Energijos kaupimo pagrindinė funkcija veikiant virtualiose elektrinėse

Laikinis atskyrimas: sutapdinti kintamą energijos gamybą su dinamišku paklausa

Virtualios energijos jėgainės arba VEJ labai priklauso nuo energijos kaupimo sprendimų, siekiant išspręsti atsinaujinančios energijos prieinamumo problemą tais laikais, kai jos iš tikrųjų nereikia. Saule labiausiai šviečia tuomet, kai nieko nėra namuose, o vėjas pučia stipriausiai ilgai po to, kai žmonės jau išjungė šviesas, dėl ko kyla įvairių problemų elektros tinklo stabilumui palaikyti. Čia ir pasirodo naudinga energijos kaupimo technologija. Per dieną, kai saulės baterijos gamina daugiau elektros energijos, nei tuo metu reikia, baterijos sugeria perteklinę energiją. Vėliau vakare, kai visi grįžta iš darbo ir vėl pradeda naudoti buitines priemones, tos pačios baterijos išleidžia sukauptą energiją kaip tik tuo metu, kai kainos smarkiai pakyla – kartais išaugdamos triskart lyginant su dienos kainomis. Šis visas procesas pavertžia neprognozuojamus orų pokyčius į kažką, iš ko verslas gali uždirbti, o ne tiesiog prarasti potencialias pajamas. Šiuolaikinės VEJ sistemos dabar naudoja dirbtinio intelekto valdomus protingus reguliatorius, kurie nuolat koreguoja tiekiamos energijos kiekį pagal esamas rinkos sąlygas ir tai, ką tinklas gali išlaikyti bet kuriuo konkrečiu metu. Jei nebūtų šio energijos kaupimo technologijos teikiamo buferio, virtualios energijos jėgainės tiesiog negalėtų nuosekliai tiekti švarios elektros energijos būtent tada, kada vartotojams jos labiausiai reikia per dieną.

Tinklo paslaugos aktyvuotos: dažnio reguliavimas, viršutinės apkrovos mažinimas ir paleidimas iš juodos būsenos

Energijos kaupimo sistemų žaibo greičio reakcijos laikas suteikia virtualiems elektrinėms (VPP) galimybes, kurios išeina toli už elektros tiekimo ribų. Norint išlaikyti tinklo stabilumą, šie kaupikliai per apie vieną dešimtąją sekundės gali arba įtekti papildomą energiją į sistemą, arba pašalinti perteklių, kad veikimas būtų palaikomas standartine 60 Hz dažniu. Tai žymiai pranašesnis variantas lyginant su tradiciniais generatoriais – tokiose esminėse akimirkose jis veikia maždaug dvidešimt kartų geriau. Karštomis vasaros dienomis, kai visi didina kondicionavimo sistemas, skirstytųjų baterijų tinklai dirba kartu, kad sumažintų aukščiausią paklausą. Tai ne tik palengvina senėjančios infrastruktūros naštą, bet ir sutaupo pinigų, kurie kitu atveju būtų išleidžiami brangioms transformatoriams keisti – kainuojanti šimtus tūkstančių už grandinę. O kas vyksta esant maitinimo nutrūkimams? VPP, įrengti saugyklos sistemomis, gali iš naujo paleisti visus tinklo sektorius per kelias minutes, atidarydami skirtingus išteklius seka. Finansinė situacija taip pat atrodo įspūdingai. Pagal praėjusiais metais Ponemon instituto atliktus tyrimus, vienas 80 megavatų saugyklos tinklas per metus uždirbo apie 740 000 JAV dolerių teikdamas įvairias paramos paslaugas. Šie skaičiai rodo, kaip saugyklos technologija verčia anksčiau buvusią tik pasyvią elektros gamybą į žymiai vertingesnį modernių tinklų veikimui sprendimą.

Baterijų energijos kaupimo sistemos kaip virtualiųjų elektrinių architektūros mastelio plėtros pagrindas

Litio jonų dominavimas: našumas, kainų tendencijos ir standartizuota VPP valdymo sistema

Litio jonų baterijų saugos sistemos tapo pagrindiniu sprendimu daugumai virtualiųjų elektrinių šiandien, nes jos telpa į nedidelius erdvės plotus ir jų kainos sparčiai mažėja. BloombergNEF duomenys rodo, kad nuo 2010 m. iki 2023 m. kainos sumažėjo apie 89 procentus, todėl jos tampa labai patraukliomis įvairioms aplikacijoms. Šios baterijos veikia ypač gerai, kai prijungiamos prie modulinių galios keitiklių. Jos gana patikimai tvarko dalykus, tokius kaip dažnio reguliavimą ir įtampos užtikrinimą. Įdomu tai, kad jos taip pat labai universalios. Kai kurie buitiniai modeliai prasideda maždaug nuo 500 kWh, o didesnės versijos gali pasiekti iki 20 MWh dideliems komunalinės paskirties projektams. Toks diapazonas leidžia jiems lengvai integruotis į skirtingas valdymo sistemas be didelių sunkumų.

Ultra-greitas atsakas: kaip sub-100 ms BESS valdymas leidžia realiuoju laiku valdyti virtualias elektrines

Galimybė veikti per mažiau nei 100 milisekundžių suteikia baterijų energijos kaupimo sistemoms (BESS) tikrą pranašumą, kai reikia realiuoju laiku valdyti virtualias elektrines. Šiluminėms elektrinėms užtenka keletą minučių, kad pradėtų veikti, o litio jonų baterijos gali reaguoti į elektros tinklo dažnio pokyčius beveik iš karto – kartais net per vieną kintamosios srovės ciklą. Toks greitas atsakas yra labai svarbus susiduriant su neprognozuojamu saulės energijos gamyba ar netikėta paklausa. Greiti reakcijos laikai padeda išvengti pavojingų grandininių reakcijų, kurios gali sukelti masinius elektros tiekimo nutraukimus. Be to, operatoriai gali užsidirbti papildomų pajamų teikdami šias greitai veikiančias pagalbines paslaugas. Naujausias JAV energetikos departamentо pranešimas rodo, kad virtualios elektrinės, naudojančios šią itin greitą BESS technologiją, uždirba apie 25–40 procentų daugiau pajamų iš šių paslaugų nei jų lėtesnės kolegės.

Skirstomoji energijos kaupimo sistema: namų baterijų ir EV integravimas į virtualios elektrinės ekosistemą

Mastelio agregavimas: nuo 50 000+ buitinių baterijų iki vieningos VPP galios

Virtualios energijos jėgainės (VPP) keičia tai, kaip mes galvojame apie namų baterijas, paverčiant anksčiau tiesiog atsitiktinai išbarstytą įrangą kaimynijose į kažką daug didesnio elektros tinklui. Kai šios sistemos derinasi su dešimtimis tūkstančių buitinių baterijų, jos faktiškai susitelkia šimtus megavatvalandžių saugojimo pajėgumų, prie kurių komunalinės paslaugos gali prisijungti pagal poreikį. Ši susietoji energija naudojama keliems tikslams, įskaitant brangių maksimalios apkrovos laikotarpių mažinimą, padėti stabilizuoti tinklo dažnį bei suteikti rezervinę energiją ten, kur ji vietiniu lygiu labiausiai reikalinga. Tai, kas daro šį požiūrį ypatingu, yra tai, kaip jis užtikrina sklandų veikimą kaimynijos lygmeniu, palaikant stabilų elektros srautą labai siauruose ribose. Yra ir kitas privalumas: lyginant su tradicinėmis jėgainėmis, šis decentralizuotas požiūris sumažina energijos praradimus pervežant nuo 7 % iki 12 %. Be to, bendruomenės linkusios greičiau atsigauti po elektros tiekimo nutraukimų audrų ar kitų sunkių orų metu, nes atsarginis maitinimas ateina iš kaimynų, o ne iš toli esančių šaltinių.

Dvikrypčia EV integracija: Elektrinius automobilius paverčiant mobiliosiomis virtualiųjų elektrinių turtais

Automobiliai, įranga pritaikyti tinkle (V2G) technologijai, tampa vertingais mobiliaisiais turtiniais vienetų elektrinės tinkle. Kiekvienas automobilis paprastai siūlo nuo 40 iki 100 kWh talpos, veikiančios abiem kryptimis. Įsivaizduokite, kas nutiktų, sujungus apie 10 000 tokių V2G technologija įgalintų automobilių. Jie galėtų suteikti apie 400 MWh nedelsiamo pagalbos tinklui, panašiai kaip tai padarytų vidutinio dydžio aukštos apkrovos elektrinė. Protingos įkrovimo sistemos palaiko baterijų sveikatą, leisdamos jiems greitai reaguoti į tinklo poreikius. Per dieną jos sugeria perteklinę saulės energiją, o vėliau grąžina ją atgal į sistemą, kai vakarais pakyla paklausa. Tai, kas daro šį sprendimą įdomų, yra tai, kaip jis keičia įprastą transportavimą į kažką, kas padeda stabilizuoti elektros tinklą. Daugelis VPP operatorių iš tikrųjų moka EV savininkams už tai, kad leidžia savo automobiliams dalyvauti tokiose veiklose kaip dažnio reguliavimas ir pajėgumų rinka.

Sinergijos ir rizikos balansas: saulės energijos ir akumuliatorių poravimas virtualiųjų jėgainių projektavime

Optimalus derinys: kodėl saulės energija + kaupimas maksimizuoja pajamų srautus iš virtualiųjų jėgainių ir tinklo vertę

Kai fotovoltinės sistemos derinamos su baterijų kaupimo sistemomis, jos sukuria kažką ypatingo, kas tikrai padidina virtualiųjų elektrinių našumą. Dauguma saulės baterijų maksimalią elektros energiją gamina apie pietus, tačiau žmonėms reikia energijos ir jie moka didesnes kainas vėlyvo popietės metu. Baterijų sistemos užpildo šį laiko tarpą tarp to laiko, kai saulės energija yra gausi, ir kai ji yra labiausiai vertinga. Jos išsaugo perteklinę saulės šviesą per dieną ir išleidžia ją vėliau, kai kainos pakyla, taip pat uždirbdamos pinigų dėl šių kainų skirtumų. Šios baterijos taip pat gali užsidirbti papildomų pajamų, pavyzdžiui, padedant stabilizuoti tinklo dažnį ar stovint pasiruošusios kaip atsarginės energijos šaltiniai. Pagal neseniai praėjusiais metais atliktą rinkos tyrimą, saulės energijos ir baterijų kaupimo sistemų derinimas leido virtualioms elektrinėms uždirbti apie 40 procentų daugiau pinigų lyginant su vien tik saulės energijos sistema. Tai vyksta todėl, kad operatoriai gali geriau planuoti, kada tiekti energiją į tinklą, ir tampa tinkamesni gauti įvairių tipų mokėjimus iš komunalinių paslaugų teikėjų.

Sezoninių spragų mažinimas: hibridinės saugyklos strategijos, skirtos sumažinti saulės energijai priklausomų VPP pažeidžiamumą

Sezoninis saulės kintamumas kelia patikimumo riziką saulės energijai orientuotiems VPP – ypač vidutinio klimato zonose, kur žiemos metu gamyba gali sumažėti iki 60 %. Hibridinės saugyklos architektūros sumažina šį pažeidžiamumą dėka technologijų įvairinimo:

• Litijų jonų baterijos valdo kasdienį ciklą ir trumpalaikius tinklo paslaugų poreikius
• Skaitmeninės baterijos teikia ilgesnį atsarginį palaikymą daugelio dienų trukmės mažos gamybos laikotarpiais
• Terminis saugojimas perdirba perteklinę vasaros saulės energiją į naudojamą žiemos šilumą

Šis sluoksniuotas požiūris sumažina priklausomybę nuo vieno išteklio, išlaikant nuolatinį VPP veikimą. Pavyzdžiui, sujungus 4 valandų litio jonų sistemas su 12 valandų vanadžio srauto baterijomis, sezoninių gedimų rizika sumažėja 78 % (PJM Interconnection, 2023). Geografinė turtų sklaida taip pat apsaugo VPP išvestį nuo regioninių oro sąlygų sutrikdymų – užtikrinant patikimą, visamečio pobūdžio tinklo palaikymą.

DUK

Kas yra virtualioji jėgainė (VPP)?

Virtuali elektrinė (VPP) – tai tinklas, kuris integruoja įvairius skirstinius energijos šaltinius, įskaitant saulės baterijas, vėjo jėgaines ir akumuliatorių sistemos, kad veiktų kaip vienas lankstus energijos šaltinis.

Kodėl energijos kaupimas svarbus VPP?

Energijos kaupimas yra labai svarbus VPP, nes jis leidžia sukaupti perteklinę atsinaujinančių energijos šaltinių, tokių kaip saulės ir vėjo, generuojamą energiją naudoti didesnio paklausos metu, taip stabilizuojant tinklą ir maksimizuojant pajamas.

Kaip namų baterijos prisideda prie VPP?

Namų baterijos, sujungtos į VPP, suteikia reikšmingą kaupimo talpą, kuri gali sumažinti aukščiausios apkrovos laikotarpius, stabilizuoti tinklo dažnį ir teikti vietinę rezervinę energiją per perkrovos periodus.

Kokį vaidmenį EV atlieka VPP ekosistemose?

Elektromobiliai (EV) su galimybe tiekti energiją iš transporto priemonės į tinklą (V2G) veikia kaip mobilieji kaupikliai, papildomai saugodami energiją ir palaikydami tinklą, taip padidindami VPP lankstumą ir patikimumą.

Koks naudos iš saulės baterijų derinimo su baterijų kaupimo sistema?

Kombinuojant saulės baterijas su akumuliatoriumi, galima išsaugoti perteklinę saulės energiją dienos metu ir išleisti ją, kai popietės ir vakaro metu pakyla paklausa, taip optimizuojant finansinius pranašumus ir tinklo palaikymą.