Էներգիայի պահպանման համակարգերի ցանցային համատեղելիությունը հիմնականում հարց է տալիս, թե արդյոք այս մարտկոցային համակարգերը կարող են միանալ 50-70 տարի առաջ մեր կառուցած էլեկտրական ենթակառուցվածքին, առանց ամեն ինչ շեղվելու: Էլեկտրական ցանցը նախատեսված էր մեկ ուղղությամբ՝ էլեկտրակայաններից հոսում է ձեր տուն: Պատմության ավարտը. Այժմ մենք փորձում ենք այն աշխատեցնել մարտկոցներով, որոնք լիցքավորվում, լիցքաթափվում և փոխվում են երկուսի միջև վայրկյանների ընթացքում:
Տեխնիկական սահմանումը ներառում է լարման պարամետրերը, հաճախականության արձագանքը և ներդաշնակությունը: Բայց ինչի վրա է հասնում այն, թե արդյոք պահպանման համակարգը լավ է խաղում ցանցին միացված մնացած ամեն ինչի հետ: Կարո՞ղ է այն արձագանքել ցանցի օպերատորի ազդանշաններին: Արդյո՞ք դա առաջացնում է էլեկտրական աղմուկ, որը պտտեցնում է այլ սարքավորումները: Արդյո՞ք այն կայուն կմնա, երբ ցանցի պայմանները փոխվեն:
Ինչու է արագությունը ավելի կարևոր, քան հզորությունը
Մարդկանց մեծամասնությունը կենտրոնանում է այն բանի վրա, թե որքան էներգիա կարող է կուտակել մարտկոցը: Դա մեգավատ-ժամ է (ՄՎտժ): Սակայն ցանցի համատեղելիության համար նույնքան կարևոր է հզորության գնահատականը մեգավատներով (ՄՎտ) և որքան արագ այն կարող է արձագանքել:
Հարավային Ավստրալիայում գտնվող Hornsdale Power Reserve-ը ցույց տվեց մի կարևոր բան - իրենց 100 ՄՎտ/129 ՄՎտ/ժ Tesla մարտկոցի տեղադրումը կարող է զրոյից մինչև լրիվ հզորություն հասնել 140 միլիվայրկյանում: Ավանդական գազաբեկորային կայաններին անհրաժեշտ է 10-15 րոպե, որպեսզի գործարկվեն և հասնեն լիարժեք արդյունքի: Այդ տարբերությունը հսկայական է, երբ փորձում եք կայուն պահել ցանցի հաճախականությունը: Հաճախականությունը Ավստրալիայում պետք է մնա 49,9-ից մինչև 50,1 Հց (կամ Հյուսիսային Ամերիկայում 59,9-60,1 Հց), և այդ միջակայքից դուրս շեղումները կարող են վնասել սարքավորումները կամ առաջացնել կասկադային խափանումներ: Teslamag.de-ի տվյալները ցույց են տվել, որ այս մարտկոցը արձագանքում է Հարավային Ավստրալիայում ածխի գործարանի ճամփորդությանը ավելի արագ, քան ցանցի ցանկացած այլ ռեսուրս:
Հաճախականության խնդիրը, որը ոչ ոք չի պլանավորել
Ցանցերն աշխատում են փոփոխական հոսանքի վրա, որը տատանվում է որոշակի հաճախականությամբ: Հյուսիսային Ամերիկայում այն 60 Հց է, շատ այլ վայրերում՝ 50 Հց: Երբ արտադրությունը և բեռը հավասարակշռված են, հաճախականությունը մնում է կայուն: Երբ տեղի է ունենում արտադրության անսպասելի կորուստ - էլեկտրակայանը միանում է անցանց - հաճախականությունը նվազում է: Ավանդական ցանցերը դա լուծում էին պտտվող պաշարներով, հիմնականում էլեկտրակայանները, որոնք աշխատում էին հզորությունից ցածր, որոնք կարող էին արագ աճել:
Մարտկոցները փոխեցին հավասարումը: Նրանք կարող են էներգիա ներարկել գրեթե ակնթարթորեն, բայց կարող են նաև նույնքան արագ արտահոսել, եթե պատշաճ կերպով չվերահսկվեն: Սա ստեղծում է համատեղելիության նոր մարտահրավերներ, քանի որ ցանցի կառավարման համակարգերը մշակվել են սովորական արտադրության ավելի դանդաղ արձագանքման բնութագրերի շուրջ:
Ստանդարտներ, որոնք չեն կարող պահպանել
IEEE 1547-ը ԱՄՆ-ում բաշխված էներգետիկ ռեսուրսների միացման հիմնական ստանդարտն է: 2018-ի թարմացումը պետք է շտկեր 2003-ի տարբերակի հետ կապված խնդիրները, որը գրվել էր նախքան-մեծածավալ մարտկոցի պահեստի առկայությունը: Բայց նույնիսկ 2018 ստանդարտը չի ներառում այն ամենը, ինչ պետք է անեն պահեստավորման համակարգերը:
Կալիֆոռնիան 2024 թվականի սկզբին հասավ 10,000 ՄՎտ տեղադրված մարտկոցի հզորության՝ համաձայն Կալիֆորնիայի անկախ համակարգի օպերատորի տվյալների, որոնք հասանելի են caiso.com կայքում: Այդ կայանքներից շատերը լիթիումի երկաթի ֆոսֆատ (LiFePO4) քիմիական են՝ էներգիայի խտությամբ մոտ 90-120 Վտժ/կգ: Ավելի ցածր, քան 150-200 Վտ/ժ/կգ, որը դուք ստանում եք NMC մարտկոցներով, բայց ավելի կայուն բարձր ջերմաստիճաններում և ավելի լավ ցիկլի կյանք ցանցային կիրառությունների համար:
Խնդիրն այն է, որ յուրաքանչյուր կոմունալ ընկերություն ավելացրել է իր պահանջները IEEE 1547-ի վրա: Hawaiian Electric-ն ունի կանոնների մեկ փաթեթ: PG&E-ն տարբեր են: Այն, ինչ աշխատում է Կալիֆորնիայում մարտկոցի տեղադրման համար, կարող է չհամապատասխանել Տեխասի կամ Նյու Յորքի պահանջներին: Չկա իրական ստանդարտացում, որն ավելի թանկ է դարձնում պահեստավորման ծավալը, քան անհրաժեշտ է:
Ինվերտորներն իրական խցան են
Ինվերտորն այն է, որտեղ մշտական մարտկոցի հզորությունը վերածվում է AC ցանցի հոսանքի: Դա նաև համատեղելիության խցանման կետն է: Ժամանակակից ցանցի-կապված ինվերտորները պետք է կատարեն լարման կարգավորում, ռեակտիվ էներգիայի աջակցություն, հաճախականության արձագանք և հաղորդակցվեն ցանցի օպերատորների հետ՝ օգտագործելով DNP3 կամ Modbus արձանագրությունները: Որոշ ինվերտորներ կարող են այս ամենը լավ անել: Մյուսները չեն կարող։
Երբ դուք ունեք մի քանի պահեստավորման համակարգեր նույն բաշխման սխեմայի վրա, դրանց ինվերտորները կարող են պայքարել միմյանց հետ: Մի համակարգ փորձում է բարձրացնել լարումը, մյուսը՝ իջեցնել: Սա ստեղծում է տատանումներ, որոնք կարող են վնասել սարքավորումները կամ անջատել պաշտպանիչ ռելեները: Բազմաթիվ ինվերտորների համակարգումը պահանջում է կառավարման բարդ համակարգեր, որոնք կոմունալ ծառայություններից շատերը դեռ չունեն:
Իրական նախագծեր, իրական խնդիրներ
Կալիֆոռնիայում գտնվող Moss Landing Energy Storage Facility-ը ներկայումս մարտկոցների ամենամեծ տեղակայանքներից մեկն է աշխարհում - 3000 ՄՎտ՝ համաձայն pge.com-ի Pacific Gas & Electric-ի փաստաթղթերի: Այն կարող է մեկ վայրկյանում անցնել լրիվ լիցքավորումից լրիվ լիցքաթափման, ինչը արժեքավոր է դարձնում հաճախականության կարգավորման և առավելագույն պահանջարկի կառավարման համար:
Բայց համատեղելիությունը ավտոմատ չէր: PG&E-ն ստիպված էր արդիականացնել փոխկապակցման կետում տրանսֆորմատորները և պաշտպանիչ սարքավորումները: Նրանց անհրաժեշտ էին նոր կառավարման համակարգեր՝ մարտկոցը այլ սերնդի ռեսուրսների հետ համակարգելու համար: Ծրագրի հաստատումից մինչև գործարկումը տևեց երեք տարի, և այդ ժամանակի զգալի մասը ծախսվեց ցանցերի ինտեգրման ուսումնասիրությունների և ենթակառուցվածքների արդիականացման վրա:
Ավելի փոքր բաշխված պահեստավորման կայանքները տարբեր մարտահրավերների են հանդիպում: Բնակելի և առևտրային համակարգերը պետք է համապատասխանեն UL 9540 և UL 1973 անվտանգության ստանդարտներին: Նրանք պետք է համապատասխանեն տեղական էլեկտրական կոդերին, որոնք խիստ տարբերվում են իրավասությունների միջև: Որոշ վայրեր պահանջում են արագ անջատման հնարավորություններ: Մյուսները պահանջում են հատուկ անջատիչ անջատիչներ կամ հրդեհաշիջման համակարգեր:
Համատեղելիության արժեքը
Փոխկապակցման պահանջների բավարարումը 15-20%-ով ավելացնում է պահեստավորման համակարգի տեղադրված արժեքին: Դա ներառում է հատուկ պաշտպանական սարքավորումներ, կապի սարքավորումներ, էներգիայի որակի ուսումնասիրություններ և կոմունալ փոխկապակցման վճարներ: Փոքր նախագծերի համար այս ծախսերը կարող են ամբողջությամբ սպանել տնտեսությունը: 500 կՎտժ առևտրային պահեստավորման համակարգը կարող է իմաստալից լինել պահանջարկի գանձումը նվազեցնելու համար, բայց ոչ, եթե դուք պետք է լրացուցիչ $50,000 ծախսեք փոխկապակցման պահանջների վրա:
Գերմանիան VDE-ի միջոցով ունի տարբեր ստանդարտներ, որոնք չեն համապատասխանում IEEE պահանջներին: Հյուսիսամերիկյան շուկայի համար նախատեսված սարքավորումները հաճախ ապարատային փոփոխությունների կարիք ունեն Եվրոպայում աշխատելու համար: Սա մասնատում է շուկան և կանխում մասշտաբի զանգվածային արտադրության տնտեսությունները, որոնք նվազեցնում են արևային վահանակների ծախսերը:
Ինչ է տեղի ունենում, երբ մարտկոցները ծերանում են
Լիթիումի մարտկոցները քայքայվում են: Հզորությունը թուլանում է, ներքին դիմադրությունը մեծանում է, և կատարումը նվազում է ժամանակի ընթացքում: Մարտկոցային համակարգ, որը բավարարում էր ցանցի բոլոր պահանջները, երբ նորը կարող է դժվարանալ 5-7 տարվա ծանր հեծանիվ վարելուց հետո:
Ցանցային կոդերն իրականում չեն հաշվի առնում այս դեգրադացումը: Համակարգը պետք է համապատասխանի իր սպասվող 10-15 տարվա կյանքի ընթացքում: Կառավարման համակարգերը պետք է հարմարվեն մարտկոցի բնութագրերի փոփոխությանը: Որոշ վաղ պահեստավորման տեղակայանքներ բախվում են խնդիրների, երբ քայքայված մարտկոցները չեն կարող ապահովել արձագանքման ժամանակները կամ էներգիայի մակարդակները, որոնք սկզբում խոստացել էին ցանցի օպերատորներին:
Չկա ստանդարտ մոտեցում այս խնդրի լուծման համար: Ծրագրի որոշ մշակողներ սկզբում չափից ավելի են մեծացնում իրենց համակարգերը՝ պլանավորելով դեգրադացիան: Մյուսները օգտագործում են մարտկոցների կառավարման բարդ համակարգեր, որոնք կարգավորում են գործառնական պարամետրերը մարտկոցների տարիքին զուգընթաց: Բայց սա ավելացնում է բարդություն և ծախս, որը չկար վաղ նախագծերի մոդելներում:
Վերականգնվող էներգիայի ինտեգրման մարտահրավեր
Վերականգնվող էներգիայի բարձր ներթափանցումը ստեղծում է զառիթափ թեքահարթակներ, որոնք պահեստավորման համար անհրաժեշտ է: Երբ երեկոյան արևային արտադրությունը խափանում է, մարտկոցները լիցքաթափվում են՝ բացը լրացնելու համար: Երբ գիշերվա ընթացքում հանկարծակի քամին ուժեղանում է, մարտկոցները լիցքավորվում են, որպեսզի կլանեն ավելորդ արտադրությունը:
Հազարավոր անհատական պահեստավորման համակարգերում դա համակարգելը վերահսկման խնդիր է, որը ցանցերը նախկինում չեն հանդիպել: Ձեզ անհրաժեշտ է իրական ժամանակի մոնիտորինգ, արագ հաղորդակցություն և ալգորիթմներ, որոնք կարող են օպտիմալացնել բաշխված ռեսուրսների տարածումը: Որոշ շրջաններ կառուցում են այդ հնարավորությունները: Մյուսները դեռևս աշխատում են 1980-ականների կառավարման համակարգերով, որոնք հազիվ են կառավարում սովորական արտադրությունը, էլ չենք խոսում հազարավոր մարտկոցների մասին, որոնք կարող են փոխել իրենց թողունակությունը միլիվայրկյանների ընթացքում:
Ենթակառուցվածքը, որը ոչ ոք չի ցանկանում ֆինանսավորել
Պահպանման ջատագովները խոսում են վերականգնվող էներգիայի հնարավորություն ընձեռող մարտկոցների մասին: Դա ճիշտ է միայն այն դեպքում, եթե ցանցի ենթակառուցվածքը կարող է կարգավորել էլեկտրաէներգիայի երկկողմանի հոսքը: Շատ տեղերում դա չի կարող: Բաշխիչ տրանսֆորմատորները նախագծվել են միակողմանի-հոսքի համար: Պաշտպանության սխեմաները ենթադրում են, որ անսարքության հոսանքը գալիս է փոխանցման համակարգից, ոչ թե բաշխիչ ցանցի մարտկոցներից:
Այս ենթակառուցվածքի արդիականացումը միլիարդներ արժե: Կոմունալ ծառայությունները չեն ցանկանում գումար ծախսել արդիականացման վրա, որոնք կարող են չվճարել տասնամյակների ընթացքում: Կարգավորողները պայքարում են հաստատելու ենթակառուցվածքների տոկոսադրույքների բարձրացումը, որը հաճախորդները ուղղակիորեն չեն տեսնում: Այսպիսով, համատեղելիության սահմանափակումները պահպանվում են, քանի որ հիմքը այնտեղ չէ, որպեսզի աջակցի այն, ինչ կարող են անել պահեստավորման համակարգերը:
Այնտեղ, որտեղ բաները կանգնած են
Ավստրալիան և Կալիֆոռնիան ավելին են իմացել ցանցային-մասշտաբային պահեստավորման ինտեգրման մասին, քան որևէ այլ տեղ: Նրանց մեծ տեղակայումները բացահայտեցին խնդիրներ, որոնք ակնհայտ չէին պիլոտային ծրագրերում: Նրանք մշակել են ավելի լավ ստանդարտներ, կատարելագործված կառավարման համակարգեր և վերապատրաստված կոմունալ ծառայությունների աշխատակիցներ, ովքեր հասկանում են, թե ինչպես աշխատեցնել զգալի պահեստային հզորությամբ ցանցերը:
Բայց չկա համընդհանուր խաղագիրք: Այն, ինչ աշխատում է Հարավային Ավստրալիայում իր մեկուսացված ցանցով, կարող է չկիրառվել Տեխասին՝ իր հսկայական փոխկապակցված համակարգով: Պահեստային ռեսուրսների կառավարման Կալիֆորնիայի մոտեցումը ուղղակիորեն չի թարգմանվում շուկայական տարբեր կառուցվածքներ կամ կարգավորող շրջանակներ ունեցող տարածաշրջաններ:
Էներգիայի պահպանման համակարգի ցանցային համատեղելիությունը դեռևս ընթացքի մեջ է: Տեխնոլոգիան գոյություն ունի. Ստանդարտները բարելավվում են. Փորձը կուտակվում է։ Սակայն մարտկոցները հուսալիորեն աշխատելու համար էլեկտրական ցանցերի հետ, որոնք նախատեսված չեն դրանց համար, պահանջում է ժամանակ, գումար և ինստիտուցիոնալ ուսուցում, որը հնարավոր չէ շտապել: Որոշ տարածաշրջաններ դա ավելի արագ կհասկանան, քան մյուսները, իսկ նրանք, որոնք չեն վճարում, ավելի բարձր ծախսեր կվճարեն ավելի քիչ հուսալի ցանցերի համար, քան կարող էին ունենալ: