L'accumulo di energia sta guadagnando popolarità come importante complemento alle fonti di energia rinnovabili. Tra i sistemi di accumulo di energia, l'accumulo di energia commerciale e industriale e l'accumulo di energia su scala industriale sono due soluzioni degne di nota emerse negli ultimi anni. Tuttavia, presentano scenari applicativi e caratteristiche tecniche diverse. Questo articolo approfondirà le differenze tra queste due tipologie di sistemi di accumulo di energia da molteplici punti di vista.
ApplicazioneScenari di icazione
L'accumulo di energia C&I viene applicato principalmente all'autoapprovvigionamento energetico di utenti commerciali e industriali, tra cui fabbriche, edifici, data center, ecc. Lo scopo è ridurre le tariffe elettriche di punta per gli utenti e migliorare l'affidabilità dell'alimentazione elettrica.
L'accumulo di energia su scala industriale viene applicato principalmente alla rete elettrica. Lo scopo è bilanciare domanda e offerta di energia, regolare la frequenza di rete e raggiungere la regolazione picco-valle. Può anche fornire capacità di riserva e altri servizi di regolazione dell'energia.
Capacità
La capacità di accumulo di energia C&I è generalmente compresa tra diverse decine e centinaia di kilowattora, a seconda principalmente della dimensione del carico dell'utente e della domanda tariffaria. La capacità dei sistemi C&I di grandissima scala generalmente non supera i 10.000 kWh.
La capacità di accumulo di energia su scala industriale varia da diversi megawattora a diverse centinaia di megawattora, in base alle dimensioni e alla domanda della rete. Per alcuni grandi progetti a livello di rete, la capacità di un singolo sito può raggiungere centinaia di megawattora.
Componenti del sistema
·Batteria
L'accumulo di energia C&I richiede tempi di risposta relativamente bassi. Considerando in modo approfondito costi, ciclo di vita, tempo di risposta e altri fattori, vengono utilizzate batterie con densità energetica come priorità. L'accumulo di energia su scala industriale utilizza batterie focalizzate sulla densità di potenza per la regolazione della frequenza.
Infatti, la maggior parte degli impianti di accumulo di energia su larga scala utilizza anche batterie che danno priorità alla densità energetica. Tuttavia, poiché devono fornire servizi ausiliari di alimentazione, i sistemi di batterie delle centrali elettriche di accumulo di energia hanno requisiti più elevati in termini di durata del ciclo e tempo di risposta. Le batterie utilizzate per la regolazione della frequenza e il backup di emergenza devono essere di tipo "power-type".
·Sistema di gestione della batteria (BMS)
I sistemi di accumulo di energia C&I di piccola e media scala possono dotare il pacco batteria di una varietà di funzioni di protezione, come sovraccarico, sovrascarica, sovracorrente, surriscaldamento, sottotemperatura, cortocircuito e limitazione di corrente. Possono anche equalizzare la tensione del pacco batteria durante il processo di carica, configurare i parametri e monitorare i dati tramite il software in background, comunicare con diversi tipi di sistemi di conversione di potenza ed eseguire una gestione intelligente dell'intero sistema di accumulo di energia.
La centrale di accumulo di energia può gestire singole batterie, pacchi batteria e stack di batterie in modo gerarchico. In base alle loro caratteristiche, è possibile calcolare e analizzare vari parametri e stati operativi delle batterie per ottenere bilanciamento, allarmi e una gestione efficace. Ciò consente a ciascun gruppo di batterie di produrre la stessa potenza, garantendo che il sistema raggiunga il miglior stato operativo e la massima durata di utilizzo. Ciò fornisce informazioni accurate ed efficaci sulla gestione delle batterie. Attraverso la gestione del bilanciamento delle batterie, l'efficienza di utilizzo dell'energia può essere notevolmente migliorata e le caratteristiche del carico ottimizzate. Allo stesso tempo, la durata delle batterie può essere massimizzata per garantire stabilità, sicurezza e affidabilità del sistema di accumulo di energia.
·Sistema di controllo della potenza (PCS)
Gli inverter utilizzati nell'accumulo di energia C&I hanno funzioni relativamente semplici, principalmente conversione di potenza bidirezionale, dimensioni ridotte e sono più facili da integrare con i sistemi di batterie. La capacità può essere ampliata in modo flessibile in base alle esigenze. Gli inverter possono adattarsi a un intervallo di tensione estremamente ampio, da 150 a 750 volt, soddisfacendo i requisiti di collegamento in serie e in parallelo di batterie al piombo, batterie al litio, batterie a flusso e altre batterie, e ottenendo carica e scarica unidirezionali. Possono anche essere compatibili con diversi tipi di inverter fotovoltaici.
Gli inverter utilizzati nelle centrali elettriche ad accumulo di energia hanno intervalli di tensione CC più ampi, fino a 1500 volt per il funzionamento a pieno carico. Oltre alla funzione di conversione di potenza di base, devono anche disporre di funzioni coordinate con la rete, come la regolazione della frequenza primaria, la rapida distribuzione sorgente-rete-carico, ecc. Hanno una maggiore adattabilità alla rete e possono garantire una risposta rapida in termini di potenza.
·Sistema di gestione dell'energia (EMS)
La maggior parte dei sistemi EMS di accumulo di energia C&I non necessita di accettare il dispacciamento di rete. Le loro funzioni sono relativamente basilari, richiedendo solo la gestione locale dell'energia, ovvero il supporto alla gestione del bilanciamento delle batterie, la garanzia della sicurezza operativa, la risposta rapida nell'ordine dei millisecondi e la gestione integrata e il controllo centralizzato delle apparecchiature del sottosistema di accumulo di energia.
Tuttavia, l'accumulo di energia su scala industriale, come le centrali elettriche di accumulo di energia che devono accettare il dispacciamento in rete, ha requisiti EMS più elevati. Oltre alle funzioni di base per la gestione dell'energia, devono anche fornire interfacce di dispacciamento in rete e capacità di gestione energetica per i sistemi di micro-reti. Devono supportare più protocolli di comunicazione, disporre di interfacce di dispacciamento standard, essere in grado di gestire e monitorare l'energia per scenari applicativi come il trasferimento di energia, le micro-reti e la regolazione della frequenza di rete, e supportare l'integrazione e il monitoraggio di più sistemi come fonti di energia, reti, carichi e accumulo di energia.
Figura 1.Diagramma della struttura del sistema di accumulo di energia commerciale e industriale
Figura 2.Diagramma della struttura del sistema di accumulo di energia su scala unitaria
Funzionamento e manutenzione
L'accumulo di energia commerciale e industriale deve solo garantire il normale utilizzo di elettricità da parte degli utenti; inoltre, il funzionamento e la manutenzione sono relativamente semplici, senza la necessità di complesse previsioni e programmazioni dell'elettricità.
L'accumulo di energia su larga scala deve collaborare strettamente con il centro di programmazione della rete, che deve anche effettuare numerose analisi predittive e sviluppare tecniche di carica e scarica. Di conseguenza, la gestione e la manutenzione risultano più complesse.
Rendimenti degli investimenti
L'accumulo di energia commerciale e industriale può far risparmiare direttamente gli utenti sui costi dell'elettricità, con brevi periodi di ammortamento e buoni risultati economici.
Per ottenere rendimenti, gli impianti di accumulo di energia tramite batterie su larga scala devono partecipare in modo continuativo alle transazioni del mercato energetico, con periodi di ammortamento più lunghi.
In sintesi, l'accumulo di energia su scala industriale e industriale (C&I) e l'accumulo di energia su scala industriale servono utenti finali diversi e hanno modalità operative diverse. Esistono differenze in termini di capacità, componenti del sistema, difficoltà di gestione e manutenzione e ritorno sull'investimento. Il settore dell'accumulo sta cambiando rapidamente e si ritiene che la tecnologia delle batterie continuerà a progredire, offrendo maggiori possibilità alle nostre vite e ai nostri settori industriali.