Батареи для хранения энергии ветра: руководство по выбору размеров, химическому составу и проектированию системы

Ветряная электростанция мощностью 100 МВт в порывистую ночь может подавать в сеть больше электроэнергии, чем может поглотить система, поэтому оператор сокращает производство, а чистая энергия тратится впустую. Это не редкий крайний случай: ветряные электростанции регулярно сталкиваются с ограничениями и штрафами за пандусы во время периодов высокой производительности. Батареи для хранения энергии ветра превращают неконтролируемый, непостоянный ресурс в энергию, которую можно распределять по требованию. и они реагируют на сигналы сети за миллисекунды.

Принцип работы прост: заряжайте батарею, когда мощность ветра превышает потребность, разряжайте ее, когда мощность падает или цены растут. Однако проектирование охватывает химию, управление температурным режимом, определение размеров и интеграцию в сеть. В разделах ниже объясняется, что имеет значение при выборе аккумуляторной системы для ветроэнергетического проекта и где покупатели обычно допускают дорогостоящие ошибки.

Что на самом деле делает система ветроаккумулирующих батарей

Хранение на ветряной площадке обычно оправдано одним из четырех рабочих мест, а более крупные проекты объединяют два и более из них:

• Сглаживание колебаний — Мощность ветра может увеличиваться или уменьшаться на 10 % от номинальной мощности за считанные минуты. Аккумулятор поглощает пики и заполняет провалы, поэтому электростанция соответствует ограничениям, установленным нормами сети, без потери мощности.
• Сдвиг времени — Энергия, вырабатываемая в часы низкой цены и сильного ветра, хранится и продается в часы пик, что увеличивает доходы по тарифам по времени использования.
• Восстановление сокращения — Вместо того, чтобы терять энергию во время ограничений сети, батарея улавливает ее и передает после устранения ограничения.
• Регулирование частоты и вспомогательные услуги — Литиевые батареи реагируют за миллисекунды, что делает их конкурентоспособными по первичной и вторичной частотной характеристике, которая часто оплачивается отдельно.

Требования к аппаратному обеспечению одинаковы для всех четырех работ: высокий КПД, длительный срок службы и контроллер, который может реагировать на сигналы сети в течение нескольких секунд. . Хорошо управляемые гибридные системы хранения энергии ветром также сокращают более широкие системные потери из-за перегрузок линий электропередачи и требований к резервам; наш объяснение того, как хранение энергии повышает эффективность сети рассматривает механизмы, стоящие за этим достижением.

Выбор химического состава батареи для ветряной электростанции

Ветряные аккумуляторные батареи работают ежедневно, часто более одного раза в день, в течение 10–15 лет. Не каждая химия выдерживает этот рабочий цикл. В таблице ниже приведены основные технические и экономические компромиссы, основанные на типичных спецификациях производителя.

LFP сегодня является химическим составом по умолчанию для большинства проектов по хранению энергии ветром. . Он выдерживает 6000 циклов при глубине разряда 80 %, не содержит кобальта и выдерживает длительную ежедневную циклическую работу с предсказуемым ухудшением состояния. Более низкая плотность энергии редко имеет значение на ветряной электростанции, где шкафы могут быть разбросаны по открытой местности. NMC подходит для объектов с ограниченным пространством, но более короткий срок службы увеличивает стоимость замены в течение 15 лет. LTO технически превосходен, но его цена завышена, если только регулирование частоты не является основным источником дохода.

Жидкостное охлаждение или воздушное охлаждение: какое из них служит дольше

После химии управление температурой является крупнейшим контролируемым фактором срока службы батареи. В блоке с воздушным охлаждением элементы вблизи края шкафа нагреваются сильнее, чем элементы в середине; разброс температур выше 5 °C ускоряет старение самых горячих ячеек и оставляет всю струну ограниченной ее самой слабой частью.

Жидкостное охлаждение удерживает разницу температур между ячейками в пределах 2–3 °C, обеспечивает более высокие устойчивые уровни углерода и замедляет деградацию в жарком климате. Компромисс — дополнительные насосы, пластины охлаждающей жидкости и техническое обслуживание. Прежде чем принять решение, ответьте на два вопроса:

1. Какова максимальная устойчивая скорость заряда или разряда? Если аккумулятор должен выдерживать резкие изменения температуры воздуха при температуре 0,5°C или выше, более безопасным выбором будет жидкостное охлаждение.
2. Каков диапазон температур окружающей среды на планируемом объекте? При температуре выше 35 °C многие шкафы с воздушным охлаждением быстро теряют номинальную мощность, тогда как шкафы с жидкостным охлаждением сохраняют номинальную мощность дольше.

Для проектов, требующих высокой стабильной производительности, аккумулятор с жидкостным охлаждением является более предсказуемым выбором с точки зрения производительности на протяжении всего срока службы.

Аккумуляторный аккумулятор с жидкостным охлаждением для высокопроизводительных приложений В этом блоке с жидкостным охлаждением используется герметичная циркуляция охлаждающей жидкости, чтобы поддерживать постоянную температуру элементов, обеспечивая плотное расположение элементов и стабильную долгосрочную производительность. Он подходит для проектов по хранению энергии на ветряных электростанциях, которым требуется предсказуемая пропускная способность на протяжении всего срока службы и надежная работа в сложных условиях. Посмотреть продукт →

От аккумуляторной батареи до полноценной системы накопления энергии ветром

Батареи не работают изолированно. На ветряной электростанции, подключенной к сети, контроллер хранилища должен взаимодействовать со SCADA турбины, средствами защиты подстанции и диспетчерскими сигналами оператора сети. На автономной ветряно-дизельной установке батарея является основой: она поглощает изменчивость ветра, удерживает дизель-генераторы от работы при низкой нагрузке и обеспечивает синтетическую инерцию микросети.

Полная система накопления энергии ветра включает элементы, блоки, охлаждение, систему преобразования энергии, систему управления энергией (EMS) и реле защиты. Приобретение всего этого у одного интегрированного поставщика снижает количество сбоев интерфейса и дает вам единую точку ответственности при вводе в эксплуатацию и гарантийных рекламациях.

Для удаленных объектов и островов, где сеть слаба или отсутствует, предварительно интегрированная автономная гибридная система, сочетающая ветряную, солнечную, дизельную и накопительную энергию на одной платформе, часто является наиболее экономически эффективным маршрутом.

Интегрированная автономная гибридная энергетическая система с ветровой, солнечной, дизельной энергией и накопителями энергии Эта автономная микросетевая платформа координирует выработку ветровой, солнечной, аккумуляторной и дизельной энергии посредством интеллектуального управления, стремясь сократить потребление топлива и одновременно обеспечить бесперебойное электроснабжение. Это практичный выбор для удаленных объектов, где сетевое соединение недоступно или слабое. Посмотреть продукт →

При модернизации существующих ветряных электростанций контейнерное хранилище рядом с подстанцией с контролирующим контроллером, который считывает мощность ветра и ценовые сигналы в режиме реального времени, обычно обеспечивает самый быстрый возврат.

Определение размеров, гарантии и риски покупки

Большинство ошибок при выборе ветроаккумуляторов происходит из-за несоответствия мощности и мощности. Система, рассчитанная на МВтч, но не на МВт, не сможет сгладить пандусы; один, рассчитанный на МВт, но не на МВт-ч, работает слишком поверхностно и никогда не возвращает свой капитал. Как правило, размер хранилища составляет 2–4 часа номинальной мощности ветряной электростанции для сглаживания и 15–30% годовой сокращенной энергии для восстановления после сокращения. , затем сравните экономическое обоснование для каждой цифры.

Изучите условия гарантии так же внимательно, как и цену. Важными показателями надежности являются:

• Срок службы гарантирован при определенной глубине разряда — обычно 80 % DoD для LFP.
• Календарный срок службы и график снижения номинальных характеристик при температуре — многие гарантии ограничивают эксплуатацию при температуре выше 45 °C.
• Эффективность туда и обратно измерена при заявленной скорости C и температуре, а не только в идеальных лабораторных условиях.
• Сертификаты и системы качества, такие как UL 1973, IEC 62619 и IATF 16949 для автомобильного производства.

Срок службы батареи зависит не столько от ячеек, сколько от того, как работает вся система; наш руководство по сроку службы и эффективности аккумулятора объясняет, почему одинаковые упаковки могут стареть с совершенно разной скоростью.

Для более крупных ветроэнергетических блоков мощностью в сотни киловатт-часов наружные шкафы хранения с жидкостным охлаждением представляют собой предварительно спроектированные строительные блоки. Выбор производителя, который контролирует элементы, модули, упаковки и окончательную интеграцию, сокращает количество поставщиков, которых вы должны координировать в случае возникновения неисправности.

Покупка аккумуляторов для хранения энергии ветра — это экономическое решение, а не химическое упражнение. Самая дешевая батарея на киловатт-час редко оказывается самой дешевой по 15-летнему контракту, если учитывать срок службы, управление температурным режимом и стоимость интеграции. Начните с профиля ветра, истории сокращений и требований к сетевым нормам для вашего объекта; затем вернитесь к химии, охлаждению и калибровке. Поставщик, который контролирует всю цепочку — от ячеек до модулей, от пакетов до законченных систем — может предоставить согласованные данные и одного ответственного партнера от первоначального проектирования до ввода в эксплуатацию.

Когда реальное поведение батареи должно соответствовать техническим характеристикам в течение десяти лет, именно эта отслеживаемость в конечном итоге защитит ваш период окупаемости.