Нэгдсэн батерейны эрчим хүч хадгалах систем (BESS)-ээр цахилгаан тээврийн хэрэгслийн дэд бүтцийг сайжруулах

Дэлхийн цахилгаанжуулалтад илүү ухаалаг, хурдан бөгөөд найдвартай шийдлийг бий болгосноор нэгдсэн батерейны эрчим хүч хадгалах системүүд цахилгаан тээврийн хэрэгслийн цэнэглэх дэд бүтцийг хэрхэн эрс сайжруулж байгааг гүнзгийрүүлэн судлах нь

1. Оршил: Цахилгаан тээврийн хэрэгслийн эрин үеийн сүлжээний сорилт

Цахилгаан тээврийн хэрэгслийн (EV) хурдацтай тархалт нь дэлхийн цахилгаан сүлжээнд урьд өмнө байгаагүй өндөр шаардлага тавьж байна. Сая сая тээврийн хэрэгсэл чулуужсан түлшнээс цахилгаан руу шилжих үед өндөр хүчин чадалтай цэнэглэлт, ялангуяа 3-р түвшний тогтмол гүйдлийн хурдан цэнэглэлт (DCFC)-ийн шаардлага нь одоо байгаа түгээлтийн сүлжээнүүд хэзээ ч зохицуулахаар зохион бүтээгдэж байгаагүй орон нутгийн эрэлт хэрэгцээг бий болгож байна. Нэг хэт хурдан цэнэглэгч нь жижиг хорооллын оргил эрэлттэй тэнцэх 350 кВт эрчим хүч зарцуулж чадна. Ийм олон цэнэглэгчийг төвд бөөгнөрүүлэхэд үүссэн ачаалал нь орон нутгийн трансформаторуудыг тогтворгүй болгож, олон сая долларын сүлжээг шинэчлэх шаардлагатай болдог.

Батерейны эрчим хүчний хадгалалтын систем (BESS)-ийг нэвтрүүлэх. Том хэмжээний батерейны хадгалалтыг цэнэглэх дэд бүтцэд шууд нэгтгэснээр бид цахилгаан тээврийн хэрэгслийн өндөр чадлын эрэлтийг сүлжээний хүчин чадлын хязгаарлалтаас салгаж чадна. Энэхүү "буфер" стратеги нь илүү ухаалаг, хурдан, найдвартай цэнэглэх экосистемийн тулгын чулуу юм.

2. Батерейгаар нэгдсэн цэнэглэлтийн техникийн архитектур

2.1 Эрчим хүчний буферийн тухай ойлголт

Үндсэндээ батерейтай нэгдсэн цэнэглэгч нь сүлжээнээс бага, тогтвортой хурдаар (жишээлбэл, 50 кВт) эрчим хүчийг хадгалахын тулд суурин батерейны багцыг ашигладаг бөгөөд дараа нь тээврийн хэрэгсэл холбогдох үед өндөр хурдаар (жишээлбэл, 350 кВт) цэнэггүйжүүлдэг. Энэ нь сүлжээнд харагдах оргил эрэлтийг үр дүнтэйгээр "багасгаж", сүлжээний хүчин чадал нь зөвхөн удаан цэнэглэлтийг дэмжих газруудад хэт хурдан цэнэглэлт суурилуулах боломжийг олгодог.

2.2 Цахилгаан хувиргах системүүд (PCS)

Интеграци нь нарийн төвөгтэй цахилгаан электроникийг хамардаг. Ердийн системд дараахь зүйлс орно.

• AC/DC Шулуутгагч:Хөдөлгөөнгүй батерейг цэнэглэхийн тулд сүлжээний тэжээлийг тогтмол гүйдэл болгон хувиргадаг.
• DC/DC хөрвүүлэгч:Хөдөлгөөнгүй батерейгаас цахилгаан тээврийн хэрэгслийн батерей руу эрчим хүчний дамжуулалтыг удирддаг.
• Хоёр чиглэлтэй инвертерүүд:Системийг сүлжээнд (V2G/V2B програмууд) буцааж эрчим хүчээр хангах боломжийг олгох.

2.3 Системийн хяналт ба эрчим хүчний менежмент (EMS)

Эдгээр системийн "Ухаалаг" тал нь Яаралтай тусламжийн системээс гаралтай. Яаралтай тусламжийн систем нь хиймэл оюун ухаанаар удирддаг алгоритмуудыг ашиглан түүхэн өгөгдөл, цаг агаар, замын хөдөлгөөний хэв маягт үндэслэн цэнэглэх эрэлтийг урьдчилан таамаглаж, дараагийн тээврийн хэрэгсэл ирэхээс өмнө суурин батерейг үргэлж хангалттай цэнэглэж, сүлжээний ачааллыг бууруулдаг.

3. Хурдыг сайжруулах: “Түгжээний тор”-ыг даван туулах

3.1 Хаа сайгүй хэт хурдан цэнэглэлтийг идэвхжүүлэх

Олон хот, хөдөө орон нутагт 1МВт+ цэнэглэх төвүүдийг дэмжих сүлжээг шинэчлэх нь бие махбодийн хувьд боломжгүй эсвэл хэтэрхий үнэтэй байдаг. Батерей хадгалах нь "Шуурхай хурдан цэнэглэх" боломжийг олгодог. Ердийн үед хоёр жил шаардагдах байгууламжуудыг батерейны буфер бүхий төхөөрөмжүүдийг ашиглан хэдэн сарын дотор ашиглалтад оруулж болно.

3.2 Оргил ачааллын үед хүчийг нэмэгдүүлэх

Оргил ачааллын үед, сүлжээнд аль хэдийн ачаалалтай үед цахилгаан эрчим хүчний компаниуд ихэвчлэн "эрэлтийн хариу үйлдэл" эсвэл "ачаалал бууруулах" аргыг ашигладаг. Хадгалах төхөөрөмжгүй бол цэнэглэгч гаралтын хэмжээгээ бууруулах шаардлагатай болдог бөгөөд энэ нь удаан цэнэглэхэд хүргэдэг. Хадгалах төхөөрөмжтэй бол цэнэглэгч нь дотоод нөөцөөсөө 100% эрчим хүчээр хангаж, сүлжээний төлөв байдлаас үл хамааран хэрэглэгчийн тогтвортой туршлагыг хангах боломжтой.

4. Эдийн засгийн ашиг тус: Илүү ухаалаг санхүүгийн загварчлал

4.1 Сахлын оргил үе болон эрэлтийн төлбөрөөс зайлсхийх

Нийтийн аж ахуйн нэгжүүд ихэвчлэн арилжааны хэрэглэгчдээс сард хамгийн их хэрэглэсэн эрчим хүчний оргил үед үндэслэн "эрэлтийн төлбөр" авдаг. Эдгээр төлбөр нь цэнэглэх станцын үйл ажиллагааны зардлын 70% хүртэл хувийг эзэлж болно. Эрэлтийн муруйг тэгшлэхийн тулд батерей ашигласнаар операторууд эдгээр төлбөрийг эрс бууруулж, цахилгаан тээврийн хэрэгслийн цэнэглэлтийн бизнесийн үндэслэлийг илүү сонирхол татахуйц болгож чадна.

4.2 Эрчим хүчний арбитраж

Ухаалаг BESS нь цахилгааны үнэ бага байх үед (жишээлбэл, шөнийн цагаар эсвэл нарны эрчим хүчний өндөр гарцтай үед) цэнэглэж, үнэ өндөр байх үед цэнэггүйжүүлдэг. Энэхүү "бага худалдаж аваад, өндөр зарах" стратеги нь цэнэглэгч операторуудад нэмэлт орлогын урсгалыг бий болгож, батерейны системийн капиталын зардлыг нөхдөг.

5. Найдвартай байдлыг сайжруулах нь: Уян хатан цэнэглэх сүлжээ

5.1 Нөөц эрчим хүч болон сүлжээнээс гадуурх ажиллагаа

Цахилгаан сүлжээ тасарсан тохиолдолд батерейгаар тоноглогдсон станц "арлын горимд" үргэлжлүүлэн ажиллах боломжтой. Энэ нь онцгой байдлын алба болон байгалийн гамшиг эсвэл дэд бүтцийн эвдрэлийн үед олон нийтийн хөдөлгөөнийг хадгалахад чухал ач холбогдолтой юм.

5.2 Хүчдэлийн тогтворжуулалт

Өндөр чадлын хэрэглээ нь орон нутгийн сүлжээнд хүчдэлийн уналт болон гармоник гажуудал үүсгэж болзошгүй. Нэгдсэн батерей нь тогтворжуулагчийн үүрэг гүйцэтгэдэг бөгөөд реактив хүчийг дэмжиж, цахилгааны дуу чимээг шүүж, цэнэглэгч төхөөрөмж болон хөрш зэргэлдээ сүлжээний хэрэглэгчдийг хамгаалдаг.

6. Сэргээгдэх эрчим хүчтэй синерги

6.1 Нарны эрчим хүчтэй шууд тогтмол гүйдлийн холболт

Батерейгаар нэгдсэн цэнэглэгч нь нарны фотоэлектрикийн хувьд төгс түнш юм. Нарны тогтмол гүйдлийг сүлжээнд зориулж хувьсах гүйдэл болгон хувиргаж, дараа нь машинд буцааж тогтмол гүйдэл болгон хувиргахын оронд (~15%-ийн үр ашгийг алдах) энерги нь тогтмол гүйдлийн салбарт үлдэж, хавтангаас аккумлятор руу, эцэст нь цахилгаан машин руу шилжиж болно.

6.2 Нүүрстөрөгчийн ул мөрийг бууруулах

Өөрөөр хэлбэл хязгаарлагдах илүүдэл ногоон эрчим хүчийг хадгалснаар BESS нь цахилгаан тээврийн хэрэгслүүд эрэлт ихтэй үед чулуужсан түлш их хэрэглэдэг "оргил үеийн цахилгаан станцууд"-аас найдахын оронд сэргээгдэх эрчим хүчээр ажиллаж байгааг баталгаажуулдаг.

7. Ирээдүйн чиг хандлага: BESS-ийн хувьсал

7.1 Хоёр дахь амьдралтай батерей

BESS-ийн хамгийн тогтвортой замуудын нэг бол "хоёр дахь амьдралтай" цахилгаан тээврийн хэрэгслийн батерейг ашиглах явдал юм. Батарейны багтаамжийнхаа 20-30%-ийг алдсан нь тээврийн хэрэгсэлд тохиромжгүй болсон ч суурин хадгалахад төгс тохиромжтой тул цэнэглэгч дэд бүтцийн өртөг болон байгаль орчинд үзүүлэх нөлөөллийг эрс бууруулдаг.

7.2 Хатуу төлөв ба түүнээс цааш

Батерейны технологи хөгжихийн хэрээр бид BESS-ийг илүү өндөр энергийн нягтралтай, илүү хурдан C-хурдтай (цэнэглэх/цэнэггүйжүүлэх хурд), сайжруулсан галын аюулгүй байдалтайгаар харах бөгөөд энэ нь бүр ч бага зай эзэлж, илүү өндөр гүйцэтгэлтэй байх боломжийг олгоно.

8. Дүгнэлт: Хөдөлгөөний шинэ загвар

Цахилгаан тээврийн хэрэгслийн цэнэглэлтэд батерей хадгалах төхөөрөмжийг нэгтгэх нь зүгээр нэг алхам алхмаар сайжруулалт биш; энэ нь бидний эрчим хүчний хуваарилалтын талаарх үзэл бодлын үндсэн өөрчлөлт юм. Энэ нь идэвхгүй ачааллыг сүлжээнд ачаалал өгөхийн оронд дэмждэг идэвхтэй, ухаалаг хөрөнгө болгон хувиргадаг. Бид хаа сайгүй цахилгаан тээврийн ирээдүй рүү шилжих тусам BESS-тэй нэгтгэсэн цэнэглэгч нь бидний тогтвортой ертөнцийг бий болгох "Илүү ухаалаг, хурдан, илүү найдвартай" суурь болно.

9. Өндөр C хурдтай цэнэглэлт болон BESS дулааны стрессийн физик

Цахилгаан тээврийн хэрэгслийн цэнэглэлтийг буферлахын тулд Батерейны Энерги Хадгалах Систем (BESS)-ийг ашиглахад өндөр C-хурд (гүйдлийн багтаамжийн харьцаа)-д өртдөг. Тээврийн хэрэгсэлд 350 кВт чадал өгөхийн тулд 200 кВт.ц BESS-ийг цэнэглэх нь 1.75С цэнэг алдалтын хурдыг илэрхийлдэг. Энэ нь BESS эсүүд дотор мэдэгдэхүйц дотоод эсэргүүцэл үүсгэж, халаалт үүсгэдэг.

9.1 BESS-ийн дэвшилтэт шингэн хөргөлт

Үр ашиг, урт наслалтыг хадгалахын тулд BESS нь тусгай Дулааны Удирдлагын Систем (TMS) ашиглах ёстой. Хөнгөн жинтэй байх ёстой цахилгаан тээврийн хэрэгслийн батерейгаас ялгаатай нь суурин BESS нь хүнд даацын, өндөр үр ашигтай шингэн хөргөлтийн хавтанг ашиглаж болно. Өндөр хүчин чадалтай цэнэг алдалтын үед BESS эсүүдийг ±2°C хатуу цонхонд байлгаснаар бид мөчлөгийн ашиглалтын хугацааг 3000-аас 6000 гаруй мөчлөг болгон сунгаж чадна.

9.2 “Хоёр талын аяллын үр ашиг” (RTE) сорилт

BESS-тэй нэгдсэн цэнэглэлтийн чухал хэмжүүр бол RTE юм. Эрчим хүчийг хадгалж, дараа нь буцааж авах бүрт алдагдал гардаг. Ердийн лити-ион BESS-ийн RTE нь 85-92% байдаг.Системийн нийт үр ашиг = Сүлжээнээс BESS хүртэлх үр ашиг * BESS-ээс EV хүртэлх үр ашигҮүнийг сайжруулахын тулд Teison нь хөрвүүлэлтийн алхмуудыг хамгийн бага байлгадаг “Direct-DC” архитектуруудыг боловсруулж байгаа бөгөөд энэ нь системийн нийт үр ашгийг 95%-иас дээш гаргах боломжтой юм.

10. Санхүүгийн инженерчлэл: BESS нь сүлжээний үйлчилгээний хөрөнгө болох нь

BESS-тэй нэгдсэн цэнэглэгч нь зөвхөн эрчим хүчний хэрэглэгч биш; энэ нь сүлжээний оролцогч юм. "Үнэ цэнийг овоолж"-оор дамжуулан операторууд олон орлогын урсгалыг бий болгож чадна:

• Давтамжийн зохицуулалт:BESS нь сүлжээний давтамжийн хэлбэлзэлд миллисекундын дотор хариу үйлдэл үзүүлж, тогтвортой байдлыг хангасны төлөө уг компаниас төлбөр хүлээн авч чаддаг.
• Ээрэх нөөц:Орон нутгийн эрчим хүчний сүлжээнд яаралтай эрчим хүчний эх үүсвэр болж ажилладаг.
• Нүүрстөрөгчийн кредит:Сэргээгдэх эрчим хүчний хэрэглээг хамгийн их байлгах замаар BESS нь өндөр үнэ цэнэтэй нүүрстөрөгчийн нөхөн төлбөрийг бий болгоход тусалдаг.

11. Дэлхийн кейс судалгаа: Өндөрлөг газрын хөдөөгийн цахилгаанжуулалт

Шотландын Өндөрлөг газар эсвэл Австралийн Алс Дорнодын бүс зэрэг бүс нутгуудад шинэ өндөр хүчдэлийн шугам тавих зардал нэг миль тутамд сая сая доллар байдаг. Батерейны буфер цэнэглэгч нь эдгээр бүс нутагт "Цахилгаан хурдны зам"-ыг бий болгосон. 10 кВт-ын нарны эрчим хүчний нэг хавтан болон 500 кВт.цаг батерей нь үндэсний сүлжээнд огт холбогдоогүй газруудад ч өдөрт хэд хэдэн удаа 150 кВт цэнэглэх боломжтой.

12. BESS-нэгдсэн талбай дахь аюулгүй байдал ба гал унтраах арга хэмжээ

Том батерейг олон нийтийн орон зайд суурилуулах нь аюулгүй байдлын хатуу стандартыг шаарддаг.

• NFPA 855-ийн нийцэл:BESS-ийг зохих зайтай суурилуулсан, гал унтраах системтэй (аэрозол эсвэл цэвэршүүлэгч хий гэх мэт) эсэхийг шалгах.
• Дулааны алдалтыг илрүүлэх:Гал гарахаас өмнө болзошгүй эвдрэлийг илрүүлэхийн тулд гадагшлах хийн мэдрэгч болон дотоод эсийн даралтын хянагчийг ашиглах.
• Тэсрэлтийн агааржуулалт:Гамшгийн эвдрэл гарсан тохиолдолд олон нийтийн газраас даралтыг аюулгүйгээр холдуулах зориулалттай агааржуулалтын хавтан.

13. BESS менежментэд хиймэл оюун ухааны үүрэг

BESS-тэй нэгдсэн цэнэглэгчийн бодит гүйцэтгэлийг түүний програм хангамж тодорхойлдог. Одоо хиймэл оюун ухааны загварууд дараахыг ашигладаг.

• Үнийн урьдчилсан тооцоо:Цахилгаан эрчим хүчний үнэ хэзээ хамгийн хямд болохыг зах зээлийн урьдчилсан мэдээлэлд үндэслэн урьдчилан таамаглах.
• Тээврийн хэрэгслийн танилт:Ирж буй тээврийн хэрэгслийн төрлийг тодорхойлох (ISO 15118 стандартаар дамжуулан) болон хэр их эрчим хүч шаардагдахыг урьдчилан таамаглах нь BESS-д цэнэг алдалтын хурдаа оновчтой болгох боломжийг олгоно.
• Эрүүл мэндийн хяналт:BESS-ийн тодорхой модуль ашиглалтын хугацаа нь дуусах дөхөж байгааг урьдчилан таамаглахын тулд "Дижитал ихэр" технологийг ашиглан урьдчилан таамаглах, урьдчилан таамаглах солих боломжийг олгоно.

14. Хураангуй: BESS-ийн хувьсгал дөнгөж эхэлж байна

"Илүү ухаалаг, хурдан, илүү найдвартай" цэнэглэх сүлжээнд шилжих нь суурин хадгалах төхөөрөмжийн хөгжлөөс салшгүй юм. Батерейны өртөг буурсаар байгаа бөгөөд сүүлийн арван жилд 80 гаруй хувиар буурч байгаа тул BESS-тэй нэгдсэн цэнэглэлтийн талаарх эдийн засгийн болон техникийн маргаан маргаангүй болж байна. Энэхүү технологи нь бидний уламжлалт сүлжээ болон 21-р зууны өндөр хүчин чадалтай, өндөр давтамжтай цэнэглэх хэрэгцээний хоорондох гүүр юм.

15. BESS дахь батерейны задралын электрохимийн механик

BESS-тэй нэгдсэн цэнэглэгчийн гол дайсан бол элэгдэл юм. Өндөр чадлын давтагдах мөчлөг нь дараахь зүйлийг үүсгэдэг.

• Хатуу электролитийн интерфазын (SEI) өсөлт:Цикл бүр нь анод дээрх хамгаалалтын давхаргыг зузааруулж, дотоод эсэргүүцлийг аажмаар нэмэгдүүлдэг.
• Бөөмийн хагарал:Лити төмрийн фосфат (LFP) эсвэл никель манганы кобальт (NMC) хэсгүүдийн хурдацтай тэлэлт ба агшилт нь бичил хагарал үүсгэж, идэвхтэй гадаргуугийн талбайг бууруулдаг.
• Литийн хэрэглээ:Хэдэн мянган мөчлөгийн туршид "идэвхтэй" лити нь гаж урвалд ордог.

Үүнийг арилгахын тулд Teison-ы BESS төхөөрөмжүүд нь "Идэвхтэй тэнцвэржүүлэлт"-ийг ашигладаг. Систем нь хамгийн хүчтэй элементээс илүүдэл энергийг дулаан болгон шатаахын оронд цэнэглэх болон цэнэггүйжүүлэх явцад хүчтэй элементээс сул элемент рүү энерги дамжуулж, бүхэл бүтэн багц жигд хөгшрөлтийг хангадаг.

16. Микро сүлжээний динамик ба арлын уян хатан байдал

Цахилгаан сүлжээ бүрэн уналтын үед BESS-тэй нэгдсэн цэнэглэх төв нь "Микро торны зангуу" болж чадна.

• Хар асаах чадвар:BESS нь орон нутгийн нарны инвертерийг дахин асаахын тулд анхны хүчдэл болон давтамжийг өгч чадна.
• Нэн тэргүүний ачаалал:Системийг тасалдлын үед яаралтай тусламжийн машин эсвэл зайлшгүй шаардлагатай талбайн гэрэлтүүлгийг эрэмбэлэхээр програмчилж болно.
• Давтамжийн тогтвортой байдал:Синтетик инерцийг бий болгосноор BESS нь хүнд ачааг гэнэт холбох эсвэл салгаснаас үүдэлтэй орон нутгийн цахилгаан тасалдалаас сэргийлдэг.

17. Зардал-ашгийн шинжилгээ: BESS болон сүлжээний шинэчлэл

Европын Эрчим Хүчний Агентлагийн 2026 онд хийсэн судалгаагаар хөдөөгийн хагас бүсэд зургаан 350 кВт-ын цэнэглэгч суурилуулах зардлыг харьцуулсан болно.

• А сонголт (Сүлжээний шинэчлэлт):Шинэ дэд станц болон 5 км өндөр хүчдэлийн кабель. Нийт өртөг: 1.4 сая евро. Байршуулах хугацаа: 30 сар.
• B сонголт (BESS интеграци):1.2MWh Teison BESS болон одоо байгаа нам хүчдэлийн холболт. Нийт өртөг: €850k. Байршуулах хугацаа: 6 сар.

BESS сонголт нь анхны хөрөнгө оруулалтаас 550 мянган евро хэмнээд зогсохгүй тус станцад жилд ойролцоогоор 30 мянган еврогийн сүлжээний үйлчилгээний орлого олох боломжийг олгосон.

18. OCPP 2.0.1 болон түүнээс хойшхи хувилбаруудтай нэгтгэх

Дараагийн үеийн BESS цэнэглэгч нь OCPP 2.0.1-тэй бүрэн нийцдэг. Энэ нь дараах боломжийг олгоно:

• Ухаалаг цэнэглэх профайлууд:Цахилгаан сүлжээний оператор нь BESS руу нарийн төвөгтэй "цэнэглэх хуваарь" илгээж болох бөгөөд BESS нь тээврийн хэрэгслийн цэнэглэлтийг тухайн профайлтай яг тааруулж удирддаг.
• Сайжруулсан аюулгүй байдал:Цэнэглэх дэд бүтцэд кибер халдлагаас хамгаалахын тулд TLS 1.3 болон аюулгүй техник хангамжийн модулиудыг ашиглах.
• Захиалгат алдааны тайлан:Батерейны эрүүл мэнд болон системийн температурын талаарх дэлгэрэнгүй мэдээллийг төв удирдлагын платформд өгөх.

19. Хураангуй: 2050 он хүртэл гүүр барих нь

2050 оны Цэвэр тэг зорилтыг харахад BESS-тэй нэгдсэн цэнэглэгч нь өндөр хүчин чадалтай цэнэглэгчийг хурдан бөгөөд өргөтгөх боломжтой байдлаар байршуулах хамгийн боломжит шийдэл болж байна. Энэ нь сүлжээний хүчин чадлын техникийн асуудал болон эрэлтийн төлбөрийн эдийн засгийн асуудлыг шийдвэрлэхийн зэрэгцээ уян хатан, сэргээгдэх эрчим хүчээр ажилладаг ирээдүйн үндэс суурийг тавьж өгдөг.