Предприятия могут интегрировать системы накопления энергии для управления своими расходами, обеспечения стабильных поставок энергии и выполнения требований устойчивого развития. Среди множества систем хранения энергии предпочтение отдается батареям на основе литий-железо-фосфата (LFP) благодаря их безопасности, длительному циклу жизни и широкому диапазону рабочих температур. Тем не менее, существует множество типов LFP-батарей, и для интеграции наиболее подходящих систем хранения энергии на основе LFP необходимо понимание уникальных потребностей завода, технических характеристик продукции и предложений поставщиков. Ниже представлены наиболее актуальные рамки для предприятий.

1. Начните с четкой оценки потребностей завода в энергии

Прежде чем выбирать системы накопления энергии на основе LFP, предприятию необходимо определить свои основные энергетические цели. Это ключевой момент для определения конфигурационных характеристик системы.

Определение основных сценариев применения: выбор системы для срезания пиковых нагрузок (снижение затрат на электроэнергию в часы пиковой нагрузки), резервного электропитания (обеспечение бесперебойной работы критически важного оборудования), участия в виртуальной электростанции (ВЭС) (получение дополнительного дохода за счёт регулирования сети) или управления несимметрией трёхфазной нагрузки (повышение качества электроэнергии). В каждом из этих случаев требуется различный подбор системы по ёмкости и скорости реакции. В случае резервного питания системы проектируются с возможностью быстрого переключения, тогда как для срезания пиков требуются системы с высокой ёмкостью и высокой циклической эффективностью.

Определите уникальные энергетические параметры: определите мощность системы (кВт) и емкость накопления энергии (кВт·ч) на основе зарегистрированного режима потребления энергии. Например, рассмотрим завод с пиковым дневным потреблением электроэнергии 500 кВт и разницей в $0,15/кВт·ч в цене на электроэнергию в периоды низкой нагрузки (пиковые часы потребления). Установка системы LFP мощностью 200 кВт / 800 кВт·ч позволит значительно сократить расходы.

Учитывайте проектирование с расчетом на будущее расширение: на заводах интегрируются новые источники энергии (например, солнечные панели на месте) и расширяется производство, а возросшие потребности в энергии и новые источники энергии уже должны быть учтены в продуктах LFP, предназначенных для масштабирования. Это позволяет модернизировать систему вместо полной замены, снижая долгосрочные затраты.

2. Анализ показателей эффективности продуктов LFP

Различные продукты LFP для хранения энергии будут влиять на эксплуатационную эффективность и срок службы. Каждый завод должен сосредоточиться на трех основных показателях:

Срок службы и скорость деградации: качественные LFP-продукты имеют срок службы 3000–6000 циклов (при глубине разряда 80%, DoD) и годовую деградацию менее 2%. Например, LFP-продукты четвёртого поколения (например, от проверенных поставщиков), оптимально работающие с электродными материалами, обладают увеличенным сроком службы более 5000 циклов; это означает, что LFP будет безопасно работать в течение 10–15 лет.

Показатели безопасности. Безопасность обязательна для промышленных систем хранения энергии и должна быть приоритетом. Следует выбирать продукты с многоуровневыми механизмами защиты, такими как защита от перезаряда/переразряда, защита от короткого замыкания и предотвращение теплового пробоя. Химия LFP, в отличие от других типов литий-ионных аккумуляторов, относительно более термически стабильна, но сложная система BMS сводит к минимуму риски возгорания/взрыва.

Энергоэффективность. КПД системы LFP (коэффициент полезного действия при заряде-разряде, RTE) должен превышать 85 %. Чем выше значение RTE, тем меньше потери энергии. Для завода, использующего ежемесячно 10 000 кВт·ч накопленной энергии, увеличение RTE с 85 % до 90 % позволяет экономить 500 кВт·ч в год.

Опыт и профессиональные знания поставщика имеют важнейшее значение для реализации проекта накопления энергии на основе LFP. Поэтому крайне важно, чтобы заводы не заключали контрактов или партнёрств с поставщиками, ориентированными исключительно на потребительский сектор или маломасштабное накопление энергии, а выбирали тех, кто имеет подтверждённую специализацию в области промышленных и коммерческих (C&I) систем хранения энергии.

Оценка опыта и эволюции продукта: необходимо отбирать поставщиков, имеющих не менее десяти лет опыта в области систем хранения энергии для коммерческого и промышленного применения (C&I). Поставщики, которые занимаются инновациями в области хранения энергии с конца 2000-х годов и выпустили до четырёх поколений продуктов с обновлениями и усовершенствованиями, вероятнее всего, хорошо понимают проблемы, возникающие на производстве, включая работу в тяжёлых промышленных условиях (высокие температуры, пыль) и сложную интеграцию с промышленными электросетями.

Оцените возможность настройки: с точки зрения энергопотребления заводы отличаются друг от друга, и готовые решения или стандартные предложения вряд ли будут достаточными. Лучшие поставщики могут разрабатывать комплексные индивидуальные энергетические решения, включающие проектирование системы, установку и техническое обслуживание после ввода в эксплуатацию. Для этого требуются опытные поставщики, поскольку модернизация завода с использованием гибридных LFP-систем, включающих суперконденсаторы, — это не распространенное предложение.

Оцените поддержку клиентов после продажи: поскольку системы накопления энергии LFP связаны с производительностью аккумуляторов (обновления программного обеспечения BMS и проверка состояния), требуется регулярное техническое обслуживание. Соответственно, документация по обслуживанию должна включать техническую поддержку 24/7, услуги по техническому обслуживанию на месте и полную гарантийную документацию (например, гарантия — 5 лет на продукт, гарантия производительности — 2000 циклов).

5. Проверьте интеграцию с существующей инфраструктурой завода

Независимо от качества продукта LFP, если он не может быть интегрирован в энергосистему завода, его совместимость будет плохой.

Подтвердите электрическую совместимость: напряжение (постоянного/переменного тока) и частота системы LFP должны соответствовать параметрам электросети завода. Например, в промышленных условиях часто используются трехфазные системы на 380 В, поэтому при выборе однофазного продукта могут возникнуть проблемы с интеграцией.

Убедитесь в наличии достаточного места и учтите особенности монтажа: для заводов с ограниченным внутренним пространством можно выбрать внешние шкафные системы LFP (пылезащитные и водонепроницаемые), которые могут устанавливаться на открытом воздухе. Для проведения выездного обследования необходимо разработать проекты установки с оптимальным размещением (желательно избегать прямых солнечных лучей или областей с высокой влажностью).

Интегрируйте его в системы управления энергопотреблением (EMS): если на заводе используется EMS для контроля потребления энергии, система LFP должна работать в рамках этой системы. Это позволяет операторам централизовать управление (автоматическая зарядка в периоды низкого спроса и разрядка в периоды пиковой нагрузки).

Заключение

Существует стратегия и компромиссы при выборе продуктов LFP-накопителей энергии для завода с учетом оценки затрат, производительности и долгосрочной ценности. Предприятия могут выбрать систему, которая минимизирует расходы на энергию, повышает стабильность электропитания и способствует устойчивому развитию, начав с четких энергетических требований, оценив производительность системы, сотрудничая с квалифицированными поставщиками и проверив интеграцию системы и инфраструктуры. Для этих предприятий сотрудничество с надежными поставщиками LFP в сфере промышленных и коммерческих систем хранения энергии, обладающих 16-летним опытом работы и предлагающих продукты четвертого поколения, имеет решающее значение для реализации всего спектра преимуществ, предоставляемых системами хранения энергии LFP.