Современные системы накопления энергии

Когда возобновляемый источник энергии не может удовлетворить текущую потребность в мощности по причине неподходящих погодных условий (отсутствие достаточных солнечного света или силы ветра) или доступная генерация не соответствует пиковым потребностям в энергии, система накопления энергии может эти разрывы компенсировать, при этом поставка дополнительной энергии от традиционных источников электроэнергии не потребуется. Без накопления энергии или других управляемых источников генерации колебания возобновляемых источников энергии могут создать разрушительные дисбалансы, препятствующие поддержанию стабильности энергосистемы.

Несмотря на то, что физические принципы, используемые в СНЭ, в основном были давно известны, их практическое использование сдерживалось несовершенством технологий и их дороговизной. СНЭ с относительно большими мощностями (более 100 кВт) и энергоёмкостью (более 100 кВт•ч) получили широкое распространение и начали активно влиять на процессы реформирования электроэнергетики только в последние десятилетия в связи с прорывными научными достижениями в технологиях хранения энергии. Установленная мощность стационарных СНЭ (без учета ГАЭС) достигла в целом по миру к середине 2017 года 5 ГВт. По оценкам Navigant Research, к 2025 году рынок систем накопления электроэнергии, используемых в сетевых и системных услугах, превысит 18 млрд долл., а рынок накопителей, установленных на коммерческих и промышленных объектах, – 10,8 млрд долл. К 2025 году рынок суммарно составит 82 млрд долл. в год с ежегодными темпами роста до 60%.

McKinsey Global Institute включил технологии накопления энергии в число 12 наиболее значимых для развития мировой экономики. По прогнозу Bloomberg New Energy Finance, за период 2016–2030 годов объем инвестиций в системы накопления электроэнергии превысит 100 млрд. долл.

Основные стимулы развития рынка и практики применения СНЭ в мире:

1. Массовое распространение генерации на основе ВИЭ, эффективное масштабное применение которой невозможно без СНЭ.

2. Развитие и начало массового распространения городского и частного электрического транспорта.

3. Развитие распределённой генерации.

4. Массовое промышленное освоение литий-ионных АКБ, выступающих своего рода строительными блоками наиболее распространенных сегодня СНЭ, и резкое снижение их стоимости.

5. Прогресс технологий в силовой электронике и снижение себестоимости преобразователей, а также развитие систем коммуникаций, позволяющих координировать и управлять значительным количеством объектов в энергосистеме.

6. Рост потребности в пиковых генерирующих и сетевых мощностях (в том числе вследствие увеличения неравномерности бытового потребления в совокупном балансе электропотребления), приводящий к росту стоимости мощности для потребителей и к снижению эффективности работы энергосистем.

Всё перечисленное выше говорит о наступающем новом этапе в развитии электроэнергетики. Учитывая высокую стоимость СНЭ, целесообразно совмещать в одном устройстве одновременное выполнение разных функций.

Наиболее востребованные задач, которые могут быть решены с помощью СНЭ.

1.Повышение эффективности гибридных электростанций со СНЭ. В РФ, на территории не обслуживаемой Единой Энергосистемой, прежде всего, в Сибири и на Дальнем Востоке, эксплуатируется несколько тысяч автономных дизельных электростанций. На закупку и доставку топлива для этих электростанций затрачивается до 40% региональных бюджетов. При наличии достаточных объёмов возобновляемых ресурсов энергии целесообразно строить гибридные электростанции, в которых комбинируются ветрогенераторы, солнечные установки и традиционные дизель-генераторные агрегаты. Оснащение гибридных электростанций системами накопления энергии даёт возможность повысить их эффективность, так как появляется возможность оптимизировать потоки энергии и при необходимости хранить её невостребованные объёмы, полученные при избытке возобновляемой генерации.