Современные системы накопления энергии

Обычно СНЭЭ включает в себя несколько НЭЭ (аккумуляторов или др.) и множество иных элементов

Рис.2.3. Структура СНЭЭ с двумя типами ТПН

Размещение подсистем СНЭЭ может быть выполнено следующим образом, рис.2.4.

Рис.2.4. Пример размещения подсистем СНЭЭ

К основным функциям СНЭЭ можно отнести:

1.Выдача или потребление активной мощности. Используя эту функцию, можно найти направления применения СНЭЭ, а именно: выравнивание графика нагрузки, регулирование частоты, интеграция ВИЭ, бесперебойное питание и др.

2. Выдача или потребление реактивной мощности. При управлении реактивной мощностью энергия носителей не используется, задействуется лишь преобразователь и конденсатор в его составе.

3. Компенсации не симметрии.

4. Компенсация не синусоидальности.

Возможные места установки СНЭЭ в энергосистеме представлены на рис. 2.5

Рис. 2.5. Возможные места установки СНЭЭ в энергосистеме

Классификация направлений применения СНЭЭ по соотношению энергоемкости к мощности СНЭЭ представлена на рис.2.6, а по типу энергосистемы- на рис. 2.7.

Рис.2.6. Классификация направлений применения СНЭЭ

Рис. 2.7. Классификация по типу энергосистемы

СНЭЭ обеспечивает эффективность работы ВИЭ в энергосистеме:

1.Выравнивание неравномерности генерацию

2. Баланс электроэнергии и мощности.

3. Устойчивость параллельной работы.

4. Качество электроэнергии.

5.Оптимальное распределение загрузки.

6. Резервирование и повышение надежности.

Основные эксплуатационные показатели, которыми описываются накопители энергии вообще:

1.Удельная энергетическая емкость.

2. Время, затрачиваемое на накопление и рассеивание в нагрузке.

3. Объем (габариты) и масса накопителя.

4. Сроки его хранения и безопасность эксплуатации.

5. Возможность вторичного использования энергоносителя, представленного в той или иной форме.

Первый из приведенных показателей измеряется в специальных единицах (для электрической и электрохимической разновидности это будут кВт в час/кг или плотность накопления энергии).

Большое внимание уделяется безопасности хранения и использования накопленного энергоносителя. Особую важность этот вопрос приобретает при обращении с кислотными электролитами, вращающимися маховиками (кинетические накопители) и с охлажденным воздухом.

Основными критериями устройств накопления энергии, необходимыми для конкретного применения являются:

–количество энергии с точки зрения удельной энергии и плотности энергии;

–электрическая мощность, т.е. требуемая электрическая нагрузка;

–объем и масса;

–надежность;

–долговечность;

–безопасность;

–стоимость;

–возможность вторичной переработки;

–воздействие на окружающую среду.

При выборе устройств накопления энергии следует учитывать следующие характеристики:

–удельная мощность;

–емкость накопителя;

–удельная энергия;

–время отклика;

–эффективность;

–скорость саморазряда / циклы зарядки;

–чувствительность к теплу;

–срок службы заряда-разряда;

–воздействие на окружающую среду;

–капитальные / эксплуатационные расходы;

–обслуживание.

Электрические устройства хранения энергии являются неотъемлемой частью телекоммуникационных устройств (сотовые телефоны, дистанционная связь, рации и т. д.), резервных систем питания и гибридных электромобилей в виде компонентов хранения (батарей, суперконденсаторов и топливных элементов).

Устройства для хранения энергии, электрические или тепловые, признаны основными технологиями экологически чистой энергии.

2.1. Преимущества систем накопления энергии

Системы накопления энергии могут использовать, чтобы поддержать стабильность ее поставок, снизить затраты и обеспечить устойчивость энергетической системы в целом.

––Еще одно преимущество систем накопления энергии – их быстрое реагирование. Большинство технологий хранения могут компенсировать нехватку мощности электроэнергии в сети очень быстро, в то время как источники на основе ископаемого топлива имеют тенденцию довольно медленно увеличивать добавочную мощность. Такая скорость важна для обеспечения стабильного энергоснабжения в случаях, когда происходит неожиданное резкое увеличение нагрузки.

Резервное питание. Системы накопления энергии могут служить надежным источником резервного питания на случай потери питания от электросети из-за тяжелых погодных условий или иных проблем. Помогая объектам оставаться в рабочем состоянии, такие системы исключают потери из-за сокращения времени простоя и обеспечивают повышенную устойчивость к критическим ситуациям. Один из примеров – источник бесперебойного питания, но возможен и больший масштаб.

Ограничение пика и сдвиг нагрузки. Функциональность систем накопления энергии типа «потребность – ответ» позволяет им участвовать в стимулирующих поставщиков коммунальных услуг программах энергопотребления, которые направлены на снижение использования энергии в периоды пиковой нагрузки на электрическую сеть.

Цена на энергию, как правило, обычно самая высокая в периоды пикового спроса. Ограничение максимума пиковых нагрузок обычно достигается путем смещения ряда нагрузок на время более низкого спроса на электроэнергию.