Batareyanın enerji saxlama sistemlərinin elektrik şəbəkələri ilə inteqrasiyası hazırda birlikdə işlədiyimiz daha mürəkkəb mühəndislik tapmacalarından biridir. Düzünü desəm, onu nə qədər dərindən araşdırsanız, o,-mümkün olan ən yaxşı şəkildə bir o qədər qarışıq olur.
Sualda demək olar ki, aldadıcı dərəcədə sadə bir şey var. Şəbəkədən elektrik almısınız, orada oturan batareyanız var və birtəhər bir-biri ilə danışmaq lazımdır. Onu qoşun. Hazırdır. Düzdür?
Dönüşüm problemi sizə heç kim xəbərdarlıq etmədi
Batareyalar haqqında bir şey budur: onlar DC ilə danışırlar. Birbaşa cərəyan. Şəbəkə? Yaşadığınız yerdən asılı olaraq 50 və ya 60 Hz tezlikdə uğultu olan alternativ cərəyandır. Bu ikisi təbii olaraq birləşmir.
Sənaye dairələrində adətən PCS adlanan güc çevrilmə sisteminə daxil olun. Onu hər iki istiqamətdə işləyən son dərəcə mükəmməl tərcüməçi kimi düşünün. Şəbəkə həddindən artıq gücə malik olduqda və batareyanı doldurmaq lazım olduqda, PCS AC-ni DC-yə çevirir. Tələb artdıqda və yığılmış enerjiyə ehtiyacınız olduqda, o, DC-ni AC-yə çevirir və onu itələyir. Bu iki istiqamətli rəqs mühəndislərin rektifikasiya (AC-dən DC) və inversiya (DC-dən AC) adlandırdıqları ilə baş verir. Bu rejimlər arasında keçid? Müasir sistemlər bunu 200 millisaniyədən az müddətdə edə bilir. Göz qırpın və bunun üçün darıxacaqsınız.
Dönüşüm zamanı səmərəlilik itkiləri əvvəllər qəddar idi-söhbət saxlanılan enerjinizin 15-20%-nin sadəcə istilik kimi yox olmasından gedir. Müasir sistemlər bunu təqribən 2-5%-ə endirdi, bu, meqavat miqyaslı qurğularla məşğul olana qədər kiçik səslənir və bu faizlərin qapıdan çıxanda real pula çevrildiyini başa düşür.
Hər şeyi alovdan qoruyan şey
Batareya idarəetmə sistemləri. BMS. Əgər PCS tərcüməçidirsə, BMS heç vaxt yatmayan paranoid təhlükəsizlik işçisidir.
Litium{0}}ion batareya paketi sadəcə bir böyük hüceyrə- deyil, bir-birinə qoşulmuş yüzlərlə və ya minlərlə fərdi hüceyrədir. Hər hüceyrənin özünəməxsus xasiyyəti, öz qəribəlikləri var. Bəziləri daha sürətli doldurur. Bəziləri daha isti olur. Bəziləri qonşularından daha tez qocalır. İdarə olunmayanda bu fərqlər birləşir. Güclü hüceyrələr həddindən artıq yüklənir. Zəiflər hədlərini aşırlar. Nəhayət, bir şey səhv gedir.
Termal qaçış kabus ssenarisidir. Hüceyrələrdən biri həddindən artıq qızır, qonşu hüceyrələrdə zəncirvari reaksiyaya səbəb olur və birdən sizdə söndürülməsi çox çətin olan yanğın baş verir. BMS hər bir hüceyrədə gərginliyə, cərəyana və temperatura nəzarət edir-bəzən parametrləri saniyədə bir neçə dəfə yoxlayır-və problemlər yaranmazdan əvvəl müdaxilə edir. Hüceyrə çox istiləşirsə? Sistem şarjı dayandırır. Gərginlik çox yüksəkdir? Yükü yenidən paylayır. Həqiqətən səhv bir şey var? Paketi tamamilə ayırır.
Hüceyrə balansı digər kritik funksiyadır. Zamanla yük vəziyyətlərində kiçik fərqlər yığılır. BMS hər şeyi bərabərləşdirmək üçün ya passiv balanslaşdırmadan (rezistorlar vasitəsilə artıq yükü aradan qaldırmaq-israf, lakin ucuz) və ya aktiv balanslaşdırmadan (hüceyrələr arasında enerji daşımaq-səmərəli, lakin bahalı) istifadə edir. Bu olmadan, batareya paketinizin istifadə edilə bilən tutumu onun ən zəif hüceyrəsinə uyğun olaraq azalır.
Əslində danışşəbəkəyə qoşulur
İnteqrasiya təkcə fiziki əlaqələrdən ibarət deyil. Söhbət rabitə protokollarından, bazarda iştirakdan və işıqları yandırmaq kimi təəccüblü analoq problemdən gedir.
Şəbəkə operatorları-təchizatın tələbata uyğun olmasına hər saniyə əmin olmaqdan məsul olan şəxslər öz şəbəkələrində avadanlıqları izləmək və idarə etmək üçün-SCADA sistemlərindən (Nəzarət Nəzarəti və Məlumatların Alınması) istifadə edirlər. Batareya quraşdırmanız bu ekosistemə qoşulmalıdır. Bu, çox vaxt Modbus və ya DNP3 protokolları vasitəsilə kommunikasiya əlaqələrinin qurulması deməkdir ki, bu da şəbəkə operatoruna real vaxt rejimində yüklənmə vəziyyətinizi, mövcud tutumunuzu və cari çıxışınızı görməyə imkan verir. Daha da əhəmiyyətlisi, bu, göndərmə əmrlərini qəbul etmək deməkdir: indi doldurun, indi boşaldın, tezlik dəstəyini indi təmin edin.
Batareyaların həqiqətən parladığı-tezlik tənzimlənməsi
Şəbəkə tezliyi inanılmaz dərəcədə sıx toleranslar daxilində qalmalıdır. Şimali Amerikada bu 60 Hz-dir. Avropada 50 Hz. Hətta 0,5 Hz-lik sapmalar nəsil və yük arasında ciddi disbalansın olduğunu göstərir. Çox nəsil? Tezlik yüksəlir. Çox yük? Düşür.
Ənənəvi elektrik stansiyaları bu balanssızlıqları düzəltmək üçün öz məhsuldarlığını tənzimləyə bilər, lakin onlar ləng işləyirlər. Bir qaz turbininin sürətlənməsi bir neçə dəqiqə çəkir. Batareyalar? Onlar 100-500 millisaniyədə cavab verə bilirlər. Bu sürət onları ilkin tezlik reaksiyası adlanan-kiçik disbalansın böyük problemlərə çevrilməsinin qarşısını alan ani, avtomatik korreksiya üçün müstəsna dərəcədə dəyərli edir.
Şəbəkə operatorları əslində bu xidmət üçün pul ödəyəcəklər. Texasın ERCOT bazarında tezlik tənzimləmə xidmətləri 2023-cü ilin birinci yarısında batareyanın saxlanması gəlirlərinin 87%-ni təşkil edib. Avstraliyanın Hornsdale Enerji Ehtiyatı-Teslanın məşhur böyük batareyası-bir rübdə əsasən tezlik xidmətlərindən 36 milyon dollardan çox gəlir əldə edib. İqtisadiyyat işləyir, çünki batareyalar şarj və boşalma arasında demək olar ki, dərhal keçə bilir, heç bir adi generator uyğun gəlmir.
Beynin üstündəki beyin
BMS-in üstündə Enerji İdarəetmə Sistemi və ya EMS yerləşir. Əgər BMS fərdi hüceyrələrin sağlam saxlanmasından narahatdırsa, EMS bütün quraşdırmanın gəlirli olmasından narahatdır.
EMS optimallaşdırma alqoritmlərini işlədir ki, onlar nə vaxt şarj ediləcəyini, nə vaxt boşaldılacağını və istənilən anda hansı bazar xidmətlərinin prioritetləşdirilməsinə qərar verir. Hazırda enerji arbitrajı ilə məşğul olmalısınız,-gecədə ucuz elektrik enerjisi alıb axşam pik vaxtı onu geri satmalısınız? Yoxsa tezliyi tənzimləmək üçün ehtiyatda tutmalısınız, hansı daha yaxşı ödəyə bilər? Keçən ay imzaladığınız potensial müqaviləni yerinə yetirmək haqqında nə demək olar? Bu qərarlara real vaxt qiymət siqnalları, hava proqnozları (bərpa olunan enerjinin nəslinə təsir edən), tələb proqnozları və batareyaların həqiqətən nəyi idarə edə biləcəyi ilə bağlı BMS məhdudiyyətləri daxildir.
Müasir sistemlər bu proqnozlar üçün maşın öyrənməsindən getdikcə daha çox istifadə edir. Moda olduğuna görə yox, elektrik enerjisi bazarları həqiqətən mürəkkəb olduğundan və tarixi nümunələr önəmli olduğundan. Qiymət əyrilərinə və hava məlumatlarına baxan bir insan tələb olunan sürətlə eyni optimallaşdırma qərarlarını verə bilməzdi.
Heç kimin danışmadığı fiziki inteqrasiya
Proqramla bağlı müzakirələrə-tam uyğun gəlməyən çoxlu avadanlıq var. Gərginliyi yüksəltmək və ya azaltmaq üçün transformatorlar. Qoruma və izolyasiya üçün keçid qurğusu. Soyutma sistemləri-ya hava və ya maye-çünki bütün bu enerji elektronikası əhəmiyyətli istilik yaradır. Yanğın söndürmə sistemləri, adətən litium batareya yanğınları üçün nəzərdə tutulmuş xüsusi olanlar. Beton yastıqlar, hasarlar, giriş yolları.
Şəbəkə bağlantısı tədqiqatları tək aylar çəkə bilər. Quraşdırmağınızın yerli şəbəkənin sabitliyini pozmayacağını, gərginlik problemlərinə səbəb olmayacağını, mövcud mühafizə sxemlərinə müdaxilə etməyəcəyini nümayiş etdirməlisiniz. Kommunal xidmətlər yeni avadanlığın istismara cavabdeh olduqları infrastruktura qoşulmasına icazə verməklə bağlı ehtiyatlı davranırlar.
Niyə bu göründüyündən daha çətindir
Standartlar yerləşdirmə ilə ayaqlaşa bilmədi. Texnologiya kod və qaydaların təqib edə biləcəyindən daha sürətli inkişaf edir. Fərqli yurisdiksiyalarda fərqli tələblər var. Kaliforniyada işləyənlərə Almaniyada icazə verilməyə bilər. Almaniyanın qəbul etdiyi şey Avstraliyadakı tənzimləyiciləri çaşdıra bilər.
Qarşılıqlı fəaliyyət baş ağrısı olaraq qalır. Bir istehsalçının akkumulyator sistemləri həmişə digərinin invertorları ilə yaxşı oynamır. Rabitə protokolları texniki cəhətdən standartlaşdırıla bilər, lakin tətbiq detalları inteqrasiya kabuslarına səbəb olacaq qədər fərqlidir. Sənaye bu sahədə yavaş-yavaş yaxşılaşır.
Və sonra deqradasiya var. Batareyalar köhnəlir. Hər bir yük-boşaltma dövrü kiçik bir ödəniş tələb edir. Tezlik bazarlarında-daimi kiçik dövrələri ilə aqressiv iştirak-arbitraj üçün gündə iki böyük dövrə etməkdən fərqli olaraq bu aşınmanı sürətləndirir. Layihənizin əsasını təşkil edən iqtisadi modellər, hələ də dəqiq proqnozlaşdırmağı öyrəndiyimiz deqradasiya trayektoriyalarını hesablamalıdır.
Bütün bunlar hara gedir
Beynəlxalq Enerji Agentliyi iqlim hədəflərinə çatmaq üçün qlobal enerji saxlama qabiliyyətinin 2030-cu ilə qədər 1500 gigavata çatacağını proqnozlaşdırır. Biz hələ buna yaxın deyilik. Lakin xərclər azalmağa davam edir{5}}litium-batareyanın qiymətləri 2010-cu ildən bəri təxminən 90% aşağı düşüb və yerləşdirmə sürətlənir.
Batareyaları bərpa olunan enerji ilə birləşdirən hibrid sistemlər yenilik layihələrindən daha çox standart təcrübəyə çevrilir. Minlərlə kiçik akkumulyator qurğularını şəbəkə miqyasında{1}}birləşdirən virtual elektrik stansiyaları Belçikadan Cənubi Avstraliyaya qədər bazarlarda öz dəyərini sübut edir.
İnteqrasiyanın fundamental mühəndisliyi-PCS, BMS, EMS, şəbəkə kommunikasiyaları-etibarlı işləmək üçün kifayət qədər yetkindir. İndi problemlər iqtisadi və tənzimləyicidir. Bazar qaydalarını düzgün qəbul etmək. Kifayət qədər qarşılıqlı əlaqə potensialının qurulması. Bu sistemləri quraşdırmaq və saxlamaq üçün kifayət qədər işçi hazırlamaq.
Bir vaxtlar qeyri-mümkün görünən bir şey, sadə olmasa da, ən azından idarə edilə bilən hala gəldi. Biz batareyaları şəbəkələrlə necə birləşdirəcəyimizi bilirik. İndi sual ondan ibarətdir ki, biz nə qədər sürətlə ölçü götürə bilərik.