Με τη συνεχή αύξηση του ποσοστού της πτητικής νέας ενέργειας όπως η αιολική ενέργεια και τα φωτοβολταϊκά στο ηλεκτρικό δίκτυο, η ικανότητα ρύθμισης συχνότητας της παραδοσιακής παραγωγής θερμικής ενέργειας είναι σταδιακά σε θέση να ανταποκριθεί στις απαιτήσεις σταθερότητας του ηλεκτρικού δικτύου. Τα δοχεία αποθήκευσης ενέργειας έχουν γίνει η "νέα αγάπη" της αγοράς βοηθητικών υπηρεσιών ηλεκτρικής ενέργειας με ταχύτητα απόκρισης χιλιοστών του δευτερολέπτου, υψηλή διάρκεια ζωής του κύκλου και ευέλικτα χαρακτηριστικά ανάπτυξης. Διαδραματίζουν έναν αναντικατάστατο ρόλο στη ρύθμιση της πρωτογενούς συχνότητας, τη ρύθμιση της δευτεροβάθμιας συχνότητας, την πλήρωση του ξυρίσματος αιχμής και της κοιλάδας και επαναπροσδιορίζουν τον σταθερό τρόπο ελέγχου του συστήματος ισχύος.
1 απόκριση επιπέδου χιλιοστών του δευτερολέπτου: Ο "ρυθμιστής υψηλής ταχύτητας" για τη ρύθμιση της συχνότητας του δικτύου ηλεκτρικής ενέργειας
Η σταθερότητα της συχνότητας του πλέγματος (50Hz ± 0,2Hz στην Κίνα) είναι ο δείκτης πυρήνα για την ασφαλή λειτουργία του συστήματος ισχύος. Όταν το φορτίο αυξάνεται ξαφνικά ή η έξοδος της νέας ενέργειας πέφτει απότομα, η συχνότητα θα αποκλίνει αμέσως από την τυπική τιμή. Εάν δεν ρυθμιστεί εγκαίρως, μπορεί να προκαλέσει μεγάλης κλίμακας διακοπές ρεύματος. Ο χρόνος απόκρισης συχνότητας των παραδοσιακών μονάδων θερμικής ισχύος είναι συνήθως 10-30 δευτερόλεπτα, ενώ η ταχύτητα απόκρισης των δοχείων αποθήκευσης ενέργειας μπορεί να είναι τόσο χαμηλή όσο 50 χιλιοστά του δευτερολέπτου, το οποίο είναι περισσότερο από 200 φορές εκείνος των μονάδων θερμικής ισχύος. Μπορούν γρήγορα να παρεμβαίνουν στα αρχικά στάδια των διακυμάνσεων της συχνότητας και να καταστείλουν την επέκταση των αποκλίσεων.
Σε μια ρύθμιση συχνότητας, το δοχείο αποθήκευσης ενέργειας προσομοιώνει τα χαρακτηριστικά αδράνειας μιας σύγχρονης γεννήτριας μέσω του "εικονικού ελέγχου αδράνειας". Όταν ο ρυθμός αλλαγής συχνότητας του δικτύου ηλεκτρικής ενέργειας υπερβαίνει τα 0,1Hz/s, το σύστημα αποθήκευσης ενέργειας απελευθερώνει αυτόματα ή απορροφά ενεργό ισχύ. Κάθε ομάδα δοχείων αποθήκευσης ενέργειας 100MW/20MWH μπορεί να παρέχει 50MW δυνατότητας στιγμιαίας ρύθμισης, ισοδύναμη με τη συμβολή διαμόρφωσης συχνότητας δύο μονάδων θερμικής ισχύος 300MW. Το έργο δοχείου αποθήκευσης ενέργειας που υποστηρίζει ένα εκατομμύριο κιλοζητικό αιολικό πάρκο στο Jiangsu αύξησε το ποσοστό συχνοτήτων της σύνδεσης αιολικού δικτύου από 98,5% σε 99,9% μέσω μιας υπηρεσίας ρύθμισης συχνότητας, μειώνοντας τα πρόστιμα άνω των 3 εκατομμυρίων γιουάν ετησίως λόγω συχνότητας που υπερβαίνει το πρότυπο.
Δευτερεύουσα ρύθμιση συχνότητας δοκιμάζει τη συνεχή ικανότητα ρύθμισης του συστήματος αποθήκευσης ενέργειας. Τα δοχεία αποθήκευσης ενέργειας πρέπει να διατηρούν σταθερή ισχύ εξόδου εντός 1-5 λεπτών σύμφωνα με τις οδηγίες αποστολής πλέγματος για να αντισταθμίσουν τις υπολειπόμενες αποκλίσεις μετά από μια ρύθμιση συχνότητας. Το δοχείο υιοθετεί ένα υβριδικό διάλυμα αποθήκευσης ενέργειας του "φωσφορικού σιδερένιου λιθίου+υπερκαταναλωτή", το οποίο μπορεί να εξισορροπήσει την πυκνότητα ενέργειας και την πυκνότητα ισχύος: ο υπερκατοικιστής είναι υπεύθυνος για την υψηλής ισχύος αντίκτυπο στις πρώτες 10 δευτερόλεπτα και η μπαταρία λιθίου αναλαμβάνει τη συνεχή προσαρμογή, καθιστώντας τη δευτερεύουσα απόκριση συχνότητας ακρίβεια του λιθίου που έχει το διάλυμα ενέργειας.
2 Πλήρωση του ξυρίσματος και της κοιλάδας: Ο "Εμπειρογνώμονας Ενεργειακής Διαιτησίας" στην Αγορά Ηλεκτρικής Ενέργειας
Στην αγορά ηλεκτρικής ενέργειας, όπου υπάρχει σημαντική διαφορά μεταξύ των τιμών της κορυφής και της ηλεκτρικής ενέργειας της κοιλάδας, τα δοχεία αποθήκευσης ενέργειας μπορούν να παρέχουν τόσο το ξυρίσματος αιχμής όσο και την πλήρωση της κοιλάδας για το ηλεκτρικό δίκτυο, καθώς και τις σταθερές αποδόσεις για τους επενδυτές, μέσω του μοντέλου διαιτησίας της "φόρτισης και της αιχμής της κοιλάδας". Λαμβάνοντας υπόψη τη Σαγκάη, το 2024, η τιμή ηλεκτρικής ενέργειας κατά τις ώρες αιχμής (10: 00-11: 00, 14: 00-15: 00) θα φτάσει τα 1,2 γιουάν/kWh, ενώ κατά τη διάρκεια των ωρών αιχμής (0: 00-7: 00) θα είναι μόνο 0,25 γιουάν/kWh, με διαφορά τιμής σχεδόν 5 φορές. Μια ομάδα εμπορευματοκιβωτίων αποθήκευσης ενέργειας 100MWH μπορεί να ολοκληρώσει έναν κύκλο φόρτισης και εκφόρτισης την ημέρα, με ημερήσιο κέρδος περίπου 80000 γιουάν μετά την αφαίρεση των ζημιών και ένα ετήσιο κέρδος άνω των 29 εκατομμυρίων γιουάν. Η περίοδος απόσβεσης επενδύσεων μπορεί να ελεγχθεί εντός 5-6 ετών.
Απαντώντας στο φαινόμενο της "αιολικής και ηλιακής ενέργειας" που προκαλείται από την ταχεία ανάπτυξη νέας ενέργειας, τα δοχεία αποθήκευσης ενέργειας μπορούν να φορτιστούν κατά τη διάρκεια της μεσημεριανής κορυφής της φωτοβολταϊκής παραγωγής και να εκφορτωθούν κατά τη διάρκεια του βραδινού φορτίου, βελτιώνοντας τον ρυθμό απορρόφησης της καθαρής ενέργειας. Το έργο δοχείου αποθήκευσης ενέργειας 500MWH που υποστηρίζει μια φωτοβολταϊκή βάση στο GANSU μπορεί να αυξήσει την ετήσια φωτοβολταϊκή κατανάλωση κατά 120 εκατομμύρια kWh, να μειώσει το ποσοστό περικοπής από 15% σε κάτω από 5% και να παρέχει 100MW κορυφαία χωρητικότητα ξυρίσματος για το ηλεκτρικό δίκτυο, λαμβάνοντας επιχορηγήσεις αιχμής περίπου 20 εκατομμυρίων γιουάν ανά έτος.
Οι υπηρεσίες δημιουργίας αντιγράφων ασφαλείας χωρητικότητας αποτελούν μια άλλη πηγή εσόδων για δοχεία αποθήκευσης ενέργειας. Κατά τη διάρκεια των περιόδων αιχμής φορτίου του δικτύου ηλεκτρικής ενέργειας, το σύστημα αποθήκευσης ενέργειας χρησιμεύει ως εφεδρική πηγή ενέργειας για να διατηρήσει μια καυτή κατάσταση αναμονής, έτοιμη να ανταποκριθεί στις ελλείψεις τροφοδοσίας ανά πάσα στιγμή και να λάβει επιδοτήσεις βάσει της ικανότητας αντιγράφων ασφαλείας. Ένα δοχείο αποθήκευσης ενέργειας 20MWH σε ένα βιομηχανικό πάρκο στο Guangdong μπορεί να δημιουργήσει πρόσθετο ετήσιο εισόδημα 1,2 εκατομμυρίων γιουάν συμμετέχοντας στην αγορά αποθεματικών ικανοτήτων, η οποία ισοδυναμεί με μείωση κατά 0,15 γιουάν στο κόστος ηλεκτρικής ενέργειας ανά κιλοβατ.
3 Modular Cluster: Το "Elastic Corps" των Βοηθητικών Υπηρεσιών του Πλέγματος
Η αρθρωτή φύση των δοχείων αποθήκευσης ενέργειας τους επιτρέπει να σχηματίζουν γρήγορα "συστάδες ρύθμισης συχνότητας" και να προσαρμόσουν ευέλικτα την κλίμακα τους ανάλογα με τις ανάγκες του ηλεκτρικού δικτύου. Ένα ενιαίο δοχείο 20 ποδιών μπορεί να παρέχει 5-10mWh χωρητικότητας αποθήκευσης ενέργειας. Μέσω της τεχνολογίας ελέγχου συμπλέγματος, εκατοντάδες εμπορευματοκιβώτια μπορούν να σχηματίσουν έναν σταθμό παραγωγής ενέργειας GWH, ανταποκρινόμενοι στις ανάγκες ρύθμισης ισχύος μεγάλης κλίμακας του ηλεκτρικού δικτύου. Το έργο αποθήκευσης ενέργειας Vistra στο Τέξας, ΗΠΑ, αποτελείται από ένα σύστημα 1.2GWH που αποτελείται από 400 δοχεία αποθήκευσης ενέργειας. Κατά τη διάρκεια της περιόδου κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας αιχμής το καλοκαίρι του 2023, θα παρέχει υπηρεσίες ρύθμισης συχνότητας περισσότερο από 500 φορές την ημέρα, σταθεροποιώντας τη συχνότητα του τοπικού δικτύου ηλεκτρικής ενέργειας.
Ο πυρήνας της τεχνολογίας ελέγχου συμπλέγματος είναι η πλατφόρμα διαχείρισης του εικονικού σταθμού παραγωγής ενέργειας (VPP). Η πλατφόρμα συλλέγει SOC σε πραγματικό χρόνο (κατάσταση φόρτισης), ισχύ και άλλα δεδομένα κάθε εμπορευματοκιβωτίου μέσω επικοινωνίας 5G. Χρησιμοποιώντας αλγόριθμους προγνωστικού ελέγχου μοντέλου, ισορροπεί τους χρόνους φόρτισης και εκφόρτισης κάθε δοχείου κατά την ικανοποίηση των οδηγιών πλέγματος, επεκτείνοντας έτσι τη συνολική διάρκεια ζωής του συμπλέγματος κατά 10%. Στο σχέδιο συστάδων αποθήκευσης ενέργειας ενός δικτύου ηλεκτρικής ενέργειας της επαρχίας, η πλατφόρμα VPP ελέγχει τις διαφορές φόρτισης και εκφόρτισης των 100 εμπορευματοκιβωτίων εντός 5%, αποφεύγοντας την πρόωρη συνταξιοδότηση του μεμονωμένου εξοπλισμού λόγω υπερβολικής χρήσης.
Η δυνατότητα Black Start είναι η τελική εγγύηση για συστάδες δοχείων αποθήκευσης ενέργειας. Όταν υπάρχει διακοπή ρεύματος μεγάλης κλίμακας στο δίκτυο ηλεκτρικής ενέργειας, το σύμπλεγμα αποθήκευσης ενέργειας μπορεί να χρησιμεύσει ως πηγή ενέργειας μαύρης εκκίνησης για την παροχή ισχύος σε βοηθητικό εξοπλισμό σε θερμικούς σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής και υδροηλεκτρικούς σταθμούς, βοηθώντας την κύρια πηγή ενέργειας να επαναλάβει τη λειτουργία. Το σύμπλεγμα εμπορευματοκιβωτίων 100MWH ενός συγκεκριμένου σταθμού παραγωγής ενέργειας στην επαρχία Zhejiang έχει επαληθευτεί μέσω δοκιμών Black Start για την παροχή ισχύος εκκίνησης για δύο μονάδες θερμικής ισχύος 600MW εντός 30 λεπτών, μειώνοντας τον χρόνο αποκατάστασης του ηλεκτρικού ρεύματος σε λιγότερο από 2 ώρες και μειώνοντας την κατά 4 ώρες σε σύγκριση με τα παραδοσιακά σχήματα μαύρης εκκίνησης.
Η ευρεία εφαρμογή των εμπορευματοκιβωτίων αποθήκευσης ενέργειας στον τομέα των βοηθητικών υπηρεσιών του πλέγματος σηματοδοτεί τη μετατροπή του συστήματος ισχύος από την "πηγή μετά το φορτίο" σε "συντονισμό αποθήκευσης πλέγματος προέλευσης". Αυτοί οι ευέλικτοι "ρυθμιστές ενέργειας" όχι μόνο ενισχύουν μόνο τη σταθερότητα του ηλεκτρικού δικτύου και την ικανότητα να απορροφούν νέα ενέργεια, αλλά και να αποκτήσουν σημαντικά οφέλη μέσω της συμμετοχής στην αγορά ηλεκτρικής ενέργειας, σχηματίζοντας ένα μοντέλο Win-Win "Social Benefits+Economic Benefits", παρέχοντας βασική υποστήριξη για την κατασκευή νέων συστημάτων ενέργειας.