Attualmente, nel settore energetico, l'accumulo di energia è la soluzione più diffusa.
Più di una dozzina di province, tra cui Shandong, Shanxi, Xinjiang, Mongolia Interna, Anhui e Tibet, hanno emanato documenti che impongono agli impianti solari ed eolici di essere dotati di sistemi di accumulo di energia.
Sebbene l'industria energetica abbia da tempo riconosciuto che "l'accumulo di energia è una soluzione efficace all'intermittenza e alla volatilità dell'energia solare ed eolica, per promuovere l'utilizzo dell'energia e ridurre le limitazioni", il forte calo dei prezzi ha reso questo vantaggio ancora più evidente. Tuttavia, a causa dei vincoli tecnologici e di costo, l'accumulo di energia è stato "ignorato". Oggi, la scelta collettiva ufficiale sta finalmente rendendo orgoglioso il settore.
Ma se l'accumulo di energia deve completare la magnifica transizione da "ciliegina sulla torta" a "essenziale per il mercato", non solo avrà bisogno di un sostegno politico più chiaro e forte, ma allo stesso tempo dovremmo promuovere lo sviluppo dell'industria dell'accumulo ottico attraverso l'innovazione tecnologica e di prodotto? Come si ottiene la migliore integrazione? Quali sono le sfide della convergenza? A tutte queste domande occorre dare una risposta.
1. Quali sono gli scenari di sistema tipici?
Attualmente, sul mercato sono presenti principalmente schemi.
Lo schema di accoppiamento lato CA si riferisce al collegamento del sistema fotovoltaico e di accumulo di energia sul lato CA. Il sistema di accumulo di energia può essere collegato al lato a bassa tensione, oppure al bus da 10 kV a 35 kV. Questo schema è adatto per centrali elettriche ad accumulo ottico su larga scala, per la disposizione centralizzata del sistema di accumulo di energia, per una facile gestione operativa e per la distribuzione nella rete elettrica.
Lo schema di accoppiamento lato CC si riferisce al sistema di accumulo di energia collegato al lato CC, con una conversione di potenza tra i due sistemi ridotta al minimo, minori perdite di energia e minori investimenti in apparecchiature. In questo scenario, l'inverter solare dovrebbe riservare un'interfaccia per il sistema di accumulo di energia.
2. Come si realizza l'integrazione di 1 + 1 > 2?
Esistono soluzioni di fusione, ma la fusione per ottenere l'effetto 1 + 1 > 2 non è facile.
La tecnologia di fusione ottica è più complessa. Il sistema di integrazione deve garantire il funzionamento sicuro e stabile del fotovoltaico, dell'accumulo di energia e della rete elettrica, e superare le barriere tra hardware, software e livello di sistema.
Nei sistemi di fusione di memoria ottica sono presenti numerosi dispositivi, per i quali è necessario risolvere il problema della compatibilità dell'interfaccia tra hardware e software. Le apparecchiature provengono spesso da produttori diversi, il che comporta un aumento delle difficoltà e dei costi nella progettazione dell'impianto, nell'approvvigionamento, nel funzionamento e nella manutenzione. Ancora più importante, le interfacce di comunicazione tra le diverse apparecchiature sono differenti, pertanto gli integratori devono avere familiarità con i vari protocolli e interfacce.
Pertanto, la fusione dell'accumulo ottico non è una semplice combinazione fisica di apparecchiature fotovoltaiche e apparecchiature di accumulo di energia, ma si basa su una tecnologia di fusione avanzata per ottenere l'effetto 1 + 1 > 2. Ciò mette a dura prova la capacità di integrazione dell'integratore.
3. Il disordine dell'integrazione industriale è emerso a causa della concorrenza a basso prezzo
L'integrazione dei sistemi è fondamentale per la costruzione di centrali elettriche a accumulo ottico, ma a livello nazionale si presentano numerose sfide in questo ambito.
Da un lato, non sono molte le imprese con capacità integrate di sistemi di accumulo ottico. Che si tratti di convergenza tecnologica o di convergenza di modelli di business, l'accumulo di energia nel nostro Paese è ancora nelle fasi iniziali dello sviluppo industriale. Molte imprese sono forti in singoli settori come inverter solari, batterie per l'accumulo di energia, PCS, EMS, ecc., ma solo una manciata di aziende ha integrato sistemi di accumulo ottico.
D'altro canto, la competizione per il prezzo più basso si è fatta sempre più agguerrita, costringendo le imprese a contenere i costi. Attualmente, il prezzo di offerta per l'accumulo di energia è sceso da 2,15 yuan/Wh (prezzo EPC) a 1,699 yuan/Wh (prezzo EPC) nel settore delle energie rinnovabili a livello nazionale, un prezzo ben al di sotto del costo di esercizio riconosciuto dal settore.
Scenari diversi richiedono sistemi di accumulo energetico differenti, e poiché non esiste uno standard unificato per la progettazione e il costo di tali sistemi, la questione può facilmente diventare grigia.
«Ora le aziende si contendono le batterie con uno standard di 6.000 cicli. Il settore non dispone di uno standard di valutazione unificato. Alcuni produttori presentano offerte per progetti con batterie che hanno una durata inferiore a 3.000 cicli a prezzi stracciati. Ovviamente, non possiamo competere con loro in termini di prezzo», ha affermato sconsolato un esperto di sistemi di accumulo energetico.
"Naturalmente, l'aspetto più critico dell'integrazione del sistema di accumulo di energia è la gestione della sicurezza del lato CC, ovvero la gestione della sicurezza del sistema di batterie, che richiede una progettazione di protezione del sistema molto completa", ha continuato la fonte. Cella, modulo, gruppo di batterie, gestione del sistema di batterie: i quattro livelli sono interconnessi. Una buona progettazione della protezione del sistema consente di conoscere il loro stato operativo in tempo reale, di effettuare un allarme tempestivo in caso di guasto e, se si verifica un guasto, di realizzare una protezione graduale e una protezione a collegamento rapido.
Altrimenti, piccoli guasti possono facilmente trasformarsi in grossi problemi. Negli ultimi anni, in Corea del Sud si sono verificati più di 30 incendi, la maggior parte dei quali causati da difetti di progettazione degli impianti elettrici e da malfunzionamenti dei sistemi di protezione.
Il test non finisce qui, ci sono problemi di durata della batteria, è necessario progettare un sistema di controllo della temperatura per l'accumulo di energia. Simulazione termica rigorosa e verifica sperimentale, progettazione dei condotti dell'aria dei contenitori di accumulo di energia, configurazione dell'alimentazione del condizionamento dell'aria e così via, questi collegamenti non sono controllati e progettati in modo rigoroso, è facile che si verifichi uno squilibrio termico delle batterie al litio all'interno del contenitore, aggravando l'instabilità della cella.
L'autore ha riscontrato un problema con un sistema di accumulo di energia 4H: quando la differenza di temperatura della cella ha raggiunto i 22℃, non solo la durata della batteria è stata seriamente compromessa, ma è aumentato anche il rischio per il funzionamento dell'impianto di accumulo di energia.
4. Come si possono gestire in modo efficiente i sistemi di accumulo di energia?
Dalla selezione dello schema all'integrazione del sistema, il funzionamento sicuro e il beneficio ottimale dell'intero sistema di accumulo di energia sono strettamente legati al funzionamento e alla gestione dell'intero sistema.
Rispetto alla tradizionale modalità di gestione economica delle centrali elettriche, nella fase di gestione del sistema di generazione di energia con accumulo ottico è fondamentale considerare appieno l'efficace gestione delle batterie e dei convertitori all'interno della centrale. In questo modo, è possibile migliorare la sicurezza e l'economicità dell'intera centrale.
È qui che entra in gioco l'importanza dell'EMS (Energy Management System - RRB - ovvero il cervello intelligente dell'impianto di accumulo di energia). Come funziona l'accumulo di energia con i sistemi fotovoltaici e le reti elettriche? Quanto deve essere caricata la batteria, come avviene la carica, come garantirne la sicurezza? Per tutto ciò è necessario un sistema EMS intelligente ed efficiente per una gestione integrata.
Prendendo come esempio la stabilizzazione del sistema fotovoltaico, il sistema di accumulo di energia può essere basato sul controllo di stabilizzazione dell'uscita fotovoltaica della generazione di energia fotovoltaica, impostando il parametro di stabilizzazione. L'EMS utilizza tale parametro come obiettivo di controllo e applica al sistema di accumulo di energia un controllo rapido di carica e scarica, in modo che la potenza di uscita del sistema di generazione di energia rientri nell'intervallo di variazione impostato.
Attualmente, la pratica più consolidata nel settore prevede l'utilizzo di sistemi di gestione energetica intelligenti (EMS) basati sulla previsione della potenza fotovoltaica e sulle caratteristiche di risposta in millisecondi dei sistemi di accumulo energetico, al fine di ottenere un controllo fluido degli impianti fotovoltaici, ridurre l'impatto sulla rete elettrica e migliorarne la stabilità e l'affidabilità operativa. Allo stesso tempo, è stato creato un meccanismo di collegamento rapido in millisecondi tra BMS, PCS ed EMS per proteggere la batteria e l'intero sistema.
Inoltre, i sistemi EMS intelligenti avanzati possono anche realizzare una gestione digitale integrata multi-energia, una copertura completa di capelli, trasmissione e distribuzione, con l'intero scenario.
