Atualmente, na indústria de energia, o armazenamento de energia é o mais popular.
Mais de uma dúzia de províncias, incluindo Shandong, Shanxi, Xinjiang, Mongólia Interior, Anhui e Tibete, emitiram documentos exigindo que as usinas de energia solar e eólica sejam equipadas com sistemas de armazenamento de energia.
Embora a indústria energética reconheça há muito tempo que "o armazenamento de energia é uma solução eficaz para a intermitência e volatilidade da energia solar e eólica, promovendo a utilização de energia e reduzindo o desperdício", a queda acentuada nos preços torna essa vantagem ainda mais evidente. No entanto, devido às limitações tecnológicas e de custos, essa tecnologia acabou sendo "rejeitada". Hoje, a escolha oficial finalmente faz jus ao armazenamento de energia.
Mas, para que o armazenamento de energia complete a magnífica transição de "cereja do bolo" para "apenas uma necessidade do mercado", será necessário não apenas um apoio político mais claro e robusto, mas também a promoção do desenvolvimento da indústria de armazenamento óptico por meio da inovação tecnológica e de produtos. Como encontrar a melhor combinação? Quais são os desafios da convergência? Todas essas questões precisam ser respondidas.
1. Quais são os cenários típicos do sistema?
Atualmente, existem principalmente planos disponíveis no mercado.
O esquema de acoplamento pelo lado CA refere-se à conexão de sistemas fotovoltaicos e de armazenamento de energia no lado CA. O sistema de armazenamento de energia pode ser conectado ao lado de baixa tensão ou a barramentos de 10 kV a 35 kV. Esse esquema é adequado para usinas de armazenamento de energia de grande escala, layout centralizado do sistema de armazenamento de energia, facilidade de operação e gerenciamento, além de despacho simplificado da rede elétrica.
O esquema de acoplamento do lado CC refere-se ao sistema de armazenamento de energia conectado ao lado CC, com menos conexões para a conversão de energia entre os dois sistemas, resultando em baixa perda de energia e menor investimento em equipamentos. Nesse cenário, o inversor solar precisaria reservar uma interface para o armazenamento de energia.
2. Como realizar a integral de 1 + 1 > 2?
Existem soluções de fusão, mas a fusão para alcançar o efeito de 1 + 1 > 2 não é fácil.
A tecnologia de fusão óptica é mais complexa. O sistema de integração precisa garantir a operação segura e estável de sistemas fotovoltaicos, armazenamento de energia e da rede elétrica, além de superar as barreiras entre hardware, software e nível de sistema.
Existem muitos dispositivos em um sistema de fusão de armazenamento óptico, o que exige a resolução de problemas de compatibilidade de interface entre hardware e software. Os equipamentos geralmente são de diferentes fabricantes, o que aumenta as dificuldades e os custos relacionados ao projeto da usina, à aquisição, operação e manutenção dos equipamentos. Além disso, a interface de comunicação entre os diferentes equipamentos é distinta, exigindo que os integradores estejam familiarizados com os diversos protocolos e interfaces.
Portanto, a fusão de armazenamento óptico não é uma simples combinação física de equipamentos fotovoltaicos e equipamentos de armazenamento de energia, mas depende da tecnologia de fusão profunda para alcançar o efeito 1 + 1 > 2. Isso testa consideravelmente a capacidade de integração do integrador.
3. A desordem na integração industrial surgiu devido à concorrência de preços baixos.
A integração de sistemas é fundamental para a construção de usinas de armazenamento de energia óptica, mas existem muitos desafios no campo da integração no mercado nacional.
Por um lado, existem poucas empresas com capacidade integrada de sistemas de armazenamento óptico. Seja em termos de convergência tecnológica ou de modelos de negócio, o armazenamento de energia em nosso país ainda está nos estágios iniciais de desenvolvimento industrial. Muitas empresas são fortes em áreas específicas, como inversores solares, baterias de armazenamento de energia, sistemas de controle de potência (PCS), sistemas de gerenciamento de energia (EMS), etc., mas apenas algumas empresas integraram sistemas de armazenamento óptico.
Por outro lado, a concorrência acirrada por preços baixos tornou-se cada vez mais intensa, e as empresas estão limitadas pelos custos reduzidos. Atualmente, o preço de licitação para armazenamento de energia caiu de 2,15 yuans/Wh (preço EPC) para 1,699 yuans/Wh (preço EPC) no mercado doméstico de novas energias, valor muito abaixo do custo de aquisição reconhecido pelo setor.
Diferentes cenários apresentam diferentes requisitos para sistemas de armazenamento de energia, e não existe um padrão unificado para o projeto e o custo desses sistemas, o que pode facilmente gerar incertezas.
“Agora, as empresas estão concorrendo a licitações para baterias, e o padrão é de 6.000 ciclos. O setor não possui um padrão de avaliação unificado. Alguns fabricantes estão concorrendo a projetos com baterias com vida útil inferior a 3.000 ciclos a preços baixos. É claro que não podemos competir com eles em termos de preço”, disse um profissional sênior de armazenamento de energia, impotente.
"Obviamente, o aspecto mais crítico da integração do sistema de armazenamento de energia é a gestão da segurança do lado CC, ou seja, a gestão da segurança do sistema de baterias, que exige um projeto de proteção de sistema muito completo", continuou a fonte. Célula, módulo, conjunto de baterias, gestão do sistema de baterias: os quatro níveis estão interligados. Um bom projeto de proteção de sistema permite conhecer o estado de operação em tempo real, emitir alertas precoces de falhas e, caso uma falha ocorra, também permite a proteção sequencial e a rápida reativação da proteção.
Caso contrário, pequenas falhas podem facilmente se transformar em grandes problemas. Nos últimos anos, ocorreram mais de 30 incêndios na Coreia do Sul, a maioria causados por defeitos no projeto do sistema elétrico e falhas no sistema de proteção.
O teste não termina aí; existem problemas relacionados à vida útil da bateria, e é necessário projetar um sistema de controle de temperatura para o armazenamento de energia. Simulações térmicas rigorosas e verificações experimentais, projeto de dutos de ar para os contêineres de armazenamento de energia, configuração de potência do ar condicionado, entre outros, são essenciais. Se esses aspectos não forem rigorosamente controlados e projetados, é fácil ocorrer um desequilíbrio térmico nas baterias de lítio dentro do contêiner, agravando a instabilidade das células.
O autor deparou-se com um sistema de armazenamento de energia 4H, no qual, quando a diferença de temperatura entre as células atingiu 22°C, isso não só afetou seriamente a vida útil da bateria, como também aumentou o risco de operação da usina de armazenamento de energia.
4. Como os sistemas de armazenamento de energia podem ser gerenciados de forma eficiente?
Desde a seleção do projeto até a integração do sistema, a operação segura e o aproveitamento máximo de todo o sistema de armazenamento de energia estão intimamente relacionados à operação e à gestão de todo o sistema.
Em comparação com o modo de despacho econômico tradicional de usinas de energia, o gerenciamento eficaz de baterias e conversores em usinas de armazenamento de energia deve ser totalmente considerado quando o sistema de geração de energia por armazenamento óptico é acionado. Dessa forma, a segurança e a economia de toda a usina podem ser aprimoradas.
É aqui que entra em jogo a importância do EMS (Sistema de Gerenciamento de Energia - RRB - o cérebro inteligente da planta de armazenamento de energia óptica). Como o armazenamento de energia funciona com sistemas fotovoltaicos e redes elétricas? Quanto a bateria deve ser carregada, como carregá-la, como garantir a segurança? Tudo isso exige um conjunto de EMS inteligente e eficiente para gerenciamento integrado.
Tomando como exemplo a suavização do sistema fotovoltaico, o sistema de armazenamento de energia pode ser baseado no controle de suavização da saída fotovoltaica da geração de energia fotovoltaica, definindo-se o parâmetro de suavização. O sistema de gerenciamento de energia (EMS) adota esse parâmetro como objetivo de controle e aplica-se um controle rápido de carga e descarga ao sistema de armazenamento de energia, de modo que a potência de saída do sistema de geração de energia permaneça dentro da faixa da taxa de variação definida.
Atualmente, a prática mais consolidada na indústria é a utilização de sistemas inteligentes de gerenciamento de energia (EMS) baseados na previsão da potência fotovoltaica e nas características de resposta em milissegundos do armazenamento de energia para alcançar um controle suave dos sistemas fotovoltaicos, reduzindo o impacto na rede elétrica e melhorando a estabilidade e a confiabilidade da operação da rede. Ao mesmo tempo, um mecanismo de interligação ultrarrápida em milissegundos foi implementado entre o sistema de gerenciamento de baterias (BMS), o sistema de controle de energia (PCS) e o EMS para proteger a bateria e todo o sistema.
Além disso, o sistema EMS inteligente avançado também pode alcançar o gerenciamento digital integrado de múltiplas energias, com cobertura abrangente de cabelo, transmissão e distribuição, em todo o cenário.
