Atsinaujinančios energijos kaupimo sistemos diegiamos keturiose pagrindinėse tinklo vietose: kartu su gamybos šaltiniais, perdavimo tinkluose, paskirstymo pastotėse ir už klientų skaitiklių. Kiekviena vieta tarnauja skirtingiems tikslams, atsižvelgiant į tinklo reikalavimus, ekonominius veiksnius ir atsinaujinančios energijos integravimo poreikius.
Tinklelis-Masto diegimas generavimo svetainėse
Paprasčiausias diegimo metodas apima atsinaujinančios energijos kaupimo sistemų patalpinimą tiesiai į gamybos įrenginius. Ši bendravimo{1} strategija tapo vis populiaresnė ir 2024 m. jai teko 40 % naujų baterijų, palyginti su beveik 50 % 2023 m.
Šioje kategorijoje dominuoja saulės energijos-plius-saugyklos projektai. „Gemini Solar Project“ Nevadoje, kuris visiškai pradėjo veikti 2024 m. liepos mėn., suporuoja 690 MW saulės energijos ūkį su 380 MW / 1 416 MWh baterijų sistema. Ši konfigūracija fiksuoja perteklinę saulės energijos gamybą piko gamybos valandomis ir išsiunčia ją vakaro paklausos piko metu, kai sumažėja saulės energijos išeiga.
Bendra{0}}vietovė suteikia keletą privalumų. Įrengimo sąnaudos sumažėja 10–15 %, kai saugykla infrastruktūrą dalijasi su gamybos įrenginiais, įskaitant transformatorius, tinklo jungtis ir žemės nuomą. Dar svarbiau, kad ši sąranka sumažina perdavimo nuostolius, nes prieš saugodama energija nekeliauja didelių atstumų.
Tačiau geografiniai apribojimai yra svarbūs. Vėjo jėgainės atokiose vietovėse, turinčiose daug išteklių, bet ribotą perdavimo pajėgumą, daugiausiai naudos iš vietos{1}}saugojimo. 2024 m. Teksasas įdiegė 6,4 GW naujos baterijos, o daugelis įrenginių buvo įrengti vėjo jėgainėse Vakarų Teksase, kur perdavimo perkrovos istoriškai sumažino 5–8 % vėjo energijos.
Iki 2024 m. JAV buvo pridėta daugiau nei 9,2 GW naujos baterijos talpos, o 3,2 GW hibridinėse sistemose-daugiausia saulės energijos-plius{7}}saugyklos konfigūracijose. Šie skaičiai rodo, kad vis labiau pripažįstama, kad atsinaujinančios energijos kaupimo sistemos veikia geriausiai, kai jos naudojamos ten, kur vyksta gamyba.
Perdavimo tinklo integravimas
Atsinaujinančios energijos kaupimo sistemų diegimas perdavimo tinkluose sprendžia kitokį iššūkį: energijos perkėlimą iš{0}}produktyvių regionų į paklausos centrus nestatant brangių naujų perdavimo linijų.
Vokietijos „Netzbooster“ („Grid Booster“) projektas demonstruoja tokį požiūrį. 250 MW baterijų sistema Kupferzellyje, kurią planuojama baigti 2025 m., yra pagrindiniame tinklo mazge. Jis kaupia perteklinę vėjo energiją iš šiaurės Vokietijos ir išleidžia ją, kai pramoniniams objektams pietuose reikia elektros, efektyviai išplečiant perdavimo pajėgumus 20–30 % nepridedant laidų.
Kalifornijoje ir Teksase tenka 61 % JAV perdavimo{3} lygio saugyklos diegimo. Kalifornijos CAISO teritorijoje strateginiuose tinklo taškuose veikia 6 GW saugojimo talpa, padedanti valdyti didžiulį dykumos saulės energijos antplūdį valstijoje, kuri turi pasiekti pakrantės miestus. Australija planuoja panašius projektus su 300 MW galios sistema netoli Viktorijos, skirtos elektros tiekimui tarp valstijų, maksimaliai padidinant esamos perdavimo infrastruktūros efektyvumą.
Perdavimo{0}}lygio atsinaujinančios energijos kaupimo sistemų ekonominis pagrindas sustiprėja vietovėse, kuriose yra didelė tinklo perkrova. Kai perdavimo linijos pasiekia pajėgumą, komunalinės paslaugos arba apriboja atsinaujinančios energijos gamybą, arba moka generatoriams, kad jie uždarytų-abi brangius variantus. Sandėliavimas kliūčių taškuose užfiksuoja kitu atveju -švaistytą energiją.
Šie įrengimai reikalauja kruopštaus planavimo. Tinklo operatoriai, pvz., CAISO ir ERCOT (Teksasas), turi derinti saugyklos siuntimą su perdavimo srautais realiuoju laiku. Projektai paprastai svyruoja nuo 100 MW iki 500 MW, pakankamai dideli, kad reikšmingai paveiktų regioninius energijos srautus, tačiau jų dydis atitinka konkrečius perdavimo apribojimus.
Paskirstymo sistemos ir pastočių diegimas
Perkeliant pasroviui, atsinaujinančios energijos kaupimo sistemos paskirstymo pastotėse ir išilgai skirstymo linijų tenkina vietinio tinklo poreikius. Šių įrenginių galia retai viršija 50 MW, tačiau atlieka esminį vaidmenį užtikrinant tinklo stabilumą ir patikimumą.
Paskirstymo{0}}lygio saugykla sprendžia įtampos svyravimus, atsirandančius dėl kintamos atsinaujinančios energijos gamybos. Kai saulės energija ant stogo staiga nutrūksta per debesį, saugykla gali suteikti energijos per milisekundes, kad išlaikytų įtampos stabilumą. Ši programa paskatino diegimą vietovėse, kuriose daug saulės skverbiasi, ypač Kalifornijoje ir Havajuose.
Didžiausias skutimasis yra kitas platinimo naudojimo atvejis. Karštomis vasaros popietėmis, kai oro kondicionavimas smarkiai apkrauna, paskirstymo transformatoriai gali perkrauti. Saugykla, įkraunama ne piko valandomis, gali papildyti tiekimą per šiuos 3–4 valandų piko laikotarpius, atidedant brangius transformatorių atnaujinimus. Komunalinės paslaugos Arizonoje ir Teksase nuo 2023 m. įdiegė daugiau nei 500 MW tokių sistemų.
Moss Landing elektrinė Kalifornijoje, nors ir didžiulė – 750 MW, demonstruoja plataus masto naudą. Įsikūręs netoli pagrindinio miesto centro, jis tiesiogiai tiekiamas į vietinius paskirstymo tinklus, išvengiant perdavimo perkrovos, kuri paveikia atokesnius įrenginius.
Investicijos į paskirstymo{0}}lygmens atsinaujinančios energijos kaupimo sistemas spartėja. Niujorko 6 GW energijos kaupimo tikslas iki 2030 m. aiškiai nukreiptas į paskirstymo programas, o 1 500 MW skirta komercinėms ir bendruomeninėms sistemoms, kurios jungiasi paskirstymo įtampos lygiu.
Už-skaitiklio klientų svetainių-
Ketvirtoje diegimo kategorijoje atsinaujinančios energijos kaupimo sistemos priskiriamos klientų nuosavybės{0}}gyvenamiesiems, komerciniams ar pramoniniams objektams. Šios, esančios už-skaitiklio (-BTM) sistemos, pirmiausia yra skirtos klientams, o ne tinklo palaikymui, nors jos vis dažniau tarnauja abiems tikslams.
Po NEM 3.0 politikos pakeitimo 2024 m. Kalifornijoje padaugėjo gyvenamųjų saugyklų. Pirmojo-ketvirčio gyvenamųjų namų įrenginių galia pasiekė 250 MW, o prijungimo lygis (saugyklos, sujungtos su saulės energija) pasiekė 46 proc. Namų savininkai įrengia saugyklą, kad maksimaliai padidintų saulės energijos suvartojimą ant stogo{6}} ir išlaikytų atsarginę elektros energijos tiekimą per gedimus, kurie padažnėjo dėl gaisrų{7}}susijusių išjungimų.
Komerciniai ir pramoniniai diegimai skirti mažinti elektros energijos sąnaudas. Paklausos mokesčiai-pagal didžiausią energijos suvartojimą-gali sudaryti 30-50 % įrenginio sąskaitos už elektrą. Iškraunant saugyklą didžiausios paklausos laikotarpiais, įmonės žymiai sumažina šiuos mokesčius. Duomenų centrai ir telekomunikacijų įrenginiai ypač taiko šį metodą, kai keli pagrindiniai operatoriai pradėjo naudoti ličio jonų akumuliatorių sistemas kaip pagrindinį atsarginį energijos šaltinį.
BTM atsinaujinančios energijos kaupimo sistemos daugiausiai naudingos pramoniniams objektams, kuriuose gaminama{0}} atsinaujinanti energija. Gamybos įmonės, kuriose įrengtos saulės energijos arba mažos vėjo turbinos ant stogo, naudoja saugyklas, kad išlygintų gamybos svyravimus ir užtikrintų nuolatinę jautrios įrangos galią. Nuo 2018 m. daugiau nei 200 pramonės parkų Kinijos Jiangsu provincijoje už--skaitiklių laikymo sistemos įdiegtos.
Vien per 2 2024 ketvirtį paskirstytos saugyklos segmentas įdiegė 238 MW/510 MWh. „Wood Mackenzie“ prognozuoja, kad 2024 m. -2028 m. bus 12 GW gyvenamųjų saugyklų ir 2,5 GW komercinių įrenginių. Šie už-skaitikliai vis dažniau dalyvauja tinklo paslaugų programose, leidžiančios komunalinėms įmonėms sujungti daug mažų sistemų į „virtualias jėgaines“, teikiančias tinklo palaikymą kritiniais atvejais.
Diegimo sprendimo veiksniai
Keletas veiksnių lemia optimalias atsinaujinančios energijos kaupimo sistemų diegimo vietas. Suprasdami tai, kūrėjai, komunalinės paslaugos ir tinklo operatoriai gali priimti pagrįstus sprendimus dėl vietos nustatymo.
Prijungimo prie tinklo išlaidos: Už-skaitiklio ir paskirstymo-lygio diegimo išvengiama brangių tinklo prijungimo mokesčių, su kuriais susiduria perdavimo-lygio projektai. Komunalinių-mastų sistema gali išleisti 50-150 USD už kW tinklų sujungimo infrastruktūrai, o už-skaitiklio įrengimai panaudoti esamus klientų ryšius.
Pajamų srautai: vieta nustato galimas pajamų galimybes. Perdavimo-lygmens saugykla gali pasiekti didmenines energijos rinkas, mokėti už pajėgumus ir pagalbines paslaugas. Paskirstymo-lygio sistemos uždirba pajamų atidedamos komunalinių paslaugų infrastruktūros atnaujinimus. Už-skaitiklio įrengimo-sukuriama vertė, visų pirma sutaupoma klientų sąskaitų, nors apibendrintos programos vis dažniau siūlo pajamų iš tinklo paslaugų.
Atsakymo laiko reikalavimai: skirtingose tinklelio vietose reikalingas skirtingas atsako greitis. Perdavimo-lygmens atsinaujinančios energijos kaupimo sistemos gali įkrauti ir išsikrauti per 4-valandų ciklus, atitinkančius regioninius pasiūlos{5}}paklausos modelius. Paskirstymo- lygio saugykla turi reaguoti į įtampos svyravimus per kelias sekundes. Už-skaitiklio komercinės sistemos paprastai laikosi nuspėjamų kasdienių modelių, susijusių su objekto veikla.
Politika ir reguliavimo aplinka: valstybės politika daro didelę įtaką diegimo modeliams. Kalifornijos saugyklos įpareigojimas paskatino naudingumo-masto kūrimą-, o Niujorko dėmesys atsparumui buvo palankesnis paskirstymo ir klientų{3}}sistemoms. Nereguliuojama Teksaso rinka paskatino prekybininkų perdavimo{5}lygmens projektus, reaguojančius į kainų signalus. Iki 2024 m. Kalifornijoje buvo 12,5 GW įdiegtos saugojimo talpos, o Teksaso 8 GW, nepaisant to, kad Teksasas aplenkė Kaliforniją naujais metiniais įrenginiais.
Žemės prieinamumas ir išlaidos: perdavimui ir generavimui-saugyklai reikia daug žemės. Akumuliatorių sistemoms reikia maždaug 1 aro 10{5}}20 MW ir saugos buferinių zonų. Miesto paskirstymo{8}}lygio projektai dažnai perkelia esamą komunalinių paslaugų nuosavybę arba apleistas teritorijas. Pavyzdžiui, „Moss Landing“ projektas apima nebenaudojamos gamtinių dujų gamyklos vietą. Už-skaitiklio diegimo naudojamas klientų turtas, vengiant atskiro žemės įsigijimo.
Vietinio tinklo poreikiai: tinklo operatoriai nustato konkrečias vietas, kuriose saugykla suteikia didžiausią vertę. 2024 m. CAISO atliktame tyrime buvo nustatyti 40+ perdavimo apribojimai, dėl kurių atsinaujinančios energijos kaupimo sistemos gali atidėti 2 mlrd. USD perdavimo atnaujinimą. Šie tiksliniai diegimai suteikia didesnę grąžą nei įprasti įrenginiai tose srityse, kuriose nėra apribojimų.
Nauji diegimo modeliai
Naujausios tendencijos rodo, kad diegimo strategijos vystosi atsižvelgiant į technologijų patobulinimus ir rinkos patirtį. Trukmė-, kiek laiko saugykla gali išsikrauti visu pajėgumu-dabar skiriasi priklausomai nuo vietos, o sistemos sukurtos pagal vietinius poreikius.
Teksaso įrenginiai vidutiniškai išsikrauna 1,7 valandos, o tai atitinka staigias valstijos vakaro paklausos pikas. Kalifornijos sistemos vidutiniškai trunka beveik 4 valandas, o tai rodo ilgesnį vakaro poreikį pasibaigus saulės energijos gamybai. Atsiranda Lotynų Amerikos projektai, kurių vidutinė trukmė yra 4,2 valandos ir skirti platesnėms atsinaujinančios energijos integracijos programoms.
Projektų dydžiai sparčiai didėja. Iki 3 2024 ketvirčio kūrėjai pradėjo statyti 14,2 GW naujos baterijos talpos, o 2025 m. planuojama įgyvendinti 140 projektų, viršijančių 1 GWh.{7}}26. Trisdešimt projektų viršija 2 GWh{11}}atitinka 500 MW sistemų, veikiančių 4 valandas. Šie didžiuliai įrenginiai, neįsivaizduojami prieš penkerius metus, pateisina specialias perdavimo jungtis ir konkrečios vietos tinklo integravimo tyrimus.
Esamos infrastruktūros pertvarkymas yra dar vienas naujas modelis. Komunalinės įmonės paverčia nebenaudojamas iškastinio kuro jėgaines į atsinaujinančios energijos kaupimo sistemas, panaudodamos esamas tinklo jungtis, žemę ir leidimus. „FirstLight Power“ planuoja iki 2025 m. pakeisti Konektikuto smailių elektrinę baterijomis. Niujorkas pasiūlė panašias konversijas kelioms iškastinio kuro gamykloms, pageidautina iki 2030 m.
Pasaulinis dujotiekis iki 2030 m. dabar viršija 1 TWh suplanuotų projektų, ty tūkstantį{2}} kartų daugiau nei 2021 m. Nauji regionai, tokie kaip Vidurio ir Rytų Europa, Saudo Arabija ir Čilė, plėtoja pajėgumų rinkas ir pirkimų programas, specialiai sukurtas skatinti saugyklų diegimą.
Praktinės vietos pasirinkimo svarstymai
Kūrėjai, vertinantys konkrečias diegimo vietas, turėtų įvertinti kelis praktinius veiksnius, ne tik aukšto lygio{0}}strategiją. Šios detalės dažnai lemia projekto gyvybingumą.
Leidimas ir zonavimas: Vietos taisyklės labai skiriasi. Kai kuriose jurisdikcijose baterijų saugojimas priskiriamas pramoninei įrangai, kuriai reikalinga išsami aplinkosaugos peržiūra. Kiti tai traktuoja kaip transformatorius su supaprastintais patvirtinimais. Niujorkas sukūrė specialius priešgaisrinės saugos standartus energijos kaupimui po kelių 2023 m. incidentų, reikalaujančių papildomos saugos įrangos ir nesėkmių. Kai kuriose bendruomenėse už -skaitiklio{-skaitiklio taikomi namų savininkų asociacijos apribojimai, nors daugelis valstijų priėmė tokius apribojimus ribojančius įstatymus.
Svetainės prieinamumas: perdavimo ir paskirstymo{0}}lygio įrenginiams reikalinga prieiga, kad būtų galima atlikti techninę priežiūrą ir reaguoti į avarijas. Svetainėms reikalingi bet kokio-oro keliai, palaikantys 40-t sunkvežimius. Už-skaitiklio diegimo miesto vietovėse gali susidurti su pakrovimo doko arba lifto suvaržymais tiekiant įrangą.
Aplinkos sąlygos: ekstremalios temperatūros turi įtakos akumuliatoriaus veikimui ir tarnavimo laikui. Sistemoms karštame klimate, pavyzdžiui, Arizonoje, reikalingos tvirtos aušinimo sistemos, todėl projekto sąnaudos padidėja 5-10 %. Šaltam klimatui reikalingos šildymo sistemos. Pakrantės įrenginiai susiduria su druskos purškimo korozija. Potvynių rizikos klausimai – uraganai sugadino keletą Persijos įlankos pakrantės įrenginių, todėl atsirado nauji aukščio reikalavimai.
Tinklo sujungimo eilė: Net ir esant idealioms vietoms, perdavimo{12}}lygio projektams sujungimo tyrimai ir patvirtinimai trunka 18{1}}36 mėnesius. JAV turi 519 GW (2024 m. II ketv.) iki 601 GW (2024 m. III ketv.) projektų vamzdyną, tačiau daugelis susiduria su vėlavimais eilėse. Platinimo{15}}lygio projektai vyksta greičiau, paprastai per 6-12 mėnesių. Už metro įrengti gyvenamieji įrenginiai gali susijungti per kelias savaites.
Bendruomenės priėmimas: Kai kuriose srityse didelės atsinaujinančios energijos kaupimo sistemos susiduria su vietiniu pasipriešinimu dėl gaisro saugos problemų, vizualinio poveikio ar aušinimo sistemų keliamo triukšmo. Padeda ankstyvas bendruomenės įsitraukimas ir skaidrūs saugos protokolai. Projektams, kuriuose pabrėžiama vietinė nauda-tinklo patikimumas, mažesnės elektros sąnaudos, atsinaujinančios energijos integravimas-, paprastai susiduriama su mažiau kliūčių.
Kai šie praktiniai veiksniai suderinami su strateginiais diegimo pagrindais, projektai vyksta sklandžiai. Kai jie prieštarauja, kūrėjai turi arba pertvarkyti, arba perkelti į kitą vietą, nepaisant teorinės naudos.
Dažnai užduodami klausimai
Kuo skiriasi skaitiklio priekinė-prie--ir už--skaitiklio saugykla?
Prie-prie-skaitiklio atsinaujinančios energijos kaupimo sistemos tiesiogiai jungiamos prie elektros tinklo gamybos vietose, perdavimo linijose ar paskirstymo pastotėse. Jie tenkina tinklo poreikius- ir dalyvauja didmeninėse rinkose. Už-skaitiklių sistemos įrengiamos kliento nuosavybėje, visų pirma tenkindamos to kliento energijos poreikius, tačiau jos taip pat gali teikti tinklo paslaugas per agregavimo programas. Pagrindinis skirtumas yra nuosavybė ir pagrindinė paskirtis-komunalinės paslaugos arba nepriklausomi operatoriai priklauso{10}}prie{11}}prie{11}}{12}}prieš{11}}skaitiklio turtui, kad gautų naudos iš tinklo, o klientams priklauso skaitiklių sistemos, skirtos savarankiškam-vartojimui ir išlaidų taupymui.
Kaip saugojimo trukmė turi įtakos diegimo vietos pasirinkimui?
Trumpesnės- trukmės sistemos (1-2 valandos) geriausiai veikia paskirstymo pastotėse, kuriose palaikoma įtampa, ir už -skaitiklio Vidutinės trukmės-sistemos (2–4 valandos) tinka gamybos vietoms ir perdavimo tinklams, kad didžiausią saulės energijos gamybą būtų galima perkelti į vakaro poreikį. Ilgesnės trukmės saugojimas (4-8+ val.) skirtas perdavimo kliūtims ir dalyvavimui didmeninėje rinkoje, kai ilgesnis išleidimas apima kelis kainų ciklus. Kalifornijos 4 valandų sistemos atspindi vakaro aprėpties politikos reikalavimus, o Teksaso 1,7 valandos sistemos atitinka rinkos galimybes.
Ar atsinaujinančios energijos kaupimo sistemas galima perkelti po pirminio įdiegimo?
Techniškai įmanoma, bet ekonomiškai nepraktiška komunalinėms{0}}sistemoms. Akumuliatorių talpyklos yra modulinės ir transportuojamos, tačiau tinklo sujungimas yra daugiausiai išlaidų ir daugiausiai laiko{2}}atimantis elementas. Prijungus prie perdavimo ar paskirstymo infrastruktūros su tam skirtais transformatoriais ir apsaugos įranga, perkėlimas dubliuotų šias išlaidas. Komercinės sistemos už-už skaitiklio Komunalinių paslaugų{8}}projektų nuomos sutartys paprastai galioja 15–30 metų.
Kokį vaidmenį vietos elektros kainodara vaidina priimant sprendimus dėl diegimo?
Labai svarbus už- Naudojimo laiko--kaitas su dideliais piko ir ne{5}}pikų skirtumais (Kalifornija, Havajai) saugo saugojimą labai pelningai. Fiksuoti tarifai suteikia minimalią arbitražo vertę. Paklausos mokesčiai sukuria stiprias paskatas komerciniams įrenginiams mažinti suvartojimą piko metu. Kalbant apie-skaitiklių sistemas, didmeninių kainų svyravimai yra svarbesni-Teksaso ERCOT rinka rodo didelius kainų svyravimus, kurie atlygina už saugojimą, o rinkose, kuriose kainos yra stabilios, yra mažiau galimybių. Kai kurie kūrėjai iš tikrųjų ieško didelės-kainos{15}}svyravimo vietų, o ne tiesiog didelių{16}}kainų sričių.
Atsakymas priklauso nuo jūsų konkrečių aplinkybių ir energijos tikslų. Optimalus diegimas apjungia technines galimybes, ekonomines galimybes ir tinklo poreikius, kad būtų sukurtos sistemos, naudingos ir savininkams, ir platesnei elektros infrastruktūrai. Supratimas, kur atsinaujinančios energijos kaupimo sistemos dera sudėtingoje tinklo ekosistemoje, padeda suinteresuotosioms šalims priimti sprendimus, kurie padidina vertę ir padeda pereiti prie švarios energijos.