Проектирование и постройка аккумуляторных систем накопления и хранения электрической энергии СНЭЭ.

Производство в России системы накопления электрической энергии, преимущество системы, особенности характеристики и описание СНЭ, стоимость и цена системы накопления электрической энергии (СНЭЭ, ESS), СНЭ могут выполнять функции источников бесперебойного питания (ИБП) для критически важных объектов, это хранилище данных, центры обработки данных, облачные хранения и вычисления, государственная инфраструктура, это защита компьютеров, серверов, медицинского оборудования в дата-центрах, газовых котлов, аэродромов и аэропортов. Накопители энергии важны для резервного электроснабжение критически важных объектов (больницы, промышленные предприятия), сглаживание неравномерности генерации ВИЭ, работа в изолированных сетях.Накопители обеспечивают мгновенное переключение на резервное питание при отключении сети или скачке напряжения, защитить оборудование от помех. СНЭ позволяет сохранить электроэнергию (избыток в сети или от ВИЭ) и долгосрочно отдавать её для резервного питания, сглаживания пиков нагрузки, балансировки выработки ВИЭ.

Необходимость разработки в Российской Федерации системы накопления электрической энергии (СНЭЭ) обусловлена интенсивным развитием в последние десятилетия технологий накопления энергии, которая привела к созданию накопителей энергии таких мощностей, энергоемкости, КПД и быстродействия, которые заставляют переосмыслить их место и роль в современных энергосистемах. Если традиционные типы накопителей (в основном электрохимические аккумуляторы) выполняли в электроэнергетике лишь вспомогательные функции, то современные накопители энергии претендуют на место одного из важнейших элементов энергосистем. Многие проблемы электроэнергетики, связанные с технологически обусловленной с позиций сегодняшнего дня одновременностью процессов производства и потребления электроэнергии, в ближайшем будущем могут быть решены с помощью накопителей энергии. Дополнительный импульс в развитии накопителей дает возобновляемая энергетика. Использование накопителей для согласования во времени стохастических графиков потребления и генерации значительно повышает эффективность возобновляемой энергетики. Основные типы накопителей энергии, которые достигли наибольших и наилучших характеристик, — это накопители на базе литий-ионных и подобных им аккумуляторных батарей большой емкости, суперконденсаторы и электромеханические накопители. В энергосистемах традиционного типа задачи управления активной мощностью решают исключительно с помощью генераторных агрегатов путем регулирования расхода энергоносителя. Накопители энергии в составе энергосистемы позволяют поддерживать баланс активной мощности, участвуя в энергообмене с энергосистемой, регулируя в течение суток выработку и потребление электроэнергии, причем они могут быть установлены в любой точке энергосистемы, там, где в них есть потребность. Кроме управления активной мощностью они одновременно способны выполнять функции регулирования напряжения в точке подключения, функции активного фильтра высших гармоник напряжения и тока, а также решать проблему симметрирования трехфазной электрической сети.

СНЭЭ может быть предназначена для снижения потребления органического топлива, когда она выполняет приложение резервирования функции первичного регулирования частоты сети. Особо важные аспекты применения СНЭЭ для этой цепи (экономические, экологические, управление ресурсами и др.) возложены на проектировщика локальной энергосистемы. Для их оценки проектировщик должен оценить затраты на инвестирование (капитальные затраты) и эксплуатационные затраты (операционные затраты), включая изменение рабочих характеристик на протяжении срока службы СНЭЭ, а также ожидаемую экономию средств, которой можно достигнуть, не инвестируя в другие объекты (передача, распределение, генерация электроэнергии) и не неся соответствующих эксплуатационных затрат. СНЭЭ способна уменьшить резкие колебания мощности от ВИЭ за счет поглощения или выдачи мощности в требуемые моменты времени, определяемые системой управления. Режим снижения активной мощности в зависимости от уровня напряжения может обеспечить предотвращение отключения СНЭЭ от электрической сети. СНЭЭ также может устранить просадку напряжения в ТПН за счет выдачи активной мощности в сеть в течение нескольких десятков секунд, тем самым предотвращая ухудшение качества напряжения. В рамках этого приложения рассматривают только способность СНЭЭ обеспечить потребителей достаточной мощностью на время отсутствия напряжения сети длительностью, к примеру, не более 10 мин.

СНЭЭ предназначены для работы в составе Единой энергетической системы России и технологически изолированных территориальных электроэнергетических систем и относящихся к объектам диспетчеризации, на стадии технологического проектирования могут предъявляться дополнительные требования, обеспечивающие совместимость с требованиями к объектам электроэнергетики и энергопринимающим установкам потребителей электрической энергии, функционирующим в составе Единой энергетической системы России и технологически изолированных территориальных электроэнергетических системах в соответствии с актуальными нормами и правилами, и которые должны быть согласованы с субъектом оперативно-диспетчерского управления (ОДУ) соответствующего уровня. Подсистема преобразования энергии предназначена для преобразования энергии подсистемы накопления в электрическую энергию в ТПН, обычно в отдаваемую электрическую энергию переменного тока при разряде подсистемы накопления энергии, а также энергии переменного тока, поступающей от сети в форму, подходящую для заряда подсистемы накопления. Это преобразование может быть осуществлено с помощью электрических и/или механических систем. Подсистема преобразования энергии влияет на характеристики полной мощности СНЭЭ, а также может влиять на качество электроэнергии в ТПН. Обычно подсистема преобразования подключена к подсистеме накопления и основному стыковочному выводу. С точки зрения проектирования подсистема преобразования энергии также должна включать в себя все устройства передачи энергии между стыковочным выводом и подсистемой накопления, например силовые трансформаторы, синус-фильтры или коммутационные элементы. В соответствии с назначением СНЭЭ должна быть выбрана нормированная активная входная и выходная мощность, которые должны быть обеспечены до конца срока службы. Значения нормированных активной входной и выходной мощности следует определять в основной ТПН. Они должны соответствовать значениям нормированной активной мощности при заряде и нормированной активной мощности при разряде. Подсистема накопления СНЭЭ должна быть рассчитана надлежащим образом на этапе проектирования для обеспечения требуемой нормированной энергоемкости и требуемых значений активной входной и выходной мощности в основной ТПН в течение заданного периода времени. Нормированная энергоемкость должна соответствовать значению в конце срока службы, учитывая наихудшие режимы работы (например, снижение эффективности (деградации) из-за высоких или низких рабочих температур). Продолжительность работы при выдаче нормированной активной выходной мощности должна соответствовать минимальному времени, в течение которого СНЭЭ способна непрерывно отдавать нормированную активную выходную мощность, измеряемую в основной ТПН, начиная с состояния максимальной степени заряженности (СЗ) до состояния минимальной СЗ.