Paano Sinusuportahan ng Grid-Scale Battery Storage ang mga Modernong Sistema ng Enerhiya?

Ang imbakan ng baterya sa grid scale ay isang kontroladong asset ng power-system na maaaring sumipsip ng kuryente, panatilihin ito para magamit sa ibang pagkakataon, at ibalik ito kapag ang grid ay nangangailangan ng enerhiya o may pagbabago sa kuryente. Ang papel nito ay higit pa sa pag-iimbak ng sobrang solar o wind generation. Maaari ring sundin ng isang proyekto ang mga tagubilin sa pagpapadala, suportahan ang frequency o boltahe, pamahalaan ang isang lokal na limitasyon, o magreserba ng kapasidad para sa mga partikular na kaganapan sa pagpapatakbo. Ang kapaki-pakinabang na tanong ay hindi lamang kung gaano kalaki ang baterya, kundi kung paano nagtutulungan ang kuryente, enerhiya, mga kontrol, at koneksyon sa grid nito.

Ano ang Nagiging Iba ng Grid-Scale Battery Storage?

Ang komersyal na imbakan ay karaniwang nagsisilbi sa isang gusali, pabrika, o kampus sa likod ng metro ng customer. Ang imbakan ng baterya na nasa grid ay karaniwang gumagana bilang isang asset sa harap ng metro o bilang bahagi ng isang planta ng kuryente. Ang mga desisyon nito sa pag-charge at pagdiskarga ay maaaring sumunod sa mga tagubilin ng utility, mga iskedyul ng merkado, renewable output, o mga kondisyon ng network sa halip na sa singil sa kuryente ng isang site.

Ang pagkakaiba ay batay sa tungkulin at koneksyon, hindi sa iisang pangkalahatang limitasyon ng kapasidad. Ang isang malaking baterya ng pabrika ay maaaring manatili sa likod ng metro, habang ang isang mas maliit na instalasyon sa isang constrained substation ay maaaring magsagawa ng grid function. Ang mga tuntunin sa proteksyon, pagsukat, disenyo ng transformer, komunikasyon, at interkoneksyon ay pawang nakakaapekto sa kung ano ang magagawa ng planta.

Paano Gumagalaw ang Kuryente sa Isang Grid-Scale na BESS?

Ang kuryente ay sumusunod sa isang landas ng kuryente, habang ang mga tagubilin sa pagpapadala ay sumusunod sa isang landas ng kontrol. Parehong dapat manatiling koordinado. Ang isang wastong utos ay hindi maaaring makagawa ng nilalayong tugon kung ang baterya, PCS, transformer, switchgear, o koneksyon ng grid ay umabot na sa isang limitasyon.

Ang landas ng pag-charge

Habang nagcha-charge, maaaring manggaling ang kuryente sa grid o sa kalapit na solar o wind plant. Sa isang AC-coupled layout, ang AC power ay nakakarating sa power conversion system sa pamamagitan ng connection equipment. Kino-convert ito ng PCS sa DC sa loob ng limitasyon ng boltahe at kuryente ng baterya. Ang mga DC-coupled renewable plant ay gumagamit ng ibang conversion path. Sinusuri ng battery management system ang boltahe, temperatura, kuryente, estado ng charge, at mga depekto ng cell bago payagan ang kahilingan.

Ang pag-charge ay hindi laging nakatali sa mababang presyo. Ang isang planta ay maaaring sumipsip ng renewable output na kung hindi man ay mababawasan, sumunod sa iskedyul ng pagpapadala, o lumikha ng espasyo bago ang inaasahang peak ng henerasyon. Ang target ang nagtatakda kung gaano karaming kapasidad ang dapat manatiling magagamit.

Ang landas ng paglabas

Habang naglalabas ng kuryente, bumabaligtad ang proseso. Ang baterya ay nagsusuplay ng DC power sa loob ng mga limitasyong itinakda ng BMS. Kino-convert ng PCS ang power na iyon sa grid-compatible AC at kinokontrol ang active at reactive output. Ang kuryente ay dumadaan sa switchgear, metering, protection device, at kadalasan ay isang step-up transformer bago makarating sa substation o interconnection point.

Hindi basta-basta maaaring i-export ng planta ang anumang hiniling na halaga. Ang rating ng PCS, kondisyon ng baterya, kapasidad ng transformer, konsumo ng auxiliary, mga setting ng proteksyon, at ang kasunduan sa interkoneksyon ang nagtatakda ng praktikal na hangganan. Ang enerhiya ng nameplate lamang ay hindi nagpapatunay sa maihahatid na kuryente sa koneksyon ng grid.

Ang landas ng kontrol

Ang isang utility, market platform, o plant controller ay maaaring mag-isyu ng operating target. Isinasalin ito ng EMS sa isang charge, discharge, standby, o reserve instruction. Ang SCADA ay nagbibigay ng plant status, mga alarma, at komunikasyon ng operator. Tinutukoy ng BMS ang ligtas na hangganan ng baterya, at isinasagawa ng PCS ang inaprubahang utos.

Kung ang isang kahilingan sa EMS ay lumampas sa lakas na pinahihintulutan ng temperatura o estado ng pag-charge ng baterya, ang ligtas na limitasyon ang uunahin. Hindi maaaring i-override ng isang grid target ang proteksyon ng baterya. Ang parehong hierarchy ay naaangkop sa reactive power, boltahe, kontrol ng power-factor, at mga limitasyon sa pag-export.

Aling mga Aplikasyon sa Pag-iimbak ng Enerhiya sa Grid ang Nangangailangan ng Iba't Ibang Mode ng Operasyon?

Ang mga aplikasyon sa pag-iimbak ng enerhiya sa grid ay hindi naglalagay ng parehong pangangailangan sa baterya. Ang ilan ay naglilipat ng enerhiya nang ilang oras, habang ang iba ay nangangailangan ng madalas na pagbabago sa kuryente. Dapat tukuyin ng isang ispesipikasyon ng proyekto ang pangunahing tungkulin at ipaliwanag kung paano nagbabahagi ng kapasidad ang mga pangalawang tungkulin.

Pagbabago ng enerhiya at integrasyon ng nababagong enerhiya

Ang paglilipat ng enerhiya ay nag-iimbak ng kuryente sa isang panahon at inilalabas ito sa isa pa. Gamit ang solar o hangin, ang isang baterya ay maaaring sumipsip ng bahagi ng labis na produksyon at maglabas ng kuryente pagkatapos bumaba ang output. Ang halaga ng imbakan ng baterya sa grid scale para sa renewable energy ay nakasalalay sa henerasyon, kapasidad ng grid, curtailment, mga panuntunan sa pagpapadala, at tagal.

Ang pag-iimbak ng baterya para sa renewable energy ay hindi ginagawang tuloy-tuloy ang variable generation. May hangganan ang nakaimbak na enerhiya, at ang pinahabang low-output periods ay maaaring lumampas sa planadong discharge window. Ang mga pagtataya at mga setting ng reserba ay nananatiling mahalaga.

Tugon sa dalas at mga reserbang pang-operasyon

Ang suporta sa frequency ay nangangailangan ng mga pagbabago sa aktibong lakas bilang tugon sa signal ng grid. Maaaring dagdagan ng sistema ang discharge, bawasan ang charging, o sumipsip ng karagdagang lakas, depende sa kaganapan at mga patakaran sa merkado. Ang mga reserbang pang-operasyon ay nangangailangan din ng kapasidad na panatilihin sa halip na gamitin para sa regular na pangangalakal ng enerhiya.

Ang mga serbisyong ito ay nangangailangan ng aprubadong mga kontrol, maaasahang komunikasyon, angkop na pagsukat, at headspace sa magkabilang direksyon. Ang isang buong baterya ay hindi kayang sumipsip ng mas maraming enerhiya, habang ang isang baterya na may minimum na estado ng pag-charge ay hindi kayang mapanatili ang karagdagang discharge.

Suporta sa boltahe at network

Maaaring i-regulate ng PCS ang reactive power o magtrabaho patungo sa isang target na boltahe o power-factor kapag pinahihintulutan ito ng kasunduan sa kagamitan at grid. Ang aktibo at reactive power ay magkahiwalay na control variable. Ang kontrol sa power-factor ay isang target na nakakamit pangunahin sa pamamagitan ng pagbabago ng reactive power; hindi nito pinapalitan ang active-power dispatch.

Kabilang sa iba pang mga aplikasyon sa pag-iimbak ng enerhiya sa grid ang pinakamataas na kapasidad, pamamahala ng pagsisikip, at pagkontrol sa rampa. Hindi dapat ipagpalagay ang black start, operasyon ng isla, at tuluy-tuloy na paglilipat. Nangangailangan ang mga ito ng kakayahan sa pagbuo ng grid, kagamitan sa paglipat, lohika ng proteksyon, pantulong na kapangyarihan, at isang aprubadong pagkakasunud-sunod.

Bakit Magkahiwalay na Mahalaga ang MW, MWh, at Duration?

Sinusukat ng MW ang lakas: kung gaano kabilis makakapag-charge o makakapag-discharge ang sistema. Sinusukat ng MWh ang enerhiya: kung gaano karaming kuryente ang magagamit sa paglipas ng panahon. Pinag-uugnay sila ng tagal. Sa isang pinasimpleng antas, ang magagamit na enerhiya na hinati sa discharge power ay nagbibigay ng mga oras ng pagpapatakbo sa kuryenteng iyon, bago isaalang-alang ang mga pagkalugi at mga kinakailangan sa reserba.

Kaya naman ang MW vs MWh sa imbakan ng baterya ay isang tanong sa disenyo ng proyekto sa halip na isang isyu sa terminolohiya. Ang frequency response ay maaaring mangailangan ng mataas na lakas na may limitadong paggalaw ng enerhiya. Ang evening renewable shifting ay maaaring mangailangan ng mas mahabang panahon ng paglabas ng kuryente. Ang isang sistemang idinisenyo para sa isang tungkulin ay maaaring walang angkop na power-to-energy ratio para sa iba.

Ang MW vs MWh para sa imbakan ng baterya sa grid scale ay dapat tasahin sa tamang punto. Ang output ng PCS, mga pagkawala ng transformer, mga auxiliary load, magagamit na saklaw ng estado ng pag-charge, at reserba ay nakakaapekto sa kung ano ang umaabot sa grid. Dapat ihambing ng mga mamimili ang garantisadong pagganap sa ilalim ng mga tinukoy na kondisyon ng pagpapatakbo, hindi lamang ang kapasidad ng cabinet.

Paano Nakakonekta at Kinokontrol ang Imbakan ng Baterya na Pang-Utility-Scale?

Ang koneksyong elektrikal ang nagtatatag ng pisikal na hangganan; ang arkitektura ng kontrol ang nagtatakda kung paano kumikilos ang planta sa loob nito. Pareho itong dapat idisenyo batay sa parehong grid code, operating duty, at responsibilidad.

Koneksyon at proteksyon ng kuryente

Kasama sa karaniwang koneksyon ang mga enclosure o lalagyan ng baterya, mga PCS unit, mga transformer, medium- o high-voltage switchgear, mga protection relay, mga metro, auxiliary power, at isang substation interface. Ang eksaktong pagkakaayos ay depende sa boltahe ng proyekto, kapasidad, layout ng site, redundancy, at mga lokal na kinakailangan.

Dapat ihiwalay ng proteksyon ang mga depekto nang walang hindi kinakailangang mga pag-aaberya sa buong planta. Dapat suportahan ng pagsukat ang mga pagsusuri sa pag-aayos at pagganap. Kung saan pinaghihigpitan ang pag-export, ginagamit ng reverse-power control ang mga metro at control logic upang matukoy ang direksyon at isaayos ang output bago lumampas sa napagkasunduang limitasyon.

Mga limitasyon sa pagpapadala, pangangasiwa, at pagpapatakbo

Ang EMS, SCADA, BMS, at PCS ay bumubuo ng magkakaugnay ngunit magkakaibang mga control layer. Isang malinaw na paliwanag ng mga tungkulin ng PCS, BMS, at EMS Nakakatulong na maiwasan ang magkakapatong na mga ispesipikasyon. Pagkatapos ay idinaragdag ng SCADA ang superbisyon sa antas ng planta, pag-access ng operator, mga talaan ng kaganapan, at komunikasyon sa mga panlabas na sistema ng kontrol.

Dapat tukuyin ng disenyo ng kontrol ang pagmamay-ari ng utos, prayoridad sa limitasyon, gawi sa pagkawala ng komunikasyon, at pagbabalik sa serbisyo pagkatapos ng isang biyahe. Dapat din nitong sabihin kung ang aktibong lakas, reaktibong lakas, boltahe, dalas, o power factor ay kinokontrol. Ang mga magkakatulad na label ay maaaring maglarawan ng iba't ibang tungkulin.

Ano ang Naglilimita sa Pagganap ng Real-World Grid Storage?

Hindi maaaring magtalaga ang imbakan ng baterya na pang-gamit sa lahat ng serbisyo nang sabay-sabay. Ang enerhiyang nakalaan para sa peak sa gabi ay hindi magagamit para sa mas maagang paglabas maliban kung magbago ang iskedyul. Ang headroom na nakalaan para sa frequency response ay maaaring makabawas sa dami ng kalakalan ng enerhiya. Samakatuwid, ang service stacking ay nangangailangan ng mga tahasang prayoridad.

Ang temperatura, estado ng karga, balanse ng cell, pagtanda, mga limitasyon ng PCS, pagkarga ng transformer, at auxiliary demand ay maaaring makabawas sa output. Ang paulit-ulit na pag-ikot ay nagbabago sa magagamit na kapasidad. Dapat isaalang-alang ang pagpapalaki ng kapasidad, reserba, access sa pagpapanatili, at mga garantiya ng availability bago ayusin ang layout.

Ang mga kondisyon ng grid ay lumilikha ng isa pang hangganan. Ang mga termino sa interkoneksyon, mga patakaran sa merkado, komunikasyon, o pagsukat ay maaaring pumigil sa isang planta na may kakayahang magbigay ng serbisyo. Ang operasyon ng pagbuo ng grid, suporta sa boltahe, at mga tungkulin sa pagpapanumbalik ay nangangailangan ng hiwalay na inhinyeriya at pag-apruba.

Ano ang Dapat Tukuyin ng mga Developer Bago Pumili ng System?

Bago ihambing ang mga kagamitan, dapat tukuyin ng isang pangkat ng proyekto ang:

• ang pangunahing serbisyo at anumang pangalawang tungkulin sa kita o pagiging maaasahan;
• kinakailangang MW, magagamit na MWh, tagal ng paglabas, at reserbang estado ng pag-charge;
• inaasahang mga siklo, pattern ng rampa, at input ng pag-charge;
• boltahe ng grid, punto ng pagkakabit, mga limitasyon sa pag-export, at saklaw ng proteksyon;
• mga kinakailangan sa aktibong lakas, reaktibong lakas, boltahe, at power factor;
• Mga interface ng EMS at SCADA, gawi sa pagkawala ng komunikasyon, at pagmamay-ari ng data;
• mga limitasyon sa kapaligiran, pamamahala ng init, proteksyon sa sunog, at pag-access sa serbisyo;
• mga pagpapalagay ng degradasyon, estratehiya ng pagpapalaki, at paraan ng pagsubok sa pagganap.

Sa SUNWAY, ginagamit namin ang mga input ng proyektong ito upang paliitin ang arkitektura bago piliin ang mga rating ng kagamitan. Maaaring suriin ng mga developer ang mas malawak na mga opsyon sa pag-iimbak ng enerhiya sa antas ng utility kapag malinaw na ang operating duty at grid interface.

Konklusyon

Sinusuportahan ng grid scale battery storage ang mga modernong sistema ng kuryente sa pamamagitan ng paglipat ng enerhiya sa paglipas ng panahon at pagpapalit ng kuryente bilang tugon sa mga pangangailangan ng network. Ang pagganap nito ay nakasalalay hindi lamang sa kapasidad ng baterya. Ang kakayahan ng PCS, mga transformer, proteksyon, mga kontrol, pagsukat, estratehiya sa reserba, at pag-apruba ng grid ay pawang humuhubog sa magagamit na resulta.

Ang isang mahusay na proyekto ay nagsisimula sa isang tinukoy na serbisyo, isang makatotohanang ugnayan ng MW-to-MWh, at isang malinaw na hirarkiya ng utos. Para sa suporta sa pagsasalin ng mga kinakailangang iyon sa isang arkitektura ng sistema, talakayin ang kinakailangang tungkulin sa pagpapatakbo kasama ang aming pangkat ng proyekto.

Mga Madalas Itanong

T: Paano gumagana ang imbakan ng baterya sa grid scale?

A: Nagcha-charge ito mula sa grid o isang planta ng henerasyon, nag-iimbak ng enerhiya sa mga baterya, at naglalabas ng enerhiya sa pamamagitan ng isang PCS kapag inutusan. Ang EMS at SCADA ang nagkokoordina sa target, habang pinapanatili ng BMS ang operasyon sa loob ng ligtas na mga limitasyon ng baterya.

T: Paano nakakonekta sa grid ang imbakan ng baterya na pang-gamit sa lahat ng uri ng utility?

A: Karaniwang kumokonekta ang isang proyekto sa pamamagitan ng mga kagamitan ng PCS, mga transformer, switchgear, mga protection relay, mga metro, at isang tinukoy na interconnection point. Ang disenyo ay nakadepende sa boltahe, kapasidad, mga lokal na tuntunin ng grid, proteksyon, at mga kinakailangang serbisyo.

T: Bakit kailangan ang parehong MW at MWh kapag tumutukoy sa grid storage?

A: Tinutukoy ng MW ang lakas ng pag-charge o pagdiskarga. Tinutukoy naman ng MWh ang nakaimbak na enerhiya sa paglipas ng panahon. Parehong kailangan ang mga ito dahil ang mabilis na serbisyo ng grid at mas mahabang paglilipat ng enerhiya ay nagpapataw ng magkaibang mga kinakailangan sa lakas, enerhiya, reserba, at pag-ikot.