Le stockage d'énergie gagne en popularité comme complément essentiel aux énergies renouvelables. Parmi les systèmes de stockage d'énergie, le stockage commercial et industriel et le stockage à grande échelle sont deux solutions notables apparues ces dernières années. Cependant, leurs applications et leurs caractéristiques techniques diffèrent. Cet article détaillera les différences entre ces deux types de systèmes de stockage d'énergie sous différents angles.
ApplScénarios d'activation
Le stockage d'énergie pour les secteurs commercial et industriel est principalement utilisé pour l'autoconsommation électrique des utilisateurs commerciaux et industriels, notamment les usines, les bâtiments, les centres de données, etc. Son objectif est de réduire les variations de prix de l'électricité pour ces utilisateurs et d'améliorer la fiabilité de l'approvisionnement en électricité.
Le stockage d'énergie à grande échelle est principalement utilisé côté réseau. Son objectif est d'équilibrer l'offre et la demande d'électricité, de réguler la fréquence du réseau et d'assurer la lissage des pics et des creux de consommation. Il peut également fournir une capacité de réserve et d'autres services de régulation de la puissance.
Capacité
La capacité des systèmes de stockage d'énergie pour les applications commerciales et industrielles se situe généralement entre quelques dizaines et quelques centaines de kilowattheures, principalement en fonction de la consommation de l'utilisateur et du tarif appliqué. La capacité des systèmes de très grande capacité pour ces applications n'excède généralement pas 10 000 kWh.
La capacité des systèmes de stockage d'énergie à grande échelle varie de quelques mégawattheures à plusieurs centaines de mégawattheures, en fonction de la taille du réseau et de la demande. Pour certains grands projets à l'échelle du réseau, la capacité d'un seul site peut atteindre plusieurs centaines de mégawattheures.
Composants du système
·Batterie
Le stockage d'énergie pour les applications commerciales et industrielles exige un temps de réponse relativement court. Compte tenu des coûts, de la durée de vie, du temps de réponse et d'autres facteurs, on privilégie les batteries à forte densité énergétique. Le stockage d'énergie à grande échelle utilise des batteries à forte densité de puissance pour la régulation de fréquence.
En réalité, la plupart des systèmes de stockage d'énergie à grande échelle utilisent également des batteries privilégiant la densité énergétique. Cependant, comme ils doivent fournir des services auxiliaires de puissance, les systèmes de batteries des centrales de stockage d'énergie doivent répondre à des exigences plus élevées en matière de durée de vie et de temps de réponse. Les batteries utilisées pour la régulation de fréquence et l'alimentation de secours doivent être des batteries de puissance.
Système de gestion de batterie (BMS)
Les systèmes de stockage d'énergie pour applications commerciales et industrielles de petite et moyenne taille offrent diverses protections aux batteries : surcharge, décharge excessive, surintensité, surchauffe, sous-température, court-circuit et limitation de courant. Ils permettent également d'égaliser la tension des batteries pendant la charge, de configurer les paramètres et de surveiller les données via un logiciel dédié, de communiquer avec différents systèmes de conversion de puissance et d'assurer une gestion intelligente de l'ensemble du système de stockage d'énergie.
La centrale de stockage d'énergie gère les batteries individuellement, par packs et par piles de batteries de manière hiérarchique. En fonction de leurs caractéristiques, différents paramètres et états de fonctionnement des batteries sont calculés et analysés afin d'assurer l'équilibrage, la gestion des alarmes et une gestion efficace. Chaque groupe de batteries peut ainsi produire la même puissance, garantissant un fonctionnement optimal et une durée de vie maximale du système. Ce système fournit des informations précises et efficaces pour la gestion des batteries. Grâce à une gestion optimisée de l'équilibrage, l'efficacité énergétique des batteries est grandement améliorée et les caractéristiques de charge optimisées. Parallèlement, la durée de vie des batteries est maximisée, assurant ainsi la stabilité, la sécurité et la fiabilité du système de stockage d'énergie.
·Système de contrôle de puissance (PCS)
Les onduleurs utilisés dans le stockage d'énergie pour les applications commerciales et industrielles présentent des fonctions relativement simples, principalement une conversion de puissance bidirectionnelle. De taille réduite, ils s'intègrent facilement aux systèmes de batteries et leur capacité est facilement extensible. Compatibles avec une très large plage de tension (150-750 volts), ils répondent aux exigences de connexion en série et en parallèle des batteries au plomb, au lithium, à flux et autres, et permettent une charge et une décharge unidirectionnelles. Ils sont également compatibles avec différents types d'onduleurs photovoltaïques.
Les onduleurs utilisés dans les centrales de stockage d'énergie présentent des plages de tension continue plus étendues, jusqu'à 1 500 volts en pleine charge. Outre leur fonction de conversion de puissance, ils doivent également assurer des fonctions de coordination avec le réseau, telles que la régulation primaire de fréquence et la gestion rapide de la production, de la consommation et du réseau. Ils offrent une meilleure adaptabilité au réseau et permettent une réponse rapide en puissance.
Système de gestion de l'énergie (EMS)
La plupart des systèmes de gestion de l'énergie (EMS) des systèmes de stockage d'énergie commerciaux et industriels n'ont pas besoin de recevoir d'instructions du réseau. Leurs fonctions sont relativement basiques : elles se limitent à la gestion locale de l'énergie, notamment à l'équilibrage des batteries, à la sécurité de fonctionnement, à une réponse ultrarapide (de l'ordre de la milliseconde) et à la gestion intégrée et au contrôle centralisé des équipements du sous-système de stockage d'énergie.
Cependant, les systèmes de stockage d'énergie à grande échelle, tels que les centrales de stockage d'énergie qui doivent être connectées au réseau, présentent des exigences plus élevées en matière de systèmes de gestion de l'énergie (EMS). Outre les fonctions de gestion de l'énergie de base, ils doivent également fournir des interfaces de gestion du réseau et des capacités de gestion de l'énergie pour les micro-réseaux. Ils doivent prendre en charge plusieurs protocoles de communication, disposer d'interfaces de répartition de puissance standard, être capables d'assurer la gestion et la surveillance de l'énergie pour des applications telles que le transfert d'énergie, les micro-réseaux et la régulation de la fréquence, et permettre la complémentarité et la surveillance de multiples systèmes tels que les sources d'énergie, les réseaux, les charges et le stockage d'énergie.
Fig. 1.Schéma de structure d'un système de stockage d'énergie commercial et industriel
Fig. 2.Diagramme de structure d'un système de stockage d'énergie à l'échelle unitaire
Exploitation et maintenance
Le stockage d'énergie commercial et industriel doit uniquement garantir une consommation d'électricité normale pour les utilisateurs, et son exploitation et sa maintenance sont relativement simples, sans nécessiter de prévisions et de planifications complexes de la production d'électricité.
Le stockage d'énergie à grande échelle nécessite une collaboration étroite avec le centre de gestion du réseau, lequel doit également réaliser de nombreuses analyses prédictives et élaborer des techniques de charge et de décharge. De ce fait, l'exploitation et la maintenance s'en trouvent complexifiées.
Rendements des investissements
Le stockage d'énergie commercial et industriel permet aux utilisateurs de réaliser des économies directes sur leurs coûts d'électricité, avec des délais de retour sur investissement courts et une bonne rentabilité.
Les systèmes de stockage d'énergie par batteries à grande échelle doivent participer en permanence aux transactions du marché de l'électricité pour générer des rendements, avec des périodes de retour sur investissement plus longues.
En résumé, le stockage d'énergie à usage commercial et industriel et le stockage d'énergie à grande échelle répondent aux besoins de différents utilisateurs finaux et fonctionnent selon des modes distincts. Ils diffèrent notamment en termes de capacité, de composants, de complexité d'exploitation et de maintenance, et de retour sur investissement. Le secteur du stockage évolue rapidement et l'on s'attend à ce que les progrès technologiques des batteries se poursuivent, offrant ainsi de nouvelles perspectives à nos vies et à nos industries.