Системи зберігання енергії на базі постійного струму
Мережі постійного струму набувають дедалі більшого значення у промисловості, оскільки вони можуть суттєво підвищити енергоефективність і сталий розвиток. Для того щоб оптимально використовувати ці переваги, мережі мають бути стабільними й надійними. Акумуляторні системи накопичення енергії відіграють у цьому ключову роль.
Виклик
Безпека постачання на All Electric Society Factory
Ми стали однією з перших компаній у Німеччині, яка обладнала свій новий завод у Бломбергу, All Electric Society Factory, мережею постійного струму, щоб скористатися всіма її перевагами. Особливу увагу було приділено безпеці постачання в поєднанні з максимальною енергоефективністю. Тому інтеграція системи акумуляторних батарей, безпосередньо підключеної до мережі постійного струму, була логічним кроком.
Однією з переваг акумуляторної системи накопичення енергії на постійному струмі є її ефективність у порівнянні зі звичайними системами на змінному струмі. Оскільки не потрібно перетворювати постійний струм (DC) на змінний (AC) і навпаки, можна уникнути втрат на перетворення. Це забезпечує ефективніше використання накопиченої енергії, максимізує доступну потужність і робить акумулятори постійного струму привабливим рішенням для мереж постійного струму.
Економічно ефективне виробництво електроенергії з використанням джерел відновлюваної енергії також відіграє важливу роль у All Electric Society Factory. Воно пропонує можливість стратегічно реорганізувати власні закупівлі енергії, щоб захистити себе від зростання цін на електроенергію та забезпечити надійність постачання. За допомогою системи акумуляторних батарей можна також купувати дешевшу електроенергію і використовувати її, коли вона потрібна.
Акумулятори гнучкі, адже можуть приймати та віддавати енергію з високою потужністю й часом відгуку у мілісекундному діапазоні. Завдяки модульній конструкції їх можна гнучко масштабувати та налаштовувати — аж до великоформатних промислових систем накопичення. Методи аналізу дають змогу здійснювати точний моніторинг і контроль вмісту енергії та продуктивності акумуляторів. Зібрані дані можуть бути використані в інтелектуальних мережах для забезпечення оптимізації подачі живлення, зберігання та використання енергії. Це не лише сприяє стабільності мережі, але й дає змогу більш ефективно інтегрувати джерела відновлюваної енергії.
Мережа постійного струму оптимізує весь енергетичний ланцюжок від генерації до розподілу та споживання. Системи накопичення енергії тут незамінні.
Тобіас Люке з Phoenix Contact Power Supplies GmbH і Роман Альберті з Voltfang GmbH
Співпраця як фактор успіху
Phoenix Contact співпрацює з компанією Voltfang
Компанія Voltfang GmbH з Аахена розробляє методи повторного використання акумуляторів електромобілів. Батареї, що відслужили свій термін, або акумулятори від перевиробництва, спроєктовані для електромобільності, зазвичай мають більшу міцність, ніж ті, що створені для стаціонарних систем. Voltfang використовує цю перевагу, роблячи ставку на повторне застосування високопродуктивних акумуляторів із високою стійкістю до циклів. Оптимізовані стратегії експлуатації та розумне управління енергоспоживанням подовжують строк служби таких акумуляторів і забезпечують ефективність для стаціонарного застосування. Система управління енергоспоживанням Voltfang у поєднанні з PLCnext Technology дає змогу реалізувати сценарії, як-от обмеження пікових навантажень, оптимізація власного споживання, динамічні тарифи та продаж гнучкості, а також оптимізувати економіку енергосистеми. Компанія з Аахена також вже багато років працює над підключенням систем зберігання акумуляторів до електромереж постійного струму. Це заклало основу для успішної співпраці.
Рішення
Від ідеї до впровадження: акумулятор доповнює All Electric Society Factory
Результатом співпраці Phoenix Contact та Voltfang стало рішення з ємністю накопичувача 300°кВт⋅год. Для цього накопичувача енергії, розташованого перед будівлею All Electric Society Factory, компанія Voltfang застосовує повторно використані акумуляторні модулі від електромобілів. Перш ніж потрапити на переробку, їм дають друге життя, продовжуючи термін роботи в стаціонарних системах. Силові модулі CHARX виконують функцію інтерфейсу між мережею постійного струму й накопичувачем енергії, забезпечуючи системну потужність 270 кВт в обох напрямках потоку енергії. Окрім елементів шафи керування, таких як клеми, компоненти безпеки, реле та плавкі вставки, використано допоміжне джерело живлення 24 В постійного струму серії Quint з ДБЖ від Phoenix Contact.
Компоненти живляться від акумулятора. Це дає системі можливість виконувати «чорний запуск» всієї мережі постійного струму, а також функцію резервного живлення в енергосистемі будівлі. Система розміщена у 20-футовому контейнері та захищена від перенапруг виробами лінійки VAL MB від Phoenix Contact. Інтеграція акумуляторних систем накопичення енергії постійного струму в керування мережею постійного струму здійснюється через платформу PLCnext Technology від Phoenix Contact. Voltfang EMS використовує спрощений алгоритм управління для регулювання параметрів заряду і розряду виключно через системну напругу ланки постійного струму. Це врівноважує коливання напруги та стабілізує мережу. Графічна характеристика, яка використовується для керування, задається акумуляторній системі накопичення енергії системою керування енергією вищого рівня залежно від сценарію керування енергією. Зазвичай система накопичення працює як стабілізатор мережі. Така архітектура забезпечує стійкий до помилок і масштабований режим роботи завдяки мінімальній комунікації між підсистемами енергомережі. У пілотному проєкті компанії створили модульну, масштабовану, сталу й ефективну систему накопичення енергії, яка завдяки високій ефективності та меншій матеріаломісткості порівняно з рішеннями змінного струму впроваджується і в інших мережах постійного струму у промислових системах.
Вироби для систем зберігання енергії на базі постійного струму
