Системы накопления электрической энергии
Ниже показаны примеры получения выгоды и пользы от внедрения Системы Накопления электрической Энергии (СНЭ) в систему энергоснабжения Вашего предприятия, вне зависимости от уровня питающего напряжения (от 220 В до 220 кВ) и суммарной электрической мощности потребителей предприятия (от нескольких кВт до нескольких МВт).
Для наглядности и простоты восприятия в примерах применяются упрощённые графики с относительными или условными величинами; расчёт конкретных технико-экономических показателей выполняется нами на основании сбора детальной исходной информации по Вашему предприятию.
Для наглядности и простоты восприятия в примерах применяются упрощённые графики с относительными или условными величинами; расчёт конкретных технико-экономических показателей выполняется нами на основании сбора детальной исходной информации по Вашему предприятию.
Преимущества системы накопления электрической энергии (СНЭ)
- Увеличение мощности системы электроснабжения предприятия(при нехватке выделенной мощности от внешней сети)
- Экономия на оплате электрической мощности в пиковые часы внешней электросети(особенно когда пиковый час совпадает с пиком электропотребления предприятия)
- Оптимизация электроснабжения при неравномерной электрической нагрузке предприятия(сглаживание пиков/провалов электропотребления за счёт СНЭ)
- СНЭ как источник бесперебойного электроснабжения предприятия электроэнергией хорошего качества(при низком качестве электроэнергии и/или периодических отключениях внешней электросети или при нормативных требованиях к обеспечению категории электроснабжения)
- СНЭ для складской мобильной техники на электроприводе(замена устаревших свинцово-кислотных и др. аккумуляторов на современные литий-железо-фосфатные (LiFePO4) аккумуляторы и установка на предприятии высокоэффективных зарядных станций на базе LiFePO4-ячеек)
- Оптимизация работы дизельных генераторов на предприятии(СНЭ выполняет функцию «буфера», который питает потребителей при небольших нагрузках, обеспечивает питание потребителей в моменты резкого увеличения нагрузки и воспринимает излишнюю мощность ДГУ во время резкого снижения потребления)
- Повышение эффективности генерации от возобновляемых источников энергии (ВИЭ)(за счёт зарядки аккумуляторов СНЭ в моменты наличия излишков энергии от ВИЭ и выдачи энергии от СНЭ потребителю в моменты её дефицита)
- Обеспечение надёжного автономного электроснабжения предприятия(за счёт работы СНЭ в комплексе с дизельными генераторам и/или с ВИЭ-генерацией)
СНЭ - это единый комплект оборудования
функционирующий на базе:
- Аккумуляторных батарей (литий-железо-фосфатных или свинцово-кислотных);
- Двунаправленного инвертора (для преобразования переменного тока в постоянный и постоянного тока обратно в переменный ток, но с требуемыми электрическими параметрами);
- Программно - аппаратной части (для мониторинга и оптимального управления зарядом/разрядом батарей и перетоками электроэнергии),
созданный для максимально эффективного решения задач предприятия в части электроснабжения его потребителей.
Увеличение мощности
Проблема: Нехватка выделенной мощности от внешней сети для покрытия пиковых нагрузок, в следствие чего возникает одно из указанных ниже неблагоприятных для предприятия условий:
- работа предприятия не на полную нагрузку сулит упущенной выгодой;
- необходимость дополнительной работы в ночную/вечернюю смену сопровождается повышенными расходами на зарплату персонала;
- необходимость применения дизельных генераторов для компенсации недостающей электрической мощности влечет за собой существенные дополнительные эксплуатационные затраты.
Зарядка СНЭ в ночное время, когда тариф на электроэнергию минимальный и выдача мощности (разряд СНЭ) в часы с пиковой нагрузкой предприятия.
Выгода:
1. Отпадает необходимость в выделении дополнительной мощности от внешней сети, что зачастую дорого или просто невозможно;
2. Работа предприятия на полную загрузку производственных мощностей позволяет получить дополнительную прибыль;
3. Оптимальный график распределения людских ресурсов (сокращение расходов);
4. При увеличении мощности за счёт СНЭ, а не за счёт присоединения дополнительной мощности от внешней сети, разница между ночным и дневным тарифами на электроэнергию позволяет предприятию экономить на оплате дополнительно полученной электроэнергии в часы пиковой нагрузки предприятия (в случае присоединения дополнительной мощности от внешней сети дополнительную электроэнергию пришлось бы оплачивать по дневному дорогому тарифу), что в свою очередь приводит к частичной или полной окупаемости СНЭ в течении её жизненного цикла (15...20 лет);
5. Увеличение мощности за счёт СНЭ (а не за счёт дизельных генераторов) позволяет предприятию иметь дополнительную стабильно качественную электроэнергию без существенных эксплуатационных затрат.
1. Отпадает необходимость в выделении дополнительной мощности от внешней сети, что зачастую дорого или просто невозможно;
2. Работа предприятия на полную загрузку производственных мощностей позволяет получить дополнительную прибыль;
3. Оптимальный график распределения людских ресурсов (сокращение расходов);
4. При увеличении мощности за счёт СНЭ, а не за счёт присоединения дополнительной мощности от внешней сети, разница между ночным и дневным тарифами на электроэнергию позволяет предприятию экономить на оплате дополнительно полученной электроэнергии в часы пиковой нагрузки предприятия (в случае присоединения дополнительной мощности от внешней сети дополнительную электроэнергию пришлось бы оплачивать по дневному дорогому тарифу), что в свою очередь приводит к частичной или полной окупаемости СНЭ в течении её жизненного цикла (15...20 лет);
5. Увеличение мощности за счёт СНЭ (а не за счёт дизельных генераторов) позволяет предприятию иметь дополнительную стабильно качественную электроэнергию без существенных эксплуатационных затрат.
Экономия на оплате электрической мощности в пики загруженности энергосистемы
Проблема: большая плата за электрическую мощность в пиковые часы энергосистемы, которые зачастую совпадают с пиком загруженности (электропотребления) предприятия.
Прогнозирование пиковых часов и питание потребителей предприятия от СНЭ именно в пиковые часы
В пиковые часы полностью исключается или частично снижается мощность, получаемая из внешней сети, и экономия на оплате мощности позволяет в течение 2 - 3 лет окупить капитальные затраты, связанные с внедрением СНЭ, после чего получать существенную прибыль (экономию) от функционирования СНЭ в течении последующих, как минимум, 15 лет.
Оптимизация электроснабжения при неравномерной нагрузке (сглаживание пиков/провалов)
Проблема (возможные варианты):
- ухудшение качества электроэнергии при резких сбросах/набросах мощности потребления;
- для питания пиковых нагрузок необходимость технологического присоединения завышенной мощности от внешней сети (удорожание или невозможность присоединения) либо необходимость установки дизельных генераторов (а это, при большой величине капитальных затрат, ещё и дополнительные эксплуатационные затраты, в т.ч. повышенные за счёт неоптимального режима работы генератора)
Установка СНЭ, рассчитанной на покрытие пиковой нагрузки и восприятие резких набросов мощности.
- Стабильное высокое качество электроэнергии (в т.ч. компенсация реактивной мощности) для потребителей вне зависимости от изменчивости нагрузки на предприятии;
- Сглаживание провалов потребления из внешней сети за счёт зарядки СНЭ и компенсация пиков нагрузки предприятия за счёт разряда СНЭ позволяет иметь установленную мощность технологического присоединения близкую к средней нагрузке на предприятии, а для покрытия пиковой нагрузки отпадает необходимость в применении дизельных генераторов (эксплуатационные затраты для которых на несколько порядков выше эксплуатационных затрат для СНЭ).
СНЭ как источник бесперебойного питания
Проблема (возможные варианты):
- низкое качество электроэнергии (напряжение и/или частота за пределами рабочего диапазона, разное напряжение на разных фазах, скачки напряжения и др.) приводит к периодическому кратковременному отключению ответственных потребителей и соответствующим сбоям в технологическом цикле предприятия;
- периодическое пропадание внешней сети (или нормативные требования к обеспечению категории электроснабжения) диктует необходимость наличия дизельных генераторов на предприятии, что связано с дополнительными существенными эксплуатационными затратами на обслуживание ДГУ и вызывает кратковременное отключение ответственных потребителей на время запуска ДГУ.
Установка СНЭ с соответствующей мощностью двунаправленного инвертора и энергоёмкостью аккумуляторных батарей.
- Стабильное высокое качество электроэнергии на выходе инвертора обеспечивает непрерывное электроснабжение потребителей, исключает аварийные ситуации и повышает ресурс производственного оборудования;
- Мгновенное переключение ответственных потребителей на работу от аккумуляторных батарей исключает сбои в технологическом цикле предприятия;
- Достаточная энергоёмкость аккумуляторных батарей обеспечивает резервирование электроснабжения потребителей предприятия (производственный цикл не сбивается и не останавливается) и требуемую категорию надёжности электроснабжения, и всё это без необходимости наличия ДГУ (дорогих в эксплуатации).
СНЭ для складской мобильной техники на электроприводе
Проблема: устаревание (физическое и моральное), длительное время зарядки, большой вес и низкий КПД свинцово-кислотных и др. ранее установленных АКБ системы электропривода складской техники.
переоснащение складской техники литий-железо-фосфатными (LiFePO4) аккумуляторами, в т.ч. с применением высокоэффективных зарядных станций на основе СНЭ (также на базе LiFePO4-ячеек).
- Переоснащение производится без изменения форм-фактора существующих АКБ, т.к. ячейки LiFePO4 из-за большой энергоёмкости легко устанавливаются в имеющиеся батарейные корпусы; при этом в т.ч. уменьшается вес АКБ, что благоприятно сказывается на производительности техники;
- Высокая скорость заряда LiFePO4 аккумуляторов (ток зарядки 0,5С) позволяет увеличить рабочее время складской техники, а высокая скорость их разряда (ток 0,5С...1С) даёт возможность увеличения производительности складской техники;
- Применение зарядной станции на основе СНЭ позволяет обеспечить высокую скорость зарядки АКБ складской техники, при этом АКБ самой зарядной станции заряжаются в перерывах между зарядами АКБ техники от внешней сети постепенно (на небольшой мощности), таким образом не вызывая необходимости увеличения мощности технологического присоединения предприятия.
Оптимизация работы дизельных генераторов
Проблема: неоптимальный режим работы дизельных генераторов когда, например:
- требуется включить генератор для кратковременного питания небольшой (относительно мощности генератора) нагрузки;
- величина небольшой нагрузки вообще недостаточна для включения генератора (приходится включать дополнительную нагрузку, чтобы загрузить генератор до минимально требуемого уровня мощности)
- нагрузка постоянно (часто) резко меняется и др.
Применение СНЭ, учитывающей суточные графики потребления и работающей в комплексе с ДГУ.
ДГУ работают в оптимальном (базовом) режиме или вообще не включаются (при небольшой нагрузке), а СНЭ выполняет функцию «буфера», который питает потребителей при небольших нагрузках, обеспечивает питание потребителей в моменты резкого увеличения нагрузки и воспринимает излишнюю мощность ДГУ во время резкого снижения потребления (осуществляется заряд АКБ); таким образом за счёт оптимизации режима уменьшаются затраты на эксплуатацию ДГУ и увеличивается их срок службы, а также появляется возможность сокращения установленной мощности ДГУ.
Повышение эффективности генерации от ВИЭ
Проблема: нестабильный характер генерации от Возобновляемых Источников Энергии (ВИЭ) не позволяет солнечным и ветряным электростанциям обеспечивать требуемый график потребления (при работе параллельно с внешней централизованной электросетью) или приводит к разбалансировке энергосистемы при работе в изолированной сети (при её недостаточной мощности); всё это существенно снижает потенциал применения ВИЭ.
Проектирование и реализация проектов ВИЭ - генерации только в комплексе со СНЭ.
Зарядка аккумуляторов СНЭ в моменты наличия излишков энергии от ВИЭ и выдачи энергии от СНЭ потребителю в моменты её дефицита позволяет:
- оптимально загрузить традиционную генерацию (от сети или ДГУ/ГПУ обеспечивается только базовое потребление), с соответствующим сокращением затрат на электроснабжение потребителей и исключением дисбаланса изолированной сети;
- обеспечить повышенную выработку и максимальное использования мощности солнечных и ветряных электростанций, с одновременным обеспечением стабильного высокого качества электроэнергии.
Обеспечение надежного автономного электроснабжения
Проблема:
- нестабильные параметры и большая себестоимость электроэнергии в автономных системах электроснабжения;
- большие капитальные затраты в строительство протяжённых ЛЭП среднего и высокого напряжения для электроснабжения удалённых потребителей.
Применение СНЭ в комплексе с дизельными генераторам и/или с ВИЭ-генерацией (солнечные и ветряные электростанции).
- Стабильное хорошее качество электроэнергии;
- Оптимизация режима работы дизельных генераторов приводит к сокращению эксплуатационных затрат на ДГУ и, как следствие, снижается себестоимости электроэнергии;
- Появляется возможность полного замещения дизельных генераторов ВИЭ-генерацией, что в свою очередь позволяет ещё более существенно снизить себестоимости электроэнергии;
- Отпадает необходимость рассмотрения проектов строительства дорогостоящих ЛЭП.