Η ζήτηση ηλεκτρικής ενέργειας εισέρχεται σε μια νέα περίοδο ανάπτυξης.
Τα μεγάλα κέντρα δεδομένων, τα ηλεκτρικά οχήματα, η-φόρτιση υψηλής ισχύος και ο βιομηχανικός ηλεκτρισμός προσθέτουν σημαντικά νέα φορτία στα συστήματα ισχύος. Η πρόκληση δεν είναι μόνο πόση ηλεκτρική ενέργεια θα χρειαστεί, αλλά επίσηςπού και πότε θα εμφανιστεί αυτή η απαίτηση.
Ένα νέο κέντρο δεδομένων, γραμμή βιομηχανικής παραγωγής ή κόμβος φόρτισης μπορεί να δημιουργήσει μεγάλο φορτίο σε μια τοποθεσία. Οι τοπικοί υποσταθμοί, οι μετασχηματιστές και τα δίκτυα διανομής μπορεί να μην έχουν σχεδιαστεί για αυτό το επίπεδο ζήτησης.
Η παραδοσιακή επέκταση του δικτύου παραμένει απαραίτητη, αλλά οι νέες γραμμές μεταφοράς, οι υποσταθμοί και οι αναβαθμίσεις των συνδέσεων μπορεί να απαιτήσουν σημαντικές επενδύσεις, σχεδιασμό, αδειοδότηση και χρόνο κατασκευής. Η κατανεμημένη ενέργεια δεν μπορεί να αντικαταστήσει το δίκτυο, αλλά μπορεί να βοηθήσει τις επιχειρήσεις και τα τοπικά δίκτυα να διαχειριστούν τη ζήτηση, ενώ οι μεγαλύτερες υποδομές καλύψουν τη διαφορά.
Η αυξανόμενη τοπική ζήτηση ενέργειας ξεπερνά την επέκταση του δικτύου
Τα μεγάλα κέντρα δεδομένων, τα ηλεκτρικά οχήματα και η βιομηχανική ηλεκτροκίνηση δημιουργούν ολοένα και πιο συγκεντρωμένη τοπική ζήτηση ενέργειας. Οι σταθμοί γρήγορης-φόρτισης, οι επεκτάσεις εργοστασίων και τα κέντρα δεδομένων μπορούν γρήγορα να ωθήσουν τους μετασχηματιστές και τις συνδέσεις δικτύου κοντά στα όριά τους. Ωστόσο, οι νέοι υποσταθμοί, οι γραμμές μεταφοράς και οι αναβαθμίσεις των συνδέσεων απαιτούν συχνά χρόνια σχεδιασμού, έγκρισης και κατασκευής. Επομένως, η πρόκληση δεν είναι μόνο η παραγωγή περισσότερης ηλεκτρικής ενέργειας, αλλά η αντιστοίχιση της ζήτησης, της χωρητικότητας του δικτύου και του χρόνου. Τα κατανεμημένα συστήματα ενέργειας μπορούν να συμβάλουν στη μείωση αυτού του χάσματος..
Τι περιλαμβάνει ένα τοπικό κατανεμημένο ενεργειακό σύστημα;
Η κατανεμημένη ενέργεια λειτουργεί καλύτερα ως ολοκληρωμένο σύστημα παρά ως συλλογή ανεξάρτητων συσκευών.
Ένα τυπικό εμπορικό ή βιομηχανικό σύστημα μπορεί να περιλαμβάνει τα ακόλουθα στοιχεία.
1. Ηλιακός ηλιακός στέγης
Τα φωτοβολταϊκά συστήματα ταράτσας παράγουν ηλεκτρική ενέργεια κοντά στο σημείο που καταναλώνεται.
Για εργοστάσια, αποθήκες, εμπορικά κτίρια και εγκαταστάσεις δεδομένων με κατάλληλο χώρο στέγης,-η ηλιακή ενέργεια στον ιστότοπο μπορεί να μειώσει τις εισαγωγές ηλεκτρικής ενέργειας κατά τη διάρκεια της ημέρας και να μειώσει την ποσότητα ενέργειας που πρέπει να περάσει από το τοπικό δίκτυο.
Ωστόσο, η ηλιακή παραγωγή εξαρτάται από τον καιρό και την ώρα της ημέρας. Μπορεί να μην ταιριάζει ακριβώς με το προφίλ ζήτησης του ιστότοπου, επομένως η ηλιακή ενέργεια από μόνη της δεν μπορεί να λύσει πλήρως προβλήματα-χωρητικότητας ή αιχμής{2}}σύνδεσης.
Η τιμή του αυξάνεται όταν συντονίζεται με αποθηκευτικά και εύκαμπτα φορτία.
2. Εμπορική και βιομηχανική αποθήκευση ενέργειας
Η αποθήκευση της μπαταρίας διαχωρίζει τον χρόνο παραγωγής από τον χρόνο κατανάλωσης.
Μπορεί να φορτίζει όταν η ηλιακή παραγωγή είναι υψηλή ή η ζήτηση του δικτύου είναι σχετικά χαμηλή, στη συνέχεια να εκφορτίζεται όταν η τοποθεσία πλησιάζει το όριο ισχύος της ή αυξάνονται οι τιμές ηλεκτρικής ενέργειας.
Για εμπορικούς και βιομηχανικούς χρήστες, η αποθήκευση μπορεί να υποστηρίξει:
Κορυφαίο ξύρισμα
Μετατόπιση ενέργειας
Ηλιακή αυτοκατανάλωση-
Εφεδρική ισχύς
Υποστήριξη φόρτισης-φόρτωσης
Ισχύς-διαχείριση ποιότητας
Μειωμένη πίεση σύντομης-διάρκειας στους μετασχηματιστές και τους τροφοδότες
Αυτό συνδέεται άμεσα με την προηγούμενη συζήτηση στο"Γιατί η αποθήκευση ενέργειας γίνεται βασική υποδομή, όχι προαιρετικός εξοπλισμός."
Η αποθήκευση γίνεται υποδομή επειδή δίνει στο τοπικό ενεργειακό σύστημα κάτι που η ηλιακή παραγωγή από μόνη της δεν μπορεί να προσφέρει:έλεγχος του πότε χρησιμοποιείται ηλεκτρική ενέργεια.
3. Ελεγχόμενα φορτία
Δεν πρέπει κάθε ηλεκτρικό φορτίο να λειτουργεί με πλήρη ισχύ σε καθορισμένο χρόνο.
Ορισμένες βιομηχανικές διεργασίες, συστήματα HVAC, θέρμανση νερού, εξοπλισμός ψύξης, αντλίες και φορτία φόρτισης μπορούν να ρυθμιστούν εντός αποδεκτών ορίων λειτουργίας.
Ένα ελεγχόμενο φορτίο δεν καταναλώνει απαραίτητα λιγότερη ενέργεια. Αντίθετα, μέρος της κατανάλωσής του απομακρύνεται από περιόδους που το δίκτυο ή η τοποθεσία είναι υπό πίεση.
Τα παραδείγματα περιλαμβάνουν:
Προσωρινή μείωση μη-μη κρίσιμου εξοπλισμού
Εκπληκτική εκκίνηση-μεγάλων κινητήρων
Ρύθμιση της ζήτησης ψύξης σε ένα αποδεκτό εύρος θερμοκρασίας
Καθυστέρηση επιλεγμένων περιόδων φόρτισης
Προγραμματισμός-εντατικής παραγωγής ενέργειας σε περιόδους χαμηλότερης-ζήτησης
Αυτός ο τύπος ευελιξίας ζήτησης είναι συχνά λιγότερο δαπανηρός από τη δημιουργία αρκετής χωρητικότητας παραγωγής και δικτύου για κάθε δυνατή αιχμή.
4. Εγκαταστάσεις φόρτισης EV
Η υποδομή φόρτισης θα πρέπει να αντιμετωπίζεται ως μέρος του ενεργειακού συστήματος της τοποθεσίας και όχι ως μεμονωμένο φορτίο.
Η ανεξέλεγκτη φόρτιση επιτρέπει σε κάθε όχημα να αντλεί τη μέγιστη ισχύ κάθε φορά που είναι συνδεδεμένο. Αυτό μπορεί να δημιουργήσει μια αιχμή πολύ πάνω από την κανονική ζήτηση του ιστότοπου.
Η έξυπνη φόρτιση μπορεί να κατανείμει ισχύ σύμφωνα με:
Ώρα αναχώρησης οχήματος
Κατάσταση φόρτισης μπαταρίας
Προτεραιότητα φορτιστή
Διαθέσιμη ηλιακή ενέργεια
Χωρητικότητα αποθήκευσης μπαταρίας
Όρια σύνδεσης ιστότοπου
Τιμές ρεύματος
Για αποθήκη στόλου ή σταθμό φόρτισης βαρέων φορτηγών-, αυτός ο συντονισμός μπορεί να μειώσει σημαντικά τη μέγιστη ισχύ που αντλείται από το δίκτυο.
Η αμφίδρομη φόρτιση μπορεί να δημιουργήσει πρόσθετη ευελιξία σε κατάλληλες εφαρμογές. Το Υπουργείο Ενέργειας των ΗΠΑ σημειώνει ότι τα ηλεκτρικά οχήματα μπορούν ενδεχομένως να παρέχουν ενέργεια σε κτίρια ή στο δίκτυο μέσω συστημάτων-προς-οχήματα-προς{4}}δίκτυα, συμπληρώνοντας ηλιακούς και άλλους κατανεμημένους πόρους.
5. Διαχείριση ενέργειας EMS
Το σύστημα διαχείρισης ενέργειας είναι αυτό που μετατρέπει τον ξεχωριστό εξοπλισμό σε ένα συντονισμένο τοπικό ενεργειακό σύστημα.
Ένα EMS παρακολουθεί την παραγωγή, την κατανάλωση, τις τιμές ηλεκτρικής ενέργειας, την κατάσταση της μπαταρίας, τη ζήτηση φορτιστή και τα όρια του δικτύου. Στη συνέχεια αποφασίζει πότε θα πρέπει να λειτουργεί κάθε ελεγχόμενο περιουσιακό στοιχείο.
Ένα πρακτικό EMS μπορεί να συντονίζει:
Ηλιακή παραγωγή ταράτσας
Φόρτιση και αποφόρτιση μπαταρίας
Εισαγωγές και εξαγωγές δικτύου
Φορτία παραγωγής
Οικοδομικά φορτία
Φορτιστές EV
Εφεδρικά αποθέματα ισχύος
Χρόνος-χρήσης-τιμολόγησης ηλεκτρικής ενέργειας
Χωρίς συντονισμένο έλεγχο, η ηλιακή ενέργεια, η αποθήκευση και οι φορτιστές ενδέχεται να λειτουργούν μεταξύ τους. Για παράδειγμα, η μπαταρία θα μπορούσε να φορτιστεί από το δίκτυο κατά τη διάρκεια μιας περιόδου αιχμής ενώ φορτίζονται επίσης τα οχήματα.
Ένα αποτελεσματικό EMS αποτρέπει αυτές τις συγκρούσεις και διαχειρίζεται τον ιστότοπο σύμφωνα με σαφείς προτεραιότητες.
6. Αλληλεπίδραση πλέγματος
Ένα σύστημα κατανεμημένης ενέργειας παραμένει κανονικά συνδεδεμένο με το ευρύτερο δίκτυο ηλεκτρικής ενέργειας.
Ο στόχος δεν είναι να λειτουργούμε πάντα ανεξάρτητα. Ο στόχος είναι να αλληλεπιδράσετε με το πλέγμα πιο έξυπνα.
Ανάλογα με τους τοπικούς κανονισμούς και τις τεχνικές συνθήκες, το σύστημα μπορεί:
Περιορίστε τις μέγιστες εισαγωγές δικτύου
Αποφύγετε τις υπερβολικές εξαγωγές ηλιακής ενέργειας
Απαντήστε στα σήματα ζήτησης υπηρεσιών κοινής ωφέλειας
Παρέχετε απάντηση στη ζήτηση
Διατηρήστε εφεδρική χωρητικότητα
Συμμετέχετε σε προγράμματα υποστήριξης πλέγματος-
Λειτουργεί προσωρινά ως μικροδίκτυο κατά τη διάρκεια διακοπής λειτουργίας
Το Υπουργείο Ενέργειας των ΗΠΑ περιγράφει τους εικονικούς σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής ως συντονισμένες ομάδες πόρων, όπως ηλιακή ενέργεια στον τελευταίο όροφο, πίσω από--μπαταρίες του μετρητή, ηλεκτρικά οχήματα, φορτιστές, έξυπνα κτίρια και ευέλικτα εμπορικά και βιομηχανικά φορτία. Όταν συγκεντρώνονται και ελέγχονται, αυτοί οι πόροι μπορούν να βοηθήσουν στην εξισορρόπηση της προσφοράς και της ζήτησης ηλεκτρικής ενέργειας και να παρέχουν υπηρεσίες παρόμοιες με τα συμβατικά στοιχεία ενεργείας.
Πώς η κατανεμημένη ενέργεια μειώνει την πίεση
Το ισχυρότερο όφελος της κατανεμημένης ενέργειας δεν είναι ότι δημιουργεί απεριόριστη νέα ηλεκτρική ενέργεια. Είναι ότι επιτρέπει την πιο αποτελεσματική χρήση της υπάρχουσας χωρητικότητας παραγωγής και δικτύου.
Ένα συντονισμένο σύστημα μπορεί να μειώσει την πίεση με διάφορους τρόπους:
- Δημιουργήστε τοπικά:Η ηλιακή ενέργεια στον τελευταίο όροφο μειώνει μέρος της ζήτησης δικτύου της τοποθεσίας κατά τη διάρκεια της ημέρας.
- Μετακινήστε την ενέργεια στο χρόνο:Χρεώσεις αποθήκευσης σε περιόδους χαμηλότερης- ζήτησης και εκφορτώσεις κατά τη διάρκεια αιχμής.
- Έλεγχος όταν λειτουργούν τα φορτία:Ο ευέλικτος εξοπλισμός και η έξυπνη φόρτιση αποφεύγουν την περιττή ταυτόχρονη ζήτηση.
- Περιορισμός κορυφών ιστότοπου:Ο έλεγχος EMS διατηρεί την εγκατάσταση εντός ενός συμφωνημένου ορίου εισαγωγών πλέγματος-.
- Μειώστε το άγχος των εξαγωγών:Η αποθήκευση και ο έλεγχος φορτίου απορροφούν περισσότερο-την ηλιακή παραγωγή.
- Υποστηρίξτε την ανθεκτικότητα:Οι μπαταρίες μπορούν να διατηρήσουν κρίσιμα φορτία κατά τη διάρκεια σύντομων διακοπών.
- Συντονίστε με το πλέγμα:Οι ιστότοποι μπορούν να ανταποκρίνονται σε εξωτερικά σήματα αντί να λειτουργούν ως παθητικοί καταναλωτές.
Αυτά τα μέτρα μπορεί να βοηθήσουν στην αναβολή ορισμένων τοπικών αναβαθμίσεων, να βελτιώσουν την οικονομία του έργου ή να επιτρέψουν τη σύνδεση νέων φορτίων εντός των υπαρχόντων ορίων.
Ωστόσο, το αποτέλεσμα εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από το σχεδιασμό του συστήματος. Μια μικρού μεγέθους μπαταρία, το κακώς σχεδιασμένο χρονοδιάγραμμα φόρτισης ή η αδύναμη στρατηγική ελέγχου μπορεί να προσφέρουν μικρό πρακτικό όφελος.
Ένα απλό παράδειγμα
Εξετάστε μια βιομηχανική τοποθεσία με μέγιστη σύνδεση στο δίκτυο 2 MW.
Το κανονικό φορτίο παραγωγής του είναι 1,4 MW. Στη συνέχεια, η εταιρεία εγκαθιστά αρκετούς γρήγορους φορτιστές που θα μπορούσαν να προσθέσουν άλλο 1 MW εάν λειτουργούν ταυτόχρονα.
Χωρίς έλεγχο, η συνολική ζήτηση θα μπορούσε να φτάσει τα 2,4 MW, υπερβαίνοντας το όριο σύνδεσης.
Ένα τοπικό ενεργειακό σύστημα θα μπορούσε να ανταποκριθεί ως εξής:
Τροφοδοσία μέρους του ημερήσιου φορτίου από ηλιακή ταράτσα
Χρήση αποθήκευσης μπαταρίας κατά τη διάρκεια της αιχμής φόρτισης
Προσωρινή μείωση της ισχύος του φορτιστή
Εκπληκτική φόρτιση οχήματος
Μετατόπιση επιλεγμένων μη{0}}κρίσιμων φορτίων
Διατήρηση των συνολικών εισαγωγών από το δίκτυο κάτω των 2 MW μέσω ελέγχου EMS
Το σύστημα δεν έχει εξαλείψει την ανάγκη για ηλεκτρική ενέργεια. Έχει εμποδίσει όλη τη ζήτηση να φτάσει στο δίκτυο την ίδια στιγμή.
Σύναψη
Η αυξανόμενη ζήτηση ηλεκτρικής ενέργειας δεν αυξάνει μόνο την ποσότητα ενέργειας που χρειάζεται ο κόσμος. Δημιουργεί επίσης νέα πίεση σε συγκεκριμένες τοποθεσίες και σε συγκεκριμένες περιοχές.
Τα κέντρα δεδομένων απαιτούν μεγάλα, σταθερά τροφοδοτικά. Η βιομηχανική ηλεκτροδότηση προσθέτει νέα φορτία παραγωγής. Τα ηλεκτρικά οχήματα και οι φορτιστές-υψηλής ισχύος δημιουργούν συγκεντρωμένες κορυφές. Εν τω μεταξύ, η παραδοσιακή επέκταση του δικτύου μπορεί να διαρκέσει περισσότερο από ό,τι πολλά εμπορικά έργα θέλουν ή μπορούν να περιμένουν.
Ένα τοπικό ενεργειακό σύστημα χτισμένο γύρω από ηλιακή, εμπορική και βιομηχανική αποθήκευση στον τελευταίο όροφο, ελεγχόμενα φορτία, έξυπνη φόρτιση, έλεγχος EMS και αλληλεπίδραση με το δίκτυο μπορούν να συμβάλουν στην κάλυψη μέρους αυτού του κενού.
Σκοπός του δεν είναι να αντικαταστήσει το δίκτυο ηλεκτρικής ενέργειας. Είναι να γίνει ο ιστότοπος πιο ευέλικτος, προβλέψιμος και ευκολότερος για την εξυπηρέτηση του δικτύου.
Όπως συζητήθηκε στο"Γιατί η αποθήκευση ενέργειας γίνεται βασική υποδομή, όχι προαιρετικός εξοπλισμός,"Η αποθήκευση είναι κεντρική σε αυτή τη μετάβαση. Αλλά η αποθήκευση αποδίδει τη μεγαλύτερη αξία της όταν συνδυάζεται με τοπική παραγωγή, έξυπνο έλεγχο φορτίου και συντονισμένη αλληλεπίδραση με το δίκτυο.
SINELINKπρομηθεύει φωτοβολταϊκά καλώδια, συνδέσμους, εμπορικά και βιομηχανικά συστήματα αποθήκευσης ενέργειας και συναφή εξαρτήματα για έργα κατανεμημένης ενέργειας. Υποστηρίζουμε εργολάβους, διανομείς και αγοραστές έργων EPC με επιλογή προϊόντων, τεχνική τεκμηρίωση, συντονισμό πιστοποίησης και διαμόρφωση συστήματος βάσει έργου.