რა არის ენერგიის შენახვის სისტემის ქსელის თავსებადობა?

ენერგიის შენახვის სისტემის ქსელის თავსებადობა ძირითადად სვამს კითხვას, შეუძლიათ თუ არა ამ ბატარეის სისტემებს შეერთება ელექტრულ ინფრასტრუქტურაში, რომელიც ჩვენ ავაშენეთ 50-70 წლის წინ ისე, რომ ყველაფერი გვერდით არ მოხდეს. ელექტრო ქსელი გათვლილი იყო ერთი მიმართულებით - ელექტროსადგურებიდან მიედინება თქვენს სახლში. მოთხრობის დასასრული. ახლა ჩვენ ვცდილობთ, რომ ის იმუშაოს ბატარეებით, რომლებიც დამუხტავს, იხსნება და გადართავს მათ შორის წამებში.

ტექნიკური განმარტება შედის ძაბვის პარამეტრებში, სიხშირის პასუხსა და ჰარმონიაში. მაგრამ საქმე ისაა, რომ შესანახი სისტემა კარგად თამაშობს თუ არა ქსელთან დაკავშირებულ ყველაფერთან ერთად. შეუძლია თუ არა მას უპასუხოს ქსელის ოპერატორის სიგნალებს? ქმნის თუ არა ის ელექტრო ხმაურს, რომელიც არღვევს სხვა აღჭურვილობას? დარჩება თუ არა ის სტაბილური, როდესაც შეიცვლება ქსელის პირობები?

რატომ არის სიჩქარე უფრო მნიშვნელოვანი ვიდრე სიმძლავრე

ადამიანების უმეტესობა ყურადღებას ამახვილებს იმაზე, თუ რამდენ ენერგიას შეუძლია შეინახოს ბატარეა. ეს არის მეგავატი-საათი (MWh). მაგრამ ქსელის თავსებადობისთვის, იგივე მნიშვნელობა აქვს სიმძლავრის რეიტინგს მეგავატებში (MW) და რამდენად სწრაფად შეუძლია მას რეაგირება.

Hornsdale Power Reserve-მა სამხრეთ ავსტრალიაში აჩვენა რაღაც მნიშვნელოვანი - მათი 100 MW/129 MWh Tesla ბატარეის დამონტაჟება შეიძლება ნულიდან სრულ სიმძლავრემდე მიიწევს 140 მილიწამში. ტრადიციული გაზის მწვერვალების ქარხნებს 10-15 წუთი სჭირდებათ, რომ ამოქმედდნენ და მიაღწიონ სრულ გამომუშავებას. ეს განსხვავება უზარმაზარია, როდესაც თქვენ ცდილობთ შეინარჩუნოთ ქსელის სიხშირე სტაბილური. სიხშირე უნდა დარჩეს 49,9-დან 50,1 ჰც-მდე ავსტრალიაში (ან 59,9-60,1 ჰც ჩრდილოეთ ამერიკაში) და ამ დიაპაზონის მიღმა გადახრებმა შეიძლება დააზიანოს აღჭურვილობა ან გამოიწვიოს კასკადური უკმარისობა. teslamag.de-ს მონაცემებმა აჩვენა, რომ ეს ბატარეა რეაგირებს ნახშირის ქარხნის მოგზაურობაზე სამხრეთ ავსტრალიაში უფრო სწრაფად, ვიდრე ნებისმიერი სხვა რესურსი ქსელში.

სიხშირის პრობლემა არავის გეგმავდა

ბადეები მუშაობს ალტერნატიულ დენზე, რომელიც რხევა კონკრეტულ სიხშირეზე. ჩრდილოეთ ამერიკაში ეს არის 60 ჰც, უმეტეს სხვა ადგილებში 50 ჰც. როდესაც გენერაცია და დატვირთვა დაბალანსებულია, სიხშირე სტაბილური რჩება. როდესაც ხდება გენერირების უეცარი დაკარგვა - ელექტროსადგური მოძრაობს ხაზგარეშე - სიხშირე იკლებს. ტრადიციული ქსელები ამას ამუშავებდნენ დაწნული რეზერვებით, ძირითადად ელექტროსადგურები, რომლებიც მუშაობენ სიმძლავრეზე დაბალი, რაც შეიძლება სწრაფად გაიზარდოს.

ბატარეებმა შეცვალეს განტოლება. მათ შეუძლიათ ელექტროენერგიის შეყვანა თითქმის მყისიერად, მაგრამ ასევე შეუძლიათ სწრაფად გადინება, თუ სათანადოდ არ კონტროლდება. ეს ქმნის თავსებადობის ახალ გამოწვევებს, რადგან ქსელის კონტროლის სისტემები შეიქმნა ჩვეულებრივი გენერირების ნელი რეაგირების მახასიათებლების ირგვლივ.

სტანდარტები, რომლებსაც ვერ იცავენ

IEEE 1547 არის მთავარი სტანდარტი აშშ-ში განაწილებული ენერგორესურსების დასაკავშირებლად. 2018 წლის განახლება უნდა გამოესწორებინა 2003 წლის ვერსიასთან დაკავშირებული პრობლემები, რომელიც დაიწერა მანამ, სანამ დიდი-ბატარეის საცავი იარსებებდა. მაგრამ 2018 წლის სტანდარტიც კი არ მოიცავს ყველაფერს, რაც საჭიროა შენახვის სისტემებისთვის.

კალიფორნიის დაინსტალირებული ბატარეის სიმძლავრე 2024 წლის დასაწყისში კალიფორნიამ მიაღწია 10000 მეგავატს, კალიფორნიის დამოუკიდებელი სისტემის ოპერატორის მონაცემების მიხედვით, რომელიც ხელმისაწვდომია caiso.com-ზე. ამ დანადგარების უმეტესობა არის ლითიუმის რკინის ფოსფატი (LiFePO4) ქიმიური, ენერგიის სიმკვრივით დაახლოებით 90-120 Wh/kg. დაბალია ვიდრე 150-200 Wh/kg, რომელსაც მიიღებთ NMC ბატარეებით, მაგრამ უფრო სტაბილური მაღალ ტემპერატურაზე და უკეთესი ციკლის სიცოცხლე ქსელის გამოყენებისთვის.

პრობლემა ის არის, რომ ყველა კომუნალურმა პროგრამამ დაამატა საკუთარი მოთხოვნები IEEE 1547-ზე. Hawaiian Electric-ს აქვს წესების ერთი ნაკრები. PG&E-ს განსხვავებული აქვს. ის, რაც მუშაობს ბატარეის დამონტაჟებისთვის კალიფორნიაში, შესაძლოა არ აკმაყოფილებდეს ტეხასის ან ნიუ-იორკის მოთხოვნებს. არ არსებობს რეალური სტანდარტიზაცია, რაც მეხსიერების გაზრდას უფრო ძვირს ხდის, ვიდრე საჭიროა.

ინვერტორები არის ნამდვილი ბოთლი

ინვერტორი არის ადგილი, სადაც DC ბატარეის ენერგია გარდაიქმნება AC ქსელის ენერგიად. ეს არის ასევე თავსებადობის ჩამკეტი წერტილი. თანამედროვე ქსელის-დაკავშირებულმა ინვერტორებმა უნდა გააკეთონ ძაბვის რეგულირება, რეაქტიული სიმძლავრის მხარდაჭერა, სიხშირეზე რეაგირება და ქსელის ოპერატორებთან კომუნიკაცია პროტოკოლების გამოყენებით, როგორიცაა DNP3 ან Modbus. ზოგიერთ ინვერტორს შეუძლია ეს ყველაფერი კარგად გააკეთოს. სხვებს არ შეუძლიათ.

როდესაც თქვენ გაქვთ რამდენიმე საცავის სისტემა იმავე განაწილების წრეზე, მათ ინვერტორებს შეუძლიათ შეებრძოლონ ერთმანეთს. ერთი სისტემა ცდილობს ძაბვის აწევას, მეორე კი მის შემცირებას. ეს ქმნის რხევებს, რამაც შეიძლება დააზიანოს აღჭურვილობა ან დამცავი რელეების გამორთვა. მრავალი ინვერტორების კოორდინაცია მოითხოვს დახვეწილ საკონტროლო სისტემებს, რომლებიც კომუნალურ კომპანიებს ჯერ არ გააჩნიათ.

რეალური პროექტები, რეალური პრობლემები

Moss Landing Energy Storage Facility კალიფორნიაში ამჟამად არის ერთ-ერთი უდიდესი ბატარეის დანადგარი გლობალურად - 3,000 MW pge.com-ზე Pacific Gas & Electric-ის დოკუმენტაციის მიხედვით. მას შეუძლია გადაერთოს სრული დატენვიდან სრულ გამონადენზე წამში, რაც მას ღირებულს ხდის სიხშირის რეგულირებისა და პიკური მოთხოვნის მართვისთვის.

მაგრამ თავსებადობა არ იყო ავტომატური. PG&E-მ უნდა განაახლოს ტრანსფორმატორები და დამცავი აღჭურვილობა ურთიერთდაკავშირების პუნქტში. მათ სჭირდებოდათ ახალი კონტროლის სისტემები ბატარეის სხვა თაობის რესურსებთან კოორდინირებისთვის. პროექტს დამტკიცებიდან ექსპლუატაციამდე სამი წელი დასჭირდა და ამ დროის მნიშვნელოვანი ნაწილი დაიხარჯა ქსელის ინტეგრაციის კვლევებსა და ინფრასტრუქტურის განახლებაზე.

მცირე განაწილებული საცავის დანადგარები სხვადასხვა გამოწვევების წინაშე დგანან. საცხოვრებელი და კომერციული სისტემები უნდა აკმაყოფილებდეს UL 9540 და UL 1973 უსაფრთხოების სტანდარტებს. ისინი უნდა შეესაბამებოდეს ადგილობრივ ელექტრო კოდებს, რომლებიც ძალიან განსხვავდება იურისდიქციებს შორის. ზოგიერთ ადგილას საჭიროა სწრაფი გამორთვის შესაძლებლობები. სხვები ავალდებულებენ სპეციალურ გათიშვის გადამრთველებს ან ხანძარსაწინააღმდეგო სისტემებს.

თავსებადობის ღირებულება

ურთიერთკავშირის მოთხოვნების დაკმაყოფილება 15-20%-ს მატებს შენახვის სისტემის დაყენებულ ღირებულებას. ეს მოიცავს სპეციალიზებულ დამცავ აღჭურვილობას, საკომუნიკაციო აპარატურას, ელექტროენერგიის ხარისხის შესწავლას და კომუნალური ურთიერთდაკავშირების საფასურს. მცირე პროექტებისთვის, ამ ხარჯებმა შეიძლება მთლიანად გაანადგუროს ეკონომიკა. 500 კვტ/სთ კომერციული შენახვის სისტემას შეიძლება ჰქონდეს აზრი მოთხოვნის გადასახადის შესამცირებლად, მაგრამ არა იმ შემთხვევაში, თუ თქვენ მოგიწევთ დამატებითი 50,000 აშშ დოლარის დახარჯვა ურთიერთკავშირის მოთხოვნებზე.

გერმანიას აქვს განსხვავებული სტანდარტები VDE-ს საშუალებით, რომლებიც არ შეესაბამება IEEE მოთხოვნებს. ჩრდილოეთ ამერიკის ბაზრისთვის შექმნილ აღჭურვილობას ხშირად ესაჭიროება ტექნიკის მოდიფიკაცია ევროპაში მუშაობისთვის. ეს ფრაგმენტებს ბაზარს და ხელს უშლის მასშტაბის მასობრივი წარმოების ეკონომიას, რამაც გამოიწვია მზის პანელების ხარჯების შემცირება.

რა ხდება ბატარეების დაბერებისას

ლითიუმის ბატარეები იშლება. სიმძლავრე ქრება, შიდა წინააღმდეგობა იზრდება და შესრულება დროთა განმავლობაში მცირდება. ბატარეის სისტემა, რომელიც აკმაყოფილებდა ქსელის ყველა მოთხოვნას, როდესაც ახალი შეიძლება გაჭირვდეს 5-7 წლის მძიმე ველოსიპედის შემდეგ.

ქსელის კოდები ნამდვილად არ ითვალისწინებს ამ დეგრადაციას. სისტემა უნდა დარჩეს შესაბამისობაში მოსალოდნელი 10-15 წლის განმავლობაში. მართვის სისტემები უნდა მოერგოს ბატარეის მახასიათებლების შეცვლას. ზოგიერთი ადრეული შენახვის ინსტალაცია აწყდება პრობლემებს, როდესაც დეგრადირებული ბატარეები ვერ უზრუნველყოფენ რეაგირების დროს ან სიმძლავრის დონეს, რაც თავდაპირველად დაჰპირდნენ ქსელის ოპერატორებს.

არ არსებობს სტანდარტული მიდგომა ამის მოგვარებისთვის. ზოგიერთი პროექტის შემქმნელი თავდაპირველად აჭარბებს თავის სისტემებს, გეგმავს დეგრადაციას. სხვები იყენებენ ბატარეის მართვის დახვეწილ სისტემებს, რომლებიც არეგულირებენ ოპერაციულ პარამეტრებს ბატარეების ასაკთან ერთად. მაგრამ ეს მატებს სირთულეს და ღირებულებას, რაც არ იყო ადრეული პროექტის მოდელებში.

განახლებადი ინტეგრაციის გამოწვევა

განახლებადი ენერგიის მაღალი შეღწევადობა ქმნის ციცაბო პანდუსებს, რომლებსაც საცავი სჭირდება. საღამოს მზის გამომუშავების ჩავარდნისას, ბატარეები იხსნება უფსკრულის შესავსებად. როდესაც ქარი მოულოდნელად მატულობს ღამით, ბატარეები იტენება ჭარბი წარმოქმნის შთანთქმისთვის.

ამის კოორდინაცია ათასობით ინდივიდუალურ საცავის სისტემაში არის საკონტროლო პრობლემა, რომელსაც ბადეები აქამდე არ შეექმნათ. გჭირდებათ რეალურ დროში-მონიტორინგი, სწრაფი კომუნიკაცია და ალგორითმები, რომლებსაც შეუძლიათ განაწილებული რესურსების მიწოდების ოპტიმიზაცია. ზოგიერთი რეგიონი აშენებს ამ შესაძლებლობებს. სხვები ჯერ კიდევ მუშაობენ 1980-იანი წლების საკონტროლო სისტემებზე, რომლებიც ძლივს უმკლავდებიან ჩვეულებრივ გენერირებას, რომ აღარაფერი ვთქვათ ათასობით ბატარეაზე, რომელსაც შეუძლია შეცვალოს მათი გამომუშავება მილიწამებში.

ინფრასტრუქტურის დაფინანსება არავის უნდა

შენახვის დამცველები საუბრობენ ბატარეებზე, რომლებიც განახლებადი ენერგიის საშუალებას იძლევა. ეს მართალია მხოლოდ იმ შემთხვევაში, თუ ქსელის ინფრასტრუქტურას შეუძლია ელექტროენერგიის ორმხრივი ნაკადის მართვა. ბევრგან არ შეიძლება. სადისტრიბუციო ტრანსფორმატორები შექმნილია-ცალმხრივი დენის ნაკადისთვის. დაცვის სქემები ვარაუდობენ, რომ გაუმართაობის დენი მოდის გადამცემი სისტემიდან და არა ბატარეებიდან გამანაწილებელ ქსელში.

ამ ინფრასტრუქტურის განახლება მილიარდები ჯდება. კომუნალური კომპანიები არ სურთ ფულის დახარჯვა განახლებაზე, რაც შეიძლება ათწლეულების განმავლობაში არ გადაიხადოს. მარეგულირებლები ცდილობენ დაამტკიცონ განაკვეთის გაზრდა ინფრასტრუქტურისთვის, რომელსაც მომხმარებლები პირდაპირ ვერ ხედავენ. ასე რომ, თავსებადობის შეზღუდვები შენარჩუნებულია, რადგან საფუძველი არ არის იქ, რომ მხარი დაუჭიროს შენახვის სისტემებს.

სადაც რამ დგას

ავსტრალიამ და კალიფორნიამ შეიტყვეს მეტი ქსელის-მასშტაბიანი საცავის ინტეგრაციის შესახებ, ვიდრე სადმე სხვაგან. მათმა დიდმა განლაგებამ გამოავლინა პრობლემები, რომლებიც არ იყო აშკარა საპილოტე პროექტებში. მათ შეიმუშავეს უკეთესი სტანდარტები, გააუმჯობესეს კონტროლის სისტემები და გაწვრთნილი კომუნალური პერსონალი, რომლებსაც ესმით, როგორ მართონ ბადეები მნიშვნელოვანი შენახვის ტევადობით.

მაგრამ არ არსებობს უნივერსალური სათამაშო წიგნი. ის, რაც მუშაობს სამხრეთ ავსტრალიაში თავისი იზოლირებული ქსელით, შესაძლოა არ ეხებოდეს ტეხასს თავისი მასიური ურთიერთდაკავშირებული სისტემით. კალიფორნიის მიდგომა შენახვის რესურსების მართვის შესახებ პირდაპირ არ ითარგმნება რეგიონებში, რომლებსაც აქვთ სხვადასხვა ბაზრის სტრუქტურა ან მარეგულირებელი ჩარჩო.

ენერგიის შესანახი სისტემის ქსელის თავსებადობა ჯერ კიდევ მიმდინარეობს. ტექნოლოგია არსებობს. სტანდარტები იხვეწება. გამოცდილება გროვდება. მაგრამ ბატარეების საიმედოდ მუშაობას ელექტრო ქსელებით, რომლებიც მათთვის არ იყო შექმნილი, მოითხოვს დროს, ფულს და ინსტიტუციურ სწავლებას, რომლის დაჩქარებაც შეუძლებელია. ზოგიერთი რეგიონი ამას უფრო სწრაფად გაერკვევა, ვიდრე სხვები, ხოლო ის, ვინც ამას არ აკეთებს, გადაიხდის უფრო დიდ ხარჯებს ნაკლებად საიმედო ქსელებისთვის, ვიდრე შეეძლოთ ჰქონოდათ.