Декарбонізація за допомогою рішень для накопичення енергії
Перехід на відновлювані джерела енергії визнано важливим кроком у процесі декарбонізації. Однак відновлювані джерела не забезпечують такого безперервного постачання енергії, як викопні джерела. Тому для успішного переходу ми маємо подолати проблеми балансування попиту й пропозиції. Коли енергія надходить з відновлюваних джерел, піки й мінімуми у виробництві енергії сильно відрізняються від схеми споживання.
Рішення для накопичення енергії — підтримка відновлюваних джерел енергії
Щоб перекрити розрив між різними рівнями постачання й попиту на енергію в певні моменти дня, потрібне накопичення енергії. Наприклад, опівдні виробництво сонячної енергії сягає піку, а вночі воно не відбувається. Крива споживання енергії може бути діаметрально протилежною: піковий попит виникає ввечері та рано вранці, тоді як опівдні попит низький.
Розуміння того, що накопичення енергії є ключовим фактором для досягнення узгодження між постачанням і споживанням, є невеликим кроком до усвідомлення його значення для досягнення наших кліматичних цілей. Для належної декарбонізації суспільству важливо зробити гігантський крок у впровадженні накопичення енергії в багатогігаватному масштабі. Тільки цей обсяг накопичення здатний забезпечити достатньо надійне енергопостачання на основі відновлюваних джерел, що не поступається за стабільністю традиційному енергопостачанню на основі викопного палива.
Як забезпечити стабільне й надійне постачання до мережі при інтеграції відновлюваних джерел енергії
Компанія Danfoss Drives прагне підтримувати зелений перехід. Одним з основних викликів для наших клієнтів є керування інтеграцією різних джерел енергії та систем накопичення в єдину мережу. Це може призвести до виникнення проблем із якістю електроенергії та нестабільністю мережі. Саме тому компанія Danfoss Drives пропонує ефективні перетворювачі потужності для усунення неузгодженості й забезпечення стабільного й надійного живлення від мережі.
Технологія Danfoss — це перевірений засіб забезпечення стабільного постачання електроенергії та рішень, придатних для мережі. Ми постачаємо широкий асортимент продукції для підтримки вашої пропозиції рішень накопичення енергії. Компанія Danfoss пропонує рішення для перетворення енергії з неймовірною енергоефективністю, розроблені спеціально для рішень із накопичення енергії.
Завдяки низькому спотворенню гармонік, регульованому коефіцієнту потужності й іншим адаптованим до мережі функціям рішення Danfoss забезпечують конкурентоспроможність і відповідність мережі електропостачання. Завдяки багаторічному досвіду перетворення енергії для рішень із накопичення енергії в поєднанні з провідними позиціями у світі Danfoss є ідеальним партнером для інвестування в технології накопичення енергії.
Хочете дізнатися більше про те, як рішення Danfoss для перетворення енергії можуть допомогти вам забезпечити стабільність мережі й відповідність вимогам, водночас зменшуючи капітальні витрати?
Підтримка електромережі
За лічильником і перед лічильником
На традиційному енергетичному ринку мережа електроенергії складається з двох учасників. Перший учасник є єдиним власником і оператором електростанції та мережі передачі.
Другим учасником є споживач, підприємство або власник будинку, який є власником місцевої мікромережі у власних приміщеннях.
Вони розділені між собою лічильником енергії. Перед лічильником (FTM) розташовані генератор і передавач. За лічильником (BTM) перебуває споживач.
Однак енергетичний ринок стрімко змінюєтсья з 1990-х років, і сьогодні в багатьох країнах функціонує дерегульований енергетичний ринок.
На дерегульованому ринку окремі компанії володіють мережами виробництва й передачі енергії відповідно. FTM поділяється на дві групи учасників: оператор мережі, який має монополію на інфраструктуру передачі, та генератори енергії, які працюють на вільному ринку.
Як накопичення енергії підтримує процвітання й енергетичну безпеку
Ми пояснили, чому накопичення енергії важливе для перетворення відновлюваних джерел енергії на панівне джерело електроенергії: Накопичення енергії усуває нерівномірність між постачанням енергії та попитом у різний час доби.
Але накопичення енергії не лише підтримує екологічно стійке енергопостачання для декарбонізації. Накопичення енергії також сприяє сучасному безтурботному способу життя завдяки зручності, яку дає мобільність, виражена у вигляді електричних вантажівок, електричних суден, аксесуарів, як-от ноутбуки з живленням від акумуляторів, та особистих засобів пересування, як-от електричні автомобілі й велосипеди. Суспільство не може уявити себе без цих переваг і не буде мотивоване до декарбонізації, якщо вони стануть недоступними.
Без накопичення неможливо підтримувати процвітання й енергетичну безпеку в суспільстві. Без накопичення наша єдина альтернатива — електроенергія на викопному паливі, як-от газогенерація та транспортні засоби на бензині. Суспільству вже давно відомо, що енергопостачання на основі викопного палива вимагає імпорту через кордони, що залишає країни вразливими до ризиків енергетичної безпеки. Аналогічно, енергопостачання на основі викопного палива не підтримує декарбонізацію, необхідну для протидії кліматичним змінам, не відмовляючись при цьому від безтурботного й комфортного способу життя.
Як накопичення енергії підтримує якість, кількість і надійність електроенергії
Забезпечуючи гнучкі, надійні й екологічні енергетичні рішення, накопичення енергії відіграє вирішальну роль у забезпеченні переходу до більш сталої, стійкої та ефективної енергетичної системи. Накопичення енергії підвищує гнучкість, надійність і якість електромережі:
Гнучкість у постачанні електроенергії, тобто у разі відключення або іншої незапланованої події ми можемо швидко перейти на альтернативне джерело енергії.
Завдяки підвищеній надійності в розподілених мережах електроенергія завжди доступна для критично важливої інфраструктури, як-от лікарень або підприємств водопостачання.
Підвищена якість електроенергії для чистої мережі без спотворень і перешкод.
Пам'ятайте про якість напруги для стабільної мережі
Ми використовуємо накопичення енергії, щоб перекрити розрив між переривчастим виробництвом енергії та споживанням. Однак під час впровадження накопичення енергії недостатньо встановити достатню кількість енергії. Висока якість електроенергії також має важливе значення для забезпечення стабільності й ефективності розподіленої мережі як для відстеження мережі, так і для її формування. Щоб забезпечити прийнятну якість напруги, усі сторони в мережі відновлюваних джерел енергії мають розподіляти тягар. Цей тягар зазвичай поділяється використанням коду мережі у великій енергетичній системі, або так званих національних мережах. Компанія Danfoss підтримує стабільність і гнучкість мережі, пропонуючи як режими керування за мережевими кодами, так і режими керування формуванням мережі.
Для менших мереж або спеціально створених острівних мереж потрібно дотримуватися тих самих принципів. У мережі має бути прийнятна якість напруги, достатній струм короткого замикання, прийнятні рівні гармонік і надгармонічних компонентів. Крім того, контролери в мережі не мають створювати нестабільності. Деякі фактори, які сприяють хорошій якості електроенергії:
Забезпечте дотримання вимог щодо гармонічного спотворення з точки зору рівнів загального гармонічного спотворення (THD), надгармонік й інжекції струму в разі короткого замикання.
Переконайтеся, що система захисту від короткого замикання функціонує надійно при відключенні від основної мережі живлення. Моделювання за допомогою інструмента DigSilent Power Factory використовується для вивчення поведінки короткого замикання в системах накопичення в існуючих мережах.
Напрямки ринку й нормативно-правового регулювання тяжіють до перетворювачів потужності, здатних формувати мережу
Як акумуляторне накопичення енергії генерує потоки доходів
Розумні мережі з інтегрованим накопиченням енергії сприяють зсуву часу постачання енергії, щоб подолати переривчастий характер виробництва електроенергії з багатьох відновлюваних джерел енергії. Система накопичення енергії може забезпечити резервне живлення в разі нестачі енергії з джерела живлення, наприклад, через зниження навантаження або незаплановане вимкнення живлення.
Системи акумуляторного накопичення енергії запроваджують альтернативні джерела живлення в розподілену мережу або промислову чи морську мережу постійного струму. У випадках перевиробництва енергії гібридна система може спрямовувати надлишок до сховища. В умовах високого попиту можна задіяти ресурси сховища, щоб отримати додаткове джерело енергії;
- скоротити операційні витрати (OPEX);
- підвищити ефективність системи;
- підвищити доступність системи;
Інтелектуальна мережа
Інтелектуальні мережі з інтегрованим накопиченням енергії сприяють зсуву часу постачання енергії, щоб подолати переривчастий характер багатьох відновлюваних джерел енергії.
Дізнайтеся про це детальніше в цій анімації
Системи накопичення енергії не лише стабілізують коливання мережі, але й виконують функцію резервних джерел живлення, коли виникає дефіцит енергії або стається вимкнення живлення — як через зниження навантаження, так і через незаплановані події. Застосування систем накопичення енергії в разі ненадійного постачання або збою електроенергії забезпечує
- Максимальний час безперебійної роботи промислових процесів
- Надійну роботу життєво необхідних служб
- Безперервну роботу споживачів
У децентралізованій мережевій системі коливання постачання й споживання енергії часто призводять до піків у виробництві енергії та падіння рівнів потужності. Ці відхилення характерні для сонячної та вітрової енергії. Рішення для накопичення енергії допомагають стабілізувати ці коливання, дозволяючи мережі постійно працювати за середнього споживання енергії, яке, як правило, є нижчим за пікові рівні. Проєктувальники можуть зменшити потужність обладнання до нижчих номіналів, щоб упоратися з регулярними навантаженнями, що, у свою чергу, зменшує рівень необхідних капітальних інвестицій.
Часовий зсув перерозподіляє енергію для оптимізації витрат, зберігаючи енергію в періоди, коли витрати на енергію від мережі низькі, і виділяючи енергію із середовища накопичення, коли витрати на енергію високі. Накопичення можна поєднувати з екологічним паливом, як-от водень, електронний аміак і електронний метанол, щоб вони могли працювати на повній потужності й накопичувати надлишкову енергію в акумуляторі.
Використовуючи систему накопичення енергії в поєднанні з інтелектуальним керуванням системою, накопичену енергію можна використовувати або продавати пізніше в арбітражний спосіб, в оптимальний час, коли ціна електроенергії (або вартість) висока. Ця стратегія використання різниці цін відома як арбітраж.
Дізнайтеся, як інтелектуальна робота, зокрема накопичення енергії, забезпечує гнучке споживання енергії на Flexheat у Копенгагені, Данія.
Дізнайтеся більше про зниження пікового навантаження, зсув часу й резервне живлення: Інтелектуальне перетворення енергії для інтелектуальних мереж | Danfoss
Рішення
Рішення для накопичення енергії (ESS)
Системи накопичення енергії збирають надлишок енергії, що виробляється в періоди низького попиту або високої доступності сонячної енергії та енергії вітру (або іншого відновлюваного джерела енергії) і зберігають її для майбутнього використання. Накопичення енергії є ключовим фактором енергетичної безпеки розподілених мереж, оскільки забезпечує доступ до джерел енергії на своєчасній, стабільній та доступній основі.
Енергія може зберігатися в різних формах, зокрема у вигляді електричної енергії в акумуляторних системах накопичення енергії або конденсаторах, механічної енергії в маховиках або накопичувачах гідравлічної енергії, літій-іонних акумуляторах, теплових акумуляторах, проточних акумуляторах або накопичувачах енергії на стисненому повітрі.
Накопичену енергію можна використовувати, коли попит на електроенергію часто перевищує постачання або в пікові періоди, забезпечуючи додаткову енергію або послуги для мережі або конкретних застосувань.
Розумна мережа
Розумні мережі з інтегрованим накопиченням енергії сприяють зсуву часу постачання енергії, щоб подолати переривчастий характер багатьох відновлюваних джерел енергії. Система накопичення енергії може забезпечити резервне живлення в разі нестачі енергії з джерела живлення, наприклад, через зниження навантаження або незаплановане вимкнення живлення. Під час відключення живлення споживачі можуть протягом певного часу працювати, використовуючи накопичену енергії.
Промислове резервне джерело постійного струму
Використовуйте накопичення енергії для стабілізації електроживлення під час неочікуваних перебоїв у постачанні. Ми можемо вирішити проблему на різних рівнях застосувань BTM. У цьому прикладі промислове резервне живлення постійного струму служить для забезпечення постійного живлення певних критично важливих застосувань на підприємстві.
Системи акумуляторних батарей для накопичення енергії забезпечують такі можливості
- Підвищення гнучкості й стійкості мережі, що дає змогу краще керувати коливаннями постачання й попиту, зменшенням пікового навантаження й зсувом навантаження
- Підвищення загальної ефективності системи завдяки збиранню й використанню надлишкової енергію, яка інакше була б втрачена
- Підвищення надійності й стабільності електропостачання у вигляді резервного джерела живлення, що знижує ризик збоїв і підвищує продуктивність мережі
Таким чином, накопичення енергії надає компаніям і комунальним підприємствам конкурентні переваги:
- мінімізувати або відкласти капітальні витрати (CAPEX);
- оптимізувати розміри системи, щоб уникнути надлишкової потужності;
- відтермінувати інвестиції в інфраструктуру;
- підтримувати децентралізоване виробництво енергії;
- зменшити коливання енергоспоживання, наприклад, у сонячній та вітровій енергетиці;
- спрощувати інтеграцію відновлюваних джерел енергії в мережеву систему
Сфери використання
Розумні мережі покладаються на накопичення енергії: Сонячна й вітрова енергетика
При інтеграції технологій накопичення енергії та різних джерел енергії в розподілену мережу інтелектуальні рішення Danfoss для перетворення енергії підвищують продуктивність мережі й зменшують вимоги до капітальних інвестицій завдяки попередній сертифікації відповідності суворим кодексам систем передачі.
На цьому норвезькому поромному маршруті використовується інтелектуальне керування системами накопичення енергії та акумуляторами для оптимізації швидкого заряджання та зменшення вуглецевого сліду.
Електрифікація транспорту
Декарбонізація призведе до того, що в майбутньому ми споживатимемо значно більше електричної енергії в усіх секторах. Загалом через енергетичну інфраструктуру має протікати на 200–300 % більше енергії, і значна частка цього попиту припадає на транспортний сектор.
Незважаючи на наші амбіції щодо декарбонізації, ми маємо прийняти, що наша поточна мережева інфраструктура ще не розрахована на потреби майбутніх електромобілів і зарядних пристроїв для вантажівок. Зі зростанням попиту в пікові періоди стабільність заряджання транспортного засобу обмежується ємністю місцевого трансформатора. Щоб забезпечити стабільність, використовуйте систему накопичення енергії для підтримки мережі під час пікового попиту. Для власника мережі накопичення енергії є кращим вибором, ніж збільшення потужності ліній передачі як альтернативне рішення для пом'якшення наслідків.
Які переваги має контроль стабільності мережі для надійного й швидкого заряджання?
- Зниження або відкладення капітальних витрат (CAPEX). Завдяки активному контролю, моніторингу й підтримці мережі від локальних акумуляторних батарей ви можете досягти високої пікової потужності, яка має вирішальне значення для швидкого заряджання, не інвестуючи в інфраструктуру мережі. Для цього використовуються локальні акумуляторні батареї з функцією зниження пікових навантажень. Зниження пікового навантаження оптимізує потік енергії між вхідним джерелом живлення й місцевим накопичувачем, щоб задовольнити піки попиту, не порушуючи мережу постачання. Надлишок енергії можна накопичувати, коли попит і витрати низькі.
- Скорочення операційних витрат (OPEX). Використовуйте зелену електроенергію для заряджання акумуляторної системи накопичення енергії (BESS), яка живить систему заряджання. Коли ця зелена енергія виробляється та споживається на місцевому рівні, операційні витрати мінімізуються.
Підтримка ESS для мереж постійного струму
Мережі постійного струму мають декілька переваг над традиційними мережами змінного струму. Вони більш ефективні й у них використовується менше міді. Крім того, мережі постійного струму простіші в експлуатації, що зменшує потребу в потужності ДБЖ і дає змогу використовувати різні типи акумуляторів. Вони також мінімізують вплив збоїв, забезпечуючи стабільну роботу серверів і систем із надійним захистом. Крім того, мережі постійного струму забезпечують швидкий запуск резервних генераторів. Системи накопичення енергії (ESS), що використовують перетворювачі потужності Danfoss, розширюють вашу мережу постійного струму завдяки таким перевагам:
- зниження експлуатаційних витрат і капітальних витрат завдяки меншій кількості компонентів і меншій кількості міді;
- підвищена ефективність енергоспоживання;
- регенеративні й резервні можливості;
- можливість використання надлишкового тепла від системи із рідинним охолодженням
Модульність мереж постійного струму скорочує час монтажу та введення в експлуатацію, забезпечує гнучкість для розширення потужності й заощаджує простір. Крім того, вони гармонізують інтеграцію всіх приводів у систему постійного струму, зокрема охолоджувачів, вентиляторів і насосів, завдяки централізованому джерелу живлення AFE, що призводить до загального гармонічного спотворення (THDI) менше ніж 5 %.
Захист від короткого замикання за допомогою інструментів моделювання
Якщо до мережі постійного струму підключено велику кількість перетворювачів потужності, необхідно провести дослідження короткого замикання. Danfoss DCGuard сприяє швидкому відключенню та повній селективності між кількома мережами постійного струму, забезпечуючи напівпровідниковий захист, який виявляє та вимикає несправні постійні струми за мікросекунди. Це забезпечує стабільність мережі постійного струму, захищає навколишнє обладнання й забезпечує безперебійну роботу. Пристрій також забезпечує правильну селективність системи, запобігає стрибкам перенапруги при вимкненні струму та може підключати дві різні мережі постійного струму з різницею напруги.
DCGuard надає можливість моделювати короткі замикання й проводити дослідження селективності з можливістю розташування коротких замикань у різних точках мережі постійного струму та вивчення поведінки перетворювачів, шин і запобіжників. Моделювання надає автоматичні звіти з інформацією про схеми струму короткого замикання.
Майбутнє відновлюваної енергії: водень та інші екологічні види палива
У морських застосуваннях акумуляторне накопичення енергії ідеально підходить для живлення привода на коротких відстанях, тоді як зелене паливо (метанол, стиснений водень, рідкий водень або паливні елементи на основі аміаку) підходять для тривалих подорожей. Завдяки поєднанню цих технологій судно может ходити на більші відстані. Паливні елементи можуть забезпечувати роботу привода, але не можуть накопичувати надлишкову енергію, яку замість цього можна накопичувати в акумуляторній системі накопичення, запобігаючи марнуванню енергії. Ця інтеграція є перспективним рішенням для майбутнього судноплавної галузі.
Які переваги отримує суднобудівна галузь від систем накопичення енергії? Дізнайтеся більше в нашій публікації.
Читати статтю
Накопичення енергії для берегового постачання
Незважаючи на те, що система накопичення енергії є важливою на борту судна, вона також має велике значення для наземних застосувань, як-от берегове енергопостачання.
Берегове енергопостачання — це процес постачання електроенергії з берега на судно під час причалювання, що дає змогу вимкнути допоміжні двигуни судна та припинити горіння дизельного палива. Мета в цього одна: доставляти електроенергію з наземної електромережі на причалені судна, щоб ті не використовували дизельні генератори. Докази на користь берегового енергопостачання беззаперечні. Наприклад, коли судно під'єднано до берегового енергопостачання, загальні викиди забруднювачів може бути знижено до 98 % при використанні енергії з місцевої електромережі.
Для портів берегове енергопостачання забезпечує не лише декарбонізацію, але й усунення забруднення повітря (NOx, SOx, твердих часток) і шуму під час причалювання суден.
Які можливості для використання технологій накопичення енергії, зокрема акумуляторного накопичення енергії, існують у межах берегового постачання? Дізнайтеся більше у нашій публікації: «Декарбонізація судноплавної галузі».
Вибрані товари
Відкрийте для себе інтелектуальне перетворення потужності.
iC7-Hybrid оптимізовано для всіх застосувань перетворення енергії та має неперевершену питому потужність завдяки новій технології фільтрації.
Докладніше
Історії успіху
Новини
Компанія Danfoss Drives оголошує про придбання виробу ACE300 і виробничої групи фінської компанії Ampner Oy, щоб розширити асортимент продукції для електрифікації за допомогою спеціального силового конвертера 1500 В ПС. Продукт буде інтегровано в асортимент рішень Danfoss Drives для електрифікації з основним акцентом на інтелектуальні мережі й накопичення енергії.
Проект HySynergy у Фредерісії, Данія, вперше успішно видобув водень, що є важливою віхою в комерціалізації зеленого водню як чистого джерела енергії.