Основная функция систем хранения энергии в работе виртуальных электростанций

Временное разделение: согласование прерывистой генерации с динамическим спросом

Виртуальные электростанции, или VPP, в значительной степени зависят от решений для хранения энергии, чтобы справиться с проблемой доступности возобновляемой энергии в то время, когда она нам фактически не нужна. Солнце светит ярче всего, когда никого нет дома, а ветер дует сильнее всего задолго до того, как люди выключают свет, что создает всевозможные проблемы для поддержания стабильности электросети. Здесь на помощь приходит система хранения. В течение дня, когда солнечные панели производят электроэнергию, которую в данный момент никто не хочет потреблять, аккумуляторы поглощают эту избыточную мощность. Затем вечером, когда все возвращаются с работы и снова начинают использовать бытовые приборы, те же батареи отдают накопленную энергию как раз в тот момент, когда цены резко возрастают, иногда утраиваясь по сравнению с дневными значениями. Весь этот процесс превращает непредсказуемые погодные условия в нечто, с чем бизнес может реально зарабатывать, вместо потери потенциальных доходов. Современные системы VPP теперь включают в себя интеллектуальные контроллеры, работающие на искусственном интеллекте, которые постоянно корректируют объем поставляемой мощности в зависимости от текущих рыночных условий и возможностей сети в каждый конкретный момент. Если бы не буфер, обеспечиваемый технологией хранения, виртуальные электростанции просто не смогли бы стабильно поставлять чистую электроэнергию именно тогда, когда клиентам она нужна больше всего в течение дня.

Поддержка сервисов сети: регулирование частоты, срезка пиковых нагрузок и поддержка запуска после полной остановки

Молниеносное время отклика систем накопления энергии предоставляет виртуальным электростанциям (ВЭС) возможности, выходящие далеко за рамки простой подачи электроэнергии. Когда речь идет о поддержании стабильности сети, эти накопители могут либо поставлять дополнительную мощность в систему, либо поглощать избыток примерно за одну десятую секунды, чтобы поддерживать стандартную частоту в 60 Гц. Это намного превосходит традиционные генераторы, обеспечивая примерно в двадцать раз лучшую производительность в критические моменты. В жаркие летние дни, когда все включают кондиционеры, сети распределенных аккумуляторов работают совместно, сокращая пики спроса. Это не только снижает нагрузку на устаревшую инфраструктуру, но и экономит деньги, которые иначе были бы потрачены на дорогостоящую замену трансформаторов — до сотен тысяч долларов на каждый контур. А что происходит во время отключений электроэнергии? ВЭС, оснащённые системами хранения, могут буквально перезапустить целые участки сети с нуля в течение нескольких минут, последовательно активируя различные ресурсы. Финансовая картина также выглядит впечатляюще. Согласно исследованию Института Понемона в прошлом году, одна сеть хранения мощностью 80 мегаватт приносила около 740 000 долларов США ежегодно за счёт различных услуг поддержки. Эти цифры показывают, как технологии хранения превращают ранее пассивное производство электроэнергии в нечто гораздо более ценное для современной работы электросетей.

Системы хранения энергии на аккумуляторах как масштабируемая основа архитектуры виртуальной электростанции

Доминирование литий-ионных технологий: производительность, тенденции стоимости и стандартизированное управление виртуальными электростанциями

Системы хранения энергии на литий-ионных аккумуляторах стали предпочтительным решением для большинства установок виртуальных электростанций в наши дни, поскольку они способны упаковывать большое количество энергии в небольшие пространства, а их цены продолжают быстро снижаться. Данные BloombergNEF показывают, что стоимость снизилась примерно на 89 процентов с 2010 по 2023 год, что делает их очень привлекательными для различных применений. Эти батареи особенно эффективны при подключении к модульным силовым преобразователям. Они достаточно надежно справляются с такими задачами, как регулирование частоты и поддержка напряжения. Интересно и то, насколько универсальными они являются. Некоторые бытовые модели начинаются примерно с 500 кВт·ч, в то время как более крупные версии могут достигать до 20 МВт·ч для крупных проектов коммунального масштаба. Такой диапазон позволяет им легко интегрироваться в различные системы управления без особых сложностей.

Сверхбыстрый отклик: как диспетчеризация BESS менее чем за 100 мс обеспечивает управление виртуальными электростанциями в реальном времени

Возможность диспетчеризации менее чем за 100 миллисекунд даёт системам хранения энергии на аккумуляторах (BESS) реальное преимущество при управлении виртуальными электростанциями в реальном времени. Тепловым электростанциям требуется несколько минут только для запуска, тогда как литий-ионные аккумуляторы могут реагировать на изменения частоты сети почти мгновенно — иногда в пределах одного цикла переменного тока. Такая отзывчивость имеет большое значение при работе с непредсказуемой выработкой солнечных электростанций или неожиданными скачками спроса. Быстрые времена реакции помогают избежать опасных каскадных эффектов, приводящих к масштабным отключениям. Кроме того, операторы могут получать дополнительный доход за счёт быстродействующих вспомогательных услуг. Согласно недавнему отчёту Министерства энергетики США, виртуальные электростанции, использующие эту сверхбыструю технологию BESS, приносят примерно на 25–40 процентов больше дохода от таких вспомогательных услуг по сравнению с более медленными аналогами.

Распределённые системы накопления энергии: интеграция домашних аккумуляторов и электромобилей в экосистему виртуальной электростанции

Масштабируемая агрегация: от 50 000 и более бытовых аккумуляторов к объединённой мощности виртуальной электростанции

Виртуальные электростанции (VPP) меняют подход к домашним аккумуляторам, превращая ранее разрозненное оборудование в жилых районах в нечто значительно более значимое для энергосети. Когда такие системы взаимодействуют с десятками тысяч бытовых аккумуляторов, они объединяют сотни мегаватт-часов ёмкости хранения энергии, к которой коммунальные службы могут подключаться по мере необходимости. Эта агрегированная мощность используется несколькими способами: сокращение затратных периодов пикового спроса, помощь в стабилизации частоты сети и обеспечение резервного питания там, где оно наиболее необходимо на местном уровне. Особенность этого подхода заключается в том, как он обеспечивает бесперебойную работу на уровне района, поддерживая стабильный поток электроэнергии в очень узких пределах. Кроме того, есть ещё одно преимущество: по сравнению с традиционными электростанциями этот децентрализованный подход сокращает потери энергии при передаче на 7–12%. Помимо этого, сообщества быстрее восстанавливаются после отключений электроэнергии во время штормов или других экстремальных погодных условий, поскольку резервное питание поступает из соседнего дома, а не издалека.

Двунаправленная интеграция электромобилей: превращение электрических транспортных средств в мобильные активы виртуальных электростанций

Электромобили, оснащённые технологией «транспортное средство — сеть» (V2G), становятся ценными мобильными активами для виртуальных электростанций. Каждый автомобиль обычно предоставляет от 40 до 100 кВт·ч ёмкости хранения энергии с возможностью двустороннего обмена. Представьте, что произойдёт, если объединить около 10 000 таких автомобилей с поддержкой V2G. Они могут обеспечить около 400 МВт·ч немедленной поддержки для сети, что сопоставимо с мощностью средней пиковой электростанции. Интеллектуальные системы зарядки поддерживают здоровье аккумуляторов, одновременно позволяя быстро реагировать на потребности сети. В течение дня они поглощают избыточную солнечную энергию, а затем возвращают её в сеть в вечерние часы при росте спроса. Интересно то, как обычные транспортные средства превращаются в элементы, способствующие стабилизации электрической сети. Многие операторы виртуальных электростанций фактически платят владельцам электромобилей за участие их автомобилей в таких процессах, как регулирование частоты и рынок мощности.

Баланс синергии и рисков: комбинирование фотоэлектрических систем и накопителей энергии в проектировании виртуальных электростанций

Оптимальное сочетание: почему солнечная энергия в паре с системами хранения максимизирует доходы виртуальных электростанций и их ценность для сети

Когда фотоэлектрические системы объединяются с аккумуляторными накопителями, они создают нечто особенное, что значительно повышает эффективность виртуальных электростанций. Большинство солнечных панелей вырабатывают максимальное количество электроэнергии около полудня, но потребители нуждаются в энергии и платят по более высоким тарифам во второй половине дня. Аккумуляторные системы заполняют этот временной разрыв между периодом избытка солнечной энергии и периодом её наибольшей ценности. Они сохраняют избыточную солнечную энергию днём и отдают её позже, когда цены растут, зарабатывая деньги на разнице тарифов. Эти батареи также могут приносить дополнительный доход, например, за счёт помощи в стабилизации частоты сети или готовности выступать в качестве резервных источников питания. Согласно недавнему рыночному исследованию прошлого года, сочетание солнечных панелей с аккумуляторными накопителями позволило виртуальным электростанциям получать примерно на 40 процентов больше дохода по сравнению с использованием только одной солнечной энергии. Это происходит потому, что операторы могут лучше планировать момент подачи энергии в сеть и получать оплату за более широкий спектр услуг от энергетических компаний.

Снижение сезонных разрывов: гибридные стратегии хранения для уменьшения уязвимости ВПП, зависящих от фотоэлектрических систем

Сезонная изменчивость солнечной энергии создает риски надежности для ориентированных на ФЭС виртуальных электростанций — особенно в умеренных зонах, где выработка зимой может снизиться до 60%. Гибридные архитектуры хранения смягчают эту уязвимость за счет диверсификации технологий:

• Литий-ионные аккумуляторы обеспечивают ежедневный цикл и услуги краткосрочного управления сетью
• Текущие аккуумуляторы предоставляют длительное резервное питание в периоды низкой выработки электроэнергии, продолжающиеся несколько дней
• Тепловое хранение преобразуют избыточную летнюю солнечную энергию в управляемое зимнее тепло

Такой многоуровневый подход снижает зависимость от любого отдельного ресурса, обеспечивая стабильную работу ВПП. Например, комбинация литий-ионных систем на 4 часа и ванадиевых поточных батарей на 12 часов снижает риск перебоев в течение сезона на 78% (PJM Interconnection, 2023). Географическое распределение активов дополнительно защищает выработку ВПП от региональных погодных нарушений — обеспечивая надежную поддержку сети круглый год.

Часто задаваемые вопросы

Что такое виртуальная электростанция (VPP)?

Виртуальная электростанция (VPP) — это сеть, объединяющая различные распределённые источники энергии, включая солнечные панели, ветряные турбины и системы хранения энергии в аккумуляторах, чтобы функционировать как единый гибкий источник питания.

Почему накопление энергии важно для виртуальных электростанций?

Накопление энергии имеет решающее значение для виртуальных электростанций, поскольку оно позволяет сохранять избыточную энергию, вырабатываемую возобновляемыми источниками, такими как солнечная и ветровая энергия, и использовать её в периоды повышенного спроса, стабилизируя таким образом сеть и максимизируя доход.

Как домашние аккумуляторы способствуют работе виртуальных электростанций?

Домашние аккумуляторы, объединённые в виртуальных электростанциях, обеспечивают значительную ёмкость хранения, позволяя снизить нагрузку в пиковые периоды, стабилизировать частоту сети и обеспечивать локальное резервное питание во время отключений.

Какую роль играют электромобили в экосистеме виртуальных электростанций?

Электромобили (EV) с возможностью подключения к сети (V2G) выступают в роли мобильных блоков хранения энергии, предоставляя дополнительные мощности по хранению и поддержке сети, повышая гибкость и надёжность виртуальных электростанций.

Какова выгода от совместного использования солнечных панелей и систем хранения энергии в аккумуляторах?

Сочетание солнечных панелей с системой хранения энергии позволяет накапливать избыточную солнечную энергию днём и использовать её в периоды повышенного спроса во второй половине дня и вечером, что оптимизирует финансовые выгоды и поддержку электросети.