с новыми суперконденсаторами, предлагая более низкие первоначальные затраты на проекты возобновляемых источников энергии.
Глобальное развитие возобновляемой энергетики не может быть успешным без надлежащего хранения энергии. Но системы хранения данных, работающие только от батарей, борются с быстрыми колебаниями, требованиями к частотной характеристике и требованиями к множеству услуг, предъявляемыми современными проектами использования возобновляемых источников энергии. Гибридные системы хранения энергии для возобновляемых источников энергии решают эти проблемы, объединяя взаимодополняющие преимущества батарей и суперконденсаторов. Результатом является более длительный срок службы оборудования, лучшее соответствие требованиям сети, многочисленные потоки доходов и улучшение экономики проекта.
Injet Hancang привносит глубокие инженерные знания, проверенный опыт развертывания и стремление к инновациям в каждую гибридную систему хранения энергии для приложений, использующих возобновляемые источники энергии. Наши решения варьируются от коммунальных проектов мегаваттной мощности до небольших коммерческих установок. Независимо от того, разрабатываете ли вы новую солнечную электростанцию, модернизируете существующий ветроэнергетический проект или строите возобновляемую микросеть, Injet Hancang обладает технологиями и опытом для достижения превосходных результатов. Свяжитесь с нашей командой сегодня, чтобы обсудить ваши требования к хранению возобновляемой энергии и узнать, как гибридное хранилище может изменить ваш проект.