BESS және күн энергиясын қосу арқылы тиімділікті арттыру

Жылдам жауап

Батарея энергиясын сақтау жүйесін (BESS) жергілікті күн энергиясымен жұптастыру заманауи электромобильдерді зарядтау орны үшін ең тиімді архитектура болып табылады, себебі ол энергия тізбегінің әрбір сатысында шығындарды азайтады. Күн батареялары күн сәулесін тұрақты токқа 20-24% модуль тиімділігімен түрлендіреді; максималды қуат нүктесін бақылау (MPPT) жүйесі көлеңкелеу мен сәйкессіздік басқаша ысырап ететін соманы қалпына келтіреді; ал батарея генерацияны зарядтау сұранысынан ажыратады, сондықтан киловатт-сағат көтерме бағамен экспортталмайды немесе қысқартылмайды. Жақсы қосылған PV+BESS жүйесі әдетте күн энергиясын өндіру құнын тек PV-мен салыстырғанда 30-50%-ға арттырады, электр желісіндегі энергияны сатып алуды 40-70%-ға қысқартады және күндізгі уақытта шынымен нөлдік шығарындысыз жұмыс істеуге мүмкіндік береді. Бұл нұсқаулықта максималды екі жақты тиімділік үшін күн және сақтау жүйелерін қалай өлшеу, жұптау және басқару керектігі түсіндіріледі.

Негізгі қорытындылар

• PV және BESS тұрақты ток байланысы қос түрлендіру шығындарын болдырмайды, жүйенің тиімділігін 2-4 пайыздық пунктке жақсартады.
• Батарея күн энергиясының шамадан тыс жүктелуін сіңіріп, оны зарядтау шыңдарына уақыт бойынша ауыстырады, бұл шектеулер мен төмен құнды экспортты болдырмайды.
• Кең кернеу диапазондары бар MPPT модульдері жартылай көлеңкелеу мен панельдің сәйкес келмеуінен жоғалған фотоэлектрлік шығыстың 5-10%-ын қалпына келтіреді.
• Күн энергиясынан батареяға дейінгі дұрыс өлшем сақтау циклін күніне 1-1,5 рет сақтайды, циклдің қызмет ету мерзімі мен үнемділігін сақтайды.
• Күн энергиясымен жұмыс істейтін BESS хабтары нөлдік шығарындысыз аралдар ретінде жұмыс істей алады, бұл шалғайдағы және электр желісі шектеулі орындардағы дизель генераторларын ығыстырады.

Неліктен PV + BESS ең тиімді жұп болып табылады?

Күн энергиясын өндіру және электромобильдерді зарядтауға деген сұраныс табиғи түрде сәйкес келмейді. Күн түскі уақытта ең жоғары деңгейге жетеді, бірақ зарядтауға деген сұраныс таңертеңгілік жұмысқа баратын уақытта және түстен кейінгі уақыттан кешке дейінгі уақытта ең жоғары деңгейге жетеді. Тек фотоэлектрлік қондырғылар бар орын сәтсіз таңдауға тап болады: түскі уақыттағы артық өнімді көтерме бағамен экспорттау немесе оны толығымен қысқарту. BESS таңдауды алып тастайды - батарея артық өнімді сіңіріп, зарядтағыштарға қажет болған кезде шығарады.

Тиімділіктің артуы үш құрамдас бөліктен тұрады:

1. Пайдаланудан түскен пайдаӘрбір күн киловатт-сағаты көтерме бағамен немесе кесілген бағамен экспортталудың орнына бөлшек сауда немесе тарифтік бағамен жергілікті жерде тұтынылады. Бұл әдетте өндірілген кВт/сағ үшін 30-50%-ға көп кірісті құрайды. 2.Конверсиядан түскен пайдаТұрақты токпен байланысқан архитектурада күн тұрақты ток батареяның тұрақты ток шинасына немесе зарядтағыштың тұрақты ток шинасына тікелей түседі, бұл айнымалы токтың айналма жолына түсуіне жол бермейді. Екі инвертор түрлендіруін жою жүйенің тиімділігін 2-4 пайызға қалпына келтіреді. 3.Электр желісіне сұраныстың өсуі: учаске электр желісінен аз импорттайды, ал қалған импорт көлемі орташа, бұл энергия шығындарын да, сұраныс шығындарын да төмендетеді.

PV+BESS хабын тек электр желісінде жұмыс істейтін жылдам зарядтау орнымен салыстыратын оператор үшін, қосылған жүйенің жеткізілетін энергияның деңгейленген құны он жылдық көкжиекте жиі 20-35%-ға төмен болады.

Энергия ағыны: панельден аккумуляторға және көлікке дейін

Байланыс архитектурасын түсіну тиімділіктің қай жерде ұтылатынын немесе ұтылатынын анықтайды. Екі негізгі топология бар:

Айнымалы ток муфтасы— Күн энергиясын пайдаланатын инверторлар айнымалы ток шинасына қуат береді; батареяны бөлек батарея инверторы зарядтайды. Қарапайым және модульдік, бірақ күн энергиясы күн энергиясын пайдаланатын кезде күн энергиясын пайдаланатын инвертор шығынға ұшырайды, содан кейін батарея-инвертор шығынға ұшырайды: екі жақты тиімділік шамамен 85–88% құрайды.

Тұрақты ток муфтасы— Фотоэлектрлік массивтер батареяның тұрақты ток шинасына MPPT түрлендіргіші арқылы қосылады; бір орталық PCS электрлік алмасуды басқарады. Күн энергиясы батареяға бір рет түрлендіру арқылы түседі, ал екі жаққа да тиімділік шамамен 90–93%-ға дейін артады. Зарядтағыштар тұрақты токты ортақ шинадан тікелей ала алғанда, басқа түрлендіру жойылады.

Тұрақты токпен байланысты дизайн интеграцияланған күн энергиясы-BESS өнімдерінің коммерциялық орналастыруда жеңіске жетуінің себебі болып табылады. Тиімділік айырмашылығы күн сайын артады: тәулігіне 1 МВт/сағ күн энергиясын жинау кезінде үнемделген түрлендіру шығынының 3-5 пайыздық пункті тәулігіне 30-50 кВт/сағ құрайды, бұл жылына шамамен 11-18 МВт/сағ қалпына келтірілетін энергия.

Заманауи [200 кВт/сағ күн энергиясымен жұмыс істейтін BESS EV зарядтау станциясы] (https://www.midapower.com/news/200kwh-solar-bess-ev-charging-station-for-zero-emission-sites/) толық тізбекті көрсетеді: фотоэлектрлік массив → MPPT модулі → батарея, тұрақты ток шиналары → тұрақты ток, жылдам зарядтағыш → көлік аккумуляторы. Әрбір саты минималды шығынға арналған, ал EMS ағынды үйлестіреді, сондықтан күн әрқашан алдымен жүктемені қамтамасыз етеді, артық BESS зарядтайды және желілік импорт азайтылады.

Күн батареяларының өлшемдерін BESS сыйымдылығына сәйкес анықтау

Өлшем қателіктері — үлкен фотоэлектрлік немесе үлкен сақтау орны — қосылған жүйелердің экономикасын үнсіз бұзады. Басқарушы коэффициент батареяның өткізу қабілеті мен алаңға деген сұранысқа қатысты күнделікті күн энергиясының өнімділігі болып табылады:

Үш өлшем ережесі біріктірудің тиімділігін қамтамасыз етеді:

1. PV мөлшері учаскенің жылдық энергиясының 40–80%-ына дейін, 100% емес. Толық жабу батареяның өлшемінің ұлғаюына және ұзақ бос тұру кезеңдеріне әкеледі; ішінара жабу орнатылған ваттқа шаққандағы күн энергиясының құндылығын барынша арттырады. 2.BESS өлшемін күніне бір толық циклге дейін өлшеңізкүтілетін күн энергиясының артық мөлшері. Батарея күніне бір рет 80% разряд тереңдігінде жұмыс істесе, ол толық циклдік қызмет ету мерзіміне жетеді; кішірек батареялар артық цикл жасайды, ал үлкенірек батареялар пайдаланылмай күнтізбелік қызмет ету мерзімін қысқартады. 3.MPPT енгізу диапазонын массивтің нақты жұмыс терезесімен сәйкестендіріңіз.Кең вольтты MPPT модулі жартылай көлеңкелеу, таңертеңгі тұман және тар диапазонды құрылғы кесіп тастайтын панельдің қартаюы кезінде энергияны қалпына келтіреді.

Тиімділіктің артуы: MPPT, конверсия және күту режиміндегі шығындар

Тиімділік бөлшектерде жеңіске жетеді, ал үш шығын санаты байланысты жүйелерде басым болады:

MPPT шығындары.Бір панельдік тізбекті ішінара көлеңкелеу әрбір тізбекті оңтайландырусыз бүкіл массивтің өнімділігін 10–20%-ға төмендетуі мүмкін. Күн батареяларын зарядтау жүйелерінде қолданылатын MIDA 30–60 кВт MPPT модульдері сияқты жоғары өнімді MPPT қуат модульдері әрбір тізбектің максималды қуат нүктесін тәуелсіз бақылайды, көлеңкеленген немесе модуль сәйкес келмейтін нақты әлемдегі орындарда жылдық өнімділіктің 5–10%-ын қалпына келтіреді.

Конверсия және күту режиміндегі шығындар.Әрбір инвертор төмен жүктеме кезінде ең нашар жұмыс істейді. PCS жүйесін түнде 2–5% жүктемеде бос тұрған күйде ұстайтын BESS алаңы тәулік бойы киловатт-сағатты босқа өткізеді. Қазіргі заманғы жүйелер өте төмен күту режимдерін пайдаланады (

Жылуды басқару.Батареяны салқындату энергияны тұтынады; сұйықтықпен салқындатылатын батарея блоктары ауамен салқындатылатын конструкциялардың желдеткіш қуатын тұтынуының аз ғана бөлігімен оңтайлы ұяшық температурасын сақтайды. Ыстық климаты бар жерлерде сұйық салқындату батарея жүйесінің энергиясын мәжбүрлі ауамен салқындатумен салыстырғанда 3-5% үнемдей алады, сонымен қатар ұяшықтың қызмет ету мерзімін ұзартады.

Бұл шаралар біріктірілген түрде біріктірілген жүйені «атау тақтасындағы 90% тиімділіктен» «жұмыстық 93–96% тиімділікке» көтереді — бұл [күн энергиясымен жұмыс істейтін BESS зарядтау станциясының 2 МВт/сағ] (https://www.midapower.com/2mwh-960kw-bess-charging-station-megawatt-ev-charger-solar-battery-storage-system-product/) номиналды энергиясын беруі мен екі апта сайын бір сеанс энергиясын үнсіз жоғалтуы арасындағы айырмашылық.

Нөлдік шығарындыларсыз учаскелер және дизель отынын ығыстыру

Қосылыстың стратегиялық пайдасы - операциялық тәуелсіздік. Шалғайдағы, электр желісі шектеулі немесе апаттарға жауап беретін жерлерде күн энергиясы + BESS хабы дизель генераторын ауыстырады - бұл «мұнда электр желісі жоқ» деген ескі жауап.

Салыстыру өте айқын. Автожол қызмет көрсету пунктіндегі дизель генераторы жартылай жүктеме кезінде сағатына 3-4 литр жанады, литріне 2,5-3 кг CO2 шығарады және отын логистикасын қажет етеді. 150-400 кВт/сағ фотоэлектрлік және 500 кВт/сағ-2 МВт/сағ сақтау орны бар күн энергиясы+BESS хабы дәл осындай зарядтау қызметін нөлдік шығарындылармен, үнсіз жұмыспен және орнатылғаннан кейін нөлге жақын шекті шығынмен қамтамасыз етеді.

Операциялық орталықтар үш өлшенетін нәтиже туралы хабарлайды:

• Жылына 15 000–60 000 АҚШ доллары көлеміндегі отын мен логистикалық үнемдеубаламалы дизельді жұмыспен салыстырғанда;
• Көміртегінің жылына 40–120 тонна CO2 азаюыәрбір сайт үшін, ол кейбір нарықтардағы көміртекті несие бағдарламаларына да сәйкес келеді;
• Жұмыс уақыты 95%-дан жоғарыкүндізгі жарық басым болатын зарядтау кестелері үшін, тор немесе кешкі шыңдарды қамтитын резервтік генератор.

[500 кВт/сағ контейнерленген BESS зарядтау станциясы](https://www.midapower.com/news/500kwh-containerized-bess-charging-station-for-grid-constrained-areas/) архитектурасы — интеграцияланған күн энергиясы кірісі бар контейнерленген батарея — мұндай нысандар үшін стандартты құрылыс материалы болып табылады, себебі ол бір блок ретінде жеткізіледі және құрылыс жұмыстарынсыз іске қосылады.

Қорытынды

Күн энергиясы мен сақтау орны зарядтау орнына қосымша жақсартулар емес; олар біріктірілген тиімділік оның бөліктерінің қосындысынан асатын біріктірілген жүйе. Тұрақты ток байланысы түрлендіру шығындарын жояды, MPPT көлеңкелеу шығындарын қалпына келтіреді, ал батарея түскі күннің артық мөлшерін кешкі зарядтау кірісіне айналдырады. Дұрыс өлшемделген - алаң энергиясының 40-80%-ында фотоэлектрлік энергия, BESS күніне бір рет циклдік жұмыс істейді, кең ауқымды MPPT модульдері - күн энергиясымен жұмыс істейтін BESS хабы электр желісін сатып алуды 40-70%-ға қысқартады, шалғай жерлерде дизельді ығыстырады және ең маңызды жерде нөлдік шығарындысыз зарядтауды қамтамасыз етеді. Операторлар үшін тиімділік мәселесі енді «күн энергиясы сақтау орнымен жұмыс істей ме?» емес, «қай байланыс архитектурасы әрбір киловатт-сағатты барынша пайдаланады?» болып табылады.

Жиі қойылатын сұрақтар

1. Күн энергиясы + BESS үшін айнымалы және тұрақты ток қосылыстарының айырмашылығы неде?Айнымалы ток муфтасында фотоэлектрлік және аккумуляторлық батареялардың әрқайсысының айнымалы ток шинасындағы өзіндік инверторы болады, бұл екі жақты тиімділіктің 2-4 ұпайын жоғалтады. Тұрақты ток муфтасында күн батареяның тұрақты ток шинасына MPPT түрлендіргіші арқылы қуат береді, бұл қос түрлендіруді болдырмайды және тиімділікті 90-93%-ға дейін арттырады.

2. BESS зарядтау орнымен қанша күн энергиясын жұптастыруым керек?PV өлшемі учаскенің жылдық энергия тұтынуының 40–80%-ына дейін. Толық жабу қымбат батарея өлшемін ұлғайтуға мәжбүр етеді; ішінара жабу батареяның циклін тиімді сақтай отырып, орнатылған ваттқа шаққандағы күн энергиясының құндылығын барынша арттырады.

3. BESS-ті біріктіру күніне қанша циклді нысанаға алуы керек?Разряд тереңдігінің 80% кезінде күніне шамамен бір толық цикл. Бұл жылдамдық батареяның номиналды циклінің қызмет ету мерзіміне жетеді және экономиканы сау ұстайды; шамадан тыс цикл батареяның тозуына әкеледі, ал циклді бұзу капиталды ысырап етеді.

4. Күн энергиясымен жұмыс істейтін BESS алаңы толығымен желіден тыс жұмыс істей ала ма?Иә, жеткілікті күн энергиясымен, сақтау орнымен және күндізгі салмақталған сұраныспен. Гибридті учаскелер тұрақтылық пен кешкі шыңдар үшін электр желісіне қосылуды сақтайды; таза аралдар әдетте төтенше жағдайларда резервтік генераторды қосады.

5. Байланысты жүйеде MPPT қаншалықты маңызды?Көлеңкеленген немесе сәйкес келмейтін массивтерде әрбір жолға тәуелсіз MPPT жылдық фотоэлектрлік шығыстың 5-10%-ын қалпына келтіреді — әйтпесе жоғалатын энергия. Таза, көлеңкесіз массивтерде пайда азаяды, сондықтан учаскелік зерттеулер маңызды.

6. Заманауи күн энергиясымен жұмыс істейтін BESS зарядтау станциясынан қандай тиімділік күтуім керек?Тұрақты ток муфтасымен, сұйықтықпен салқындатылатын батарея блоктарымен және күту режимі төмен PCS жүйелерімен 93-96% жұмыс істеу тиімділігіне қол жеткізуге болады, ал негізгі айнымалы токпен жалғанған стектерде бұл көрсеткіш 85-88% құрайды.

7. Күн энергиясын қосу учаскенің сұраныс шығындарын азайта ма?Иә. Күн энергиясын өндіру шың баға терезелері кезінде электр желісінің импортын азайтады, ал BESS қалдық 15 минуттық шыңын тегістейді — бұл бір уақытта шоттың энергия және сұраныс компоненттеріне әсер етеді.