Створення систем BESS відповідно до вимог які змінюються у світовому ринку.
Великі інсталятори систем накопичення енергії повинні орієнтуватися в широкому спектрі технологій і різних ринкових підходах при будівництві та об’єднанні різних енергетичних систем. Енді Колторп розповідає про досвід Powin Energy і Sungrow в інженерних проблеми, що виникають при створенні масштабних систем Bess.
У попередніх статтях велися дискусії з чотирма провідними компаніями розробниками проектів сонячних електростанцій і систем накопичення енергії, що базуються в Північній Америці, про те, що потрібно для реалізації проектів, про їхній досвід у цій галузі – і які технології роблять можливими їх зусилля. На цей раз ми поговорили з двома системними інсталяторами / виробниками, які постачають в цей сегмент ринку системи накопичення енергії, а також проекти на інших ключових ринках, включаючи Великобританію, материкову Європу і Австралію. Денні Лу (Danny Lu), віце-президент компанії Powin Energy зі штаб-квартирою в Орегоні, США, і доктор Чжуан Цай (Zhuang Cai), директор з досліджень і розробок компанії Hefei, компанії Sungrow зі штаб-квартирою в Китаї, поділилися своїми міркуваннями про те, що значить будувати системи зберігання енергії на літій-іонних батареях в великих масштабах.
Компанія Powin Energy – виробник і найбільший інсталятор виключно акумуляторних систем зберігання енергії (BESS), який відмовився від своєї ролі розробника в 2017 році, а компанія Sungrow буде більш відома читачам як одна з найбільших компаній в світі виробник инверторного обладнання.
«Sungrow займається силовою електронікою більше 20 років. Її президент (Can Renxian) був професором університету і бачив великий потенціал для поновлюваних джерел енергії », – говорить Цай.
На сьогоднішній день компанія Sungrow поставила на світовий ринок більше 100 ГВт фотоелектричних інверторів. З моменту першого оголошення про створення спільного підприємства (JV) з південнокорейським виробником акумуляторів Samsung SDI зі створення і постачання систем накопичення енергії в Китаї з обсягом інвестицій близько 20 мільйонів доларів США, компанія JV по системам зберігання енергії швидко прискорила свою діяльність. По виходу компанії JV на світовий рівень, його інвестиції складуть 170 млн доларів США. За даними Sungrow, компанія JV вже встановила понад 900 систем Bess різного масштабу і призначення.
За словами Цая, досвід компанії в області сонячної енергетики зіграв важливу роль в переході на системи накопичення енергії.
“З технічної точки зору, ми використовували ту ж саму платформу: ми почали з фотоелектричних інверторів, [в BESS], ми зосередилися на технології перетворення енергії (PCS).” Таким чином, оскільки PCS є двонаправленим, накопичувач енергії може бути `буфером енергії `. Це не генератор, це також не споживання навантаження: він може грати різні ролі в різних рішеннях. З цієї причини ми досягаємо багатьох застосувань, таких як частотне регулювання, цінової арбітраж, компенсація пікових навантажень і гібридні режими СЕС плюс система Bess “, – говорить Цай.
Обладнання PCS розроблялося на тій же платформі, що і інвертори “, – говорить Цай, при цьому робота над проектами в сонячній енергетиці та забезпечила сильний рівень розуміння того, як перейти від” инверторной до перетворювальної технології “. Найбільша різниця, звичайно, полягає в тому, що сонячні інвертори перетворять тільки в одному напрямку з постійного струму на змінний, тоді як системи BESS енергії працюють в двох напрямках, споживаючи енергію з мережі, а також видаючи накопичену енергію. Хоча ця «дуже специфічна характеристика» дозволяє системам накопичення енергії виконувати різні ролі в забезпеченні гнучкості електромережі, реалізують нові і більш складні інженерні завдання.
«Різні програми також будуть мати різні стратегії управління, тому ми повинні розробити стратегію диспетчеризації в області сонячних електростанцій, а також в частині систем зберігання енергії, щоб об’єднати обидві ці завдання разом для реалізації більш різних функцій».
Що стосується Powin Energy, то її роботи в сонячній енергетиці та партнерські відносини з відомими міжнародними компаніями допомогли компанії зайняти лідируючі позиції в області систем зберігання енергії. Раніше Powin Corporation, Powin почала свої дослідження і розробки в області великомасштабних систем зберігання енергії в 2011 році, а потім отримала чисті інвестиції від власників фотоелектричної компанії Suntech, Shun Feng Clean Energy (SFCE) в 2013 і 2014 роках.
«SFCE дійсно був свого роду інвестором серії A, – говорить віце-президент Powin Energy Денні Лу. «Вони були одними з наших перших стратегічних акціонерів, і вони надали нам капітал для зростання, оборотний капітал в той час, коли ми намагалися завершити дослідження і розробки нашої системи управління батареями (BMS). Таким чином, ми дійсно використовували ці кошти для комерціалізації нашого продукту і доведення його до рівня, коли ми могли б реалізовувати проекти комунального масштабу ».
Після цього Powin виграв проект на ранній стадії, після того як сумнозвісна витік газу в каньйоні Алісо в 2015 році в Каліфорнії привела до прискореного висновку контрактів на системи накопичення енергії, щоб допомогти комунальному підприємству Southern California Edison задовольнити потреби в потужності. За словами Денні Лу, фінансування SFCE означало, що Powin Energy змогла забезпечити безпеку і побудувати в Ірвіні (штат Каліфорнія) свій об’єкт потужністю 2 МВт / 9 МВт-год, удостоєний нагороди.
Незважаючи на те, що це був не найбільший проект серед цих нагород, Лу каже, що весь термін реалізації проекту “Ірвайн”, від початку розробки до інсталяції його, склав близько шести місяців. На сьогоднішній день компанія Powin Energy поставила або встановила близько 250 МВт / год систем BESS і, за прогнозами, до 2021 року перевищить 1 ГВт / год установок і поставок, згідно з прогнозами, зробленими на початку цього року.
Партнерство та адаптація технологій
Налагодження міжнародних партнерських відносин залишається ключовим елементом стратегії Powin. Незважаючи на те, що SFCE зберігає частку, вона відійшла на другий план, і Лу каже, що Powin також має угоду з GCL, узгоджене в листопаді 2019 року, про розширення охоплення продажів на ринках комунальних послуг Південно-Східної Азії, Південної Кореї та Австралії .
Існує також зв’язок Powin Energy з одним з найбільших світових виробників літій-іонних акумуляторів Contemporary Amperex Technology Limited (CATL). Powin і CATL уклали генеральну угоду про постачання 1,85 ГВт на три роки. Лу каже, що це дало Powin як фіксовані ціни на АКБ осередки, так і гарантовану поставку осередків АКБ до 2022 року.
Частково це пов’язано з розробкою компанією CATL акумуляторних осередків на 280 ампер-годин спеціально для стаціонарних систем зберігання енергії, в той час як інші вибрали технології хімічного на основі літій-фосфатних АКБ. Багато було написано про переваги і недоліки технології літію-залізо фосфату (LFP) в порівнянні з нікель-марганцево-кобальтом (NMC) для використання в системах зберігання енергії.
Хоча існує думка, що технологія LFP «безпечніше», ніж NMC, маючи більш високу стійкість до теплового розгону, Sungrow-Samsung SDI, проте, використовує акумуляторні елементи Samsung SDI, які пройшли сувору сертифікацію випробувань UL9540 для безпечної установки стаціонарних системах зберігання енергії . Фактично, корейський виробник був першим в галузі, хто пройшов це випробування. За словами керівника відділу досліджень і розробок, Sungrow «вже дуже багато вклала» в технології забезпечення безпеки роботи систем накопичення енергії.
«Наприклад, у нас є суматор постійного струму між батареями, а також PCS інвертор BESS системи. Отже, всередині суматора у нас є автоматичні вимикачі і запобіжники на випадок короткого замикання », – каже Цай, додаючи, що« інші ступені захисту були розроблені в конструкції “для систем Sungrow-Samsung SDI, які також пройшли тести UL9540.
«Ми повинні перевірити повний опір заземлення в різних точках обладнання, а також спроектувати управління температурним режимом роботи обладнання. Крім того, ми розробляємо власне програмне забезпечення: наприклад, якщо у вас стався збій зв’язку, це не має значення, тому що ми можемо автоматично знизити номінальну потужність PCS, щоб уникнути зарядки і розрядки з дуже високою швидкістю і тим самим уникнути так званого теплового розгону АКБ “.
Що стосується стратегії, Цай каже, що компанія може гнучко працювати з батареями різного хімічного складу і в минулому також виконувала проекти з використанням свинцево-кислотних та проточних окислювально-відновних батарей. За словами Цая, і LFP, і NMC, ймовірно, займуть більшу частку ринку систем зберігання енергії в майбутньому.
Sungrow недавно працював з Samsung SDI і CATL як постачальники осередків АКБ в одному зі своїх «ключових» проектів системної інтеграції BESS: проектом Minety потужністю 100 МВт в Великобританії, який розділений на дві площадки по 50 МВт в безпосередній близькості один від одного. Проект був запущений в кінці 2019 року і може бути ен ще на 50 МВт. За словами Цая, такі проекти дуже складні. Робота над ним зажадала взаємодії з декількома зацікавленими сторонами, включаючи оператора передачі National Grid і оператора розподілу мереж Eclipse Power Networks, в який інвестували China Huaneng Group і китайський державний фонд CNIC.