معرفی سیستم های ذخیره انرژی شبکه :
این یک مفهوم جدید نیست ، فناوری ذخیره سازی پمپ شده از چند دهه گذشته در دنیا وجود داشته است ، اما پیشرفتهای اخیر در فناوری ذخیره سازی باتری ها ، انرژی را مقیاس پذیر ، سرمایه ای کمتر ، کارکرد آسان تر ، قابل اطمینان تر ، قابل کنترل بهتر کرده است. تلرانسی ، با چگالی ذخیره سازی بیشتر و فشرده تر است همه اینها باعث شد بخش انتقال و توزیع برق T & D از مزایای ذخیره انرژی در چندین حوزه عملیات T & D استفاده شود. این مقاله به بررسی برخی از حوزه های اصلی عملیات T & D می پردازد ، جایی که کاربرد و مزایای سیستم های ذخیره انرژی ESS امروزه کاملاً قابل مشاهده است. ذخیره انرژی بین منابع متغیر و بارهای متغیر واسطه می کند. بدون ذخیره سازی ، تولید انرژی باید برابر با مصرف انرژی باشد. ذخیره انرژی با انتقال انرژی در طول زمان عمل می کند. انرژی تولید شده در یک زمان را می توان در زمان دیگر از طریق ذخیره سازی استفاده کرد.
تکامل تکنولوژی ذخیره انرژی :
تکنولوژی ذخیره سازی برق چیز جدیدی نیست در دهه 1780 گالوانی برق حیوانات را نشان داد و در سال 1799 ولتا باتری مدرن را اختراع کرد. در سال 1836 باتری ها در شبکه های تلگراف به کار گرفته شدند. در دهه 1880 ، باتری های سرب اسید محلول اصلی بار شبانه در سیستم های جریان مستقیم (DC) در منطقه خصوصی شهر نیویورک بودند. باتری ها برای تامین برق در دوره های پر مصرف و برای جذب برق اضافی از ژنراتورها در دوره های کم مصرف برای ذخیره سازی دوره زمانی آینده مورد استفاده قرار می گیرند. تا اواسط دهه 1980 ، ذخیره انرژی فقط برای تغییر زمان از نقطه اوج زغال سنگ برای جایگزینی گاز طبیعی در اوج استفاده می شد تا واحدهای زغال سنگ با تغییر بار سیستم در خروجی مطلوب خود باقی بمانند. این تأسیسات ذخیره سازی بزرگ انرژی ، تولید برق اضافی را در دوره های کم تقاضا و قیمت انرژی ذخیره کرده و در زمان اوج بار برای تخلیه چرخه یا کاهش واحدهای بار زغال سنگ ، آن را تخلیه می کند. این عمل نه تنها باعث تغییر زمان انرژی شد ، بلکه نیاز به ظرفیت اوج را که در غیر این صورت توسط توربین های احتراق تأمین می شود ، کاهش داد. مزایای عملیاتی و پولی این استراتژی ساخت بسیاری از تأسیسات ذخیره آب پمپ شده را توجیه کرد.از دهه 1920 تا اواسط 1980 ، بیش از 22 گیگاوات نیروگاه پمپاژ آبی در ایالات متحده آمریکا ساخته شد. سیستم ذخیره برق در مقیاس بزرگ 31 مگاوات ذخیره پمپاژ در سال 1929 در نیروگاه رودخانه راکی و نور کانتیکت بود.در اواسط دهه 1980 ، تلاش برای توسعه باتری و سایر فناوری های ذخیره سازی برای ارائه خدمات به شبکه برق قوی تر شد.تا سال 2011 ، 2.2 درصد از ذخیره برق در سراسر جهان بیشتر در مخازن می ماند.
اجزای سیستم ذخیره سازی برق :
یک سیستم ذخیره برق کامل (که می تواند به شبکه برق متصل شود یا در حالت مستقل کار کند) شامل دو زیرمجموعه اصلی است. ذخیره سازی و الکترونیک تبدیل قدرت این زیرسیستم ها با سایر اجزای تعادل گیاه که شامل سیستم های نظارت و کنترل هستند که برای حفظ سلامت و ایمنی کل سیستم ضروری هستند ، تکمیل می شوند.
کاربردها و مزایای ذخیره انرژی برق :
جدول 1. خدمات ذخیره انرژی شبکه برق تغییر زمان انرژی الکتریکی (آربیتراژ) :
تغییر زمان انرژی الکتریکی شامل خرید انرژی الکتریکی ارزان قیمت است که در دوره هایی که قیمت ها یا هزینه های ناچیز سیستم پایین است ، در اختیار سیستم ذخیره سازی قرار می گیرد تا انرژی ذخیره شده در زمان بعدی که قیمت یا هزینه زیاد است ، مورد استفاده قرار گیرد یا به فروش برسد. از طرف دیگر ، ذخیره سازی می تواند وظیفه تغییر زمان مشابهی را با ذخیره انرژی اضافی ، که در غیر این صورت از منابع تجدیدپذیر مانند باد یا فتوولتائیک (PV) محدود می شود ، انجام دهد. عملکرد سیستم ذخیره سازی در هر دو مورد مشابه است و در این بحث با آنها به جای یکدیگر رفتار می شود.
ملاحضات فنی :
محدوده اندازه سیستم ذخیره سازی هدف 1 - 500 مگاوات
محدوده مدت تخلیه ، <1 سال ساعت ، حداقل چرخه ها 250+
ذخیره سازی مورد استفاده برای انتقال زمان از انرژی از PV یا مزارع بادی کوچکتر در انتهای پایین اندازه و محدوده ذخیره سازی سیستم در بالا نشان داده شده است ، در حالی که ذخیره سازی برای آربیتراژ در برنامه های کاربردی بزرگ و یا در ارتباط با مزارع بادی بزرگتر یا گروههای باد و /یا گیاهان PV در انتهای بالای این محدوده قرار می گیرند. هم هزینه عملیاتی متغیر ذخیره سازی (غیر مرتبط با انرژی) و هم کارایی ذخیره سازی برای این سرویس اهمیت ویژه ای دارد. تغییر زمان انرژی الکتریکی شامل بسیاری از معاملات احتمالی با ارزش اقتصادی بر اساس تفاوت هزینه خرید ، ذخیره و تخلیه انرژی (هزینه تخلیه) و منفعت حاصل از تخلیه انرژی است. هرگونه افزایش هزینه عملیاتی متغیر یا کاهش کارایی ، تعداد معاملاتی را که سود آنها بیشتر از هزینه است ، کاهش می دهد. این تعداد تراکنش نسبت به هزینه تخلیه بسیار حساس است ، بنابراین افزایش متوسط ممکن است تعداد معاملات قابل اجرا را به میزان قابل توجهی کاهش دهد.
دو ویژگی عملکردی که تأثیر قابل توجهی بر هزینه عملیاتی متغیر ذخیره سازی دارند ، عبارتند از:
بازده رفت و برگشت سیستم ذخیره سازی و میزان کاهش عملکرد ذخیره سازی در هنگام استفاده می شود. علاوه بر این ، ذخیره سازی فصلی و روزانه برق را می توان به عنوان خدمات عمده در نظر گرفت. اگر تفاوت فصلی و روزانه ای وجود داشته باشد ، می تواند برای باد یا PV بسیار مفید باشد.
1.1.2 ظرفیت تامین برق :
بسته به شرایط موجود در یک سیستم تأمین برق ، ذخیره انرژی می تواند برای به تعویق انداختن و/یا کاهش نیاز به خرید ظرفیت تولید ایستگاه مرکزی جدید و/یا ظرفیت خرید در بازار عمده فروشی برق استفاده شود. بازار ظرفیت تامین برق در حال پیشرفت است. در برخی موارد ، هزینه ظرفیت تولید در قیمت عمده فروشی انرژی (به عنوان هزینه اختصاص داده شده برای واحد انرژی) لحاظ می شود. در موارد دیگر ، مکانیسم های بازار ممکن است پرداخت های مربوط به ظرفیت را مجاز کند.
مشخصات فنی : محدوده اندازه سیستم ذخیره سازی: 1 - 500 مگاوات ، هدف
محدوده مدت تخلیه: 2 - 6 ساعت ، حداقل چرخه ها/سال: 5 - 100
مشخصات عملکرد ذخیره سازی که به عنوان ظرفیت منبع استفاده می شود (با ساعات کار سالانه ، دفعات عملکرد و مدت زمان عملکرد برای هر بار استفاده) مشخص شده است. در نتیجه ، کلی سازی درباره مدت زمان تخلیه ذخیره سازی برای این سرویس چالش برانگیز است. معیار کلیدی دیگر که بر مدت زمان تخلیه این سرویس تأثیر می گذارد نحوه قیمت گذاری ظرفیت تولید است. به عنوان مثال ، اگر ظرفیت در ساعت قیمت گذاری شود ، مدت زمان ذخیره سازی انعطاف پذیر است. اگر قیمتها اقتضا می کند که منابع ظرفیت برای مدت زمان مشخص برای هر اتفاق (به عنوان مثال ، پنج ساعت) در دسترس باشد ، یا نیاز به کار در یک دوره زمانی کامل (به عنوان مثال ، 12:00 بعد از ظهر تا 5:00 بعد از ظهر) داشته باشد ، پس از تخلیه کارخانه ذخیره سازی مدت زمان باید با آن الزامات مطابقت داشته باشد.
1.2 خدمات جانبی
1.2.1 مقررات :
تنظیم یکی از خدمات جانبی است که ذخیره سازی برای آن بسیار مناسب است. مقررات شامل مدیریت جریان مبادله با سایر مناطق کنترلی است تا جریانهای مبادله برنامه ریزی شده و تغییرات لحظه ای تقاضا را در محدوده کنترل از نزدیک تطبیق دهد. دلایل اولیه برای تنظیم مقررات در سیستم قدرت حفظ فرکانس شبکه ، عملکرد کنترل تعادل توان واقعی و عملکرد کنترل اختلال است. مقررات برای آشتی دادن تفاوتهای لحظه ای ناشی از نوسانات تولید و بارها استفاده می شود. برای تعدیل این تفاوت از مقررات استفاده می شود. به مثال نشان داده شده در شکل 1 توجه کنید. خط تقاضای بار در شکل 3 نوسانات متعددی را نشان می دهد که عدم تعادل بین تولید و بار را بدون تنظیم نشان می دهد. خط ضخیم تر در نمودار ، واکنش سیستم نرم تری را پس از میرایی این نوسانات با تنظیم نشان می دهد. واحدهای تولیدی آنلاین که آماده افزایش یا کاهش قدرت در صورت نیاز هستند ، برای تنظیمات مورد استفاده قرار می گیرند و خروجی آنها زمانی افزایش می یابد که کمبود تولید لحظه ای برای تأمین مقررات وجود داشته باشد. برعکس ، خروجی منابع تنظیم کاهش می یابد تا در مواقعی که تولید مازاد بر تولید وجود دارد ، مقررات را کاهش دهد.
یک نکته مهم در این مورد این است که واحدهای بزرگ تولید بار پایه حرارتی در تنظیم ، هنگامی که توان متغیر مورد نیاز برای وظیفه تنظیم را تأمین می کنند ، دچار سایش و پارگی قابل توجهی می شوند.
شکل 1. بار سیستم بدون و با تنظیم :
دو حالت عملیاتی احتمالی برای 1 مگاوات ذخیره سازی مورد استفاده برای تنظیم و سه حالت عملیاتی احتمالی برای تولید مورد استفاده برای تنظیم در شکل 2 نشان داده شده است. نمودار سمت چپ نشان می دهد که چگونه می توان از ذخیره سازی با کارایی کمتر برای تنظیم استفاده کرد. در این حالت ، افزایش تخلیه ذخیره سازی برای افزایش تنظیمات و کاهش تخلیه برای تأمین تنظیم پایین استفاده می شود. در اصل ، نیمی از ظرفیت ذخیره سازی برای تنظیم بیشتر و نیمی دیگر از ظرفیت ذخیره سازی برای تنظیم پایین استفاده می شود (شبیه به راست ترین نمودار ، که نشان می دهد چگونه 1 مگاوات از تولید اغلب برای خدمات تنظیم استفاده می شود). در مرحله بعد ، طرح دوم را در نظر بگیرید ، که نشان می دهد چگونه می توان از 1 مگاوات ذخیره سازی کارآمد برای تأمین 2 مگاوات تنظیم - 1 مگاوات بالا و 1 مگاوات پایین - به ترتیب با استفاده از تخلیه و شارژ استفاده کرد.
شکل 2. عملیات ذخیره سازی و تولید برای تنظیم :
وقتی ذخیره سازی با شارژ تنظیم می کند ، انرژی را از شبکه جذب می کند. اپراتور ذخیره باید هزینه آن انرژی را بپردازد. این قابل توجه است - مخصوصاً برای ذخیره سازی با بازده کمتر - زیرا هزینه آن انرژی ممکن است از ارزش خدمات تنظیم کننده فراتر رود.
ملاحظات فنی: محدوده اندازه سیستم ذخیره سازی: 10 - 40 مگاوات ، هدف
محدوده مدت زمان تخلیه: 15 دقیقه تا 60 دقیقه ، حداقل چرخه ها/سال: 250 - 10000
ویژگی واکنش سریع (یعنی سرعت شیب سریع) اکثر سیستم های ذخیره سازی آن را به عنوان یک منبع تنظیم کننده ارزشمند می کند. ذخیره سازی مورد استفاده برای تنظیم باید دسترسی داشته باشد و بتواند به سیگنال خطای کنترل ناحیه (ACE) یا سیگنال کنترل تولید خودکار (AGC) در صورت موجود بودن از طرف سازمان متعادل کننده که سیستم ذخیره سازی در آن موجود است ، پاسخ دهد. گیاهان معمولی که عموماً از سیگنال AGC پیروی می کنند. مزیت معادل مقررات از ذخیره سازی با سرعت شیب دار (به عنوان مثال ، چرخ فلک ، خازن ها و برخی از انواع باتری) به دلیل این واقعیت که می تواند سیگنال را بیشتر دنبال کند ، دو برابر مقررات ارائه شده توسط نسل معمولی است. به طور دقیق و در نتیجه کل سایش و سایش سایر نسل ها را کاهش دهد.
1.2.2 ذخایر همگام ، غیر همگام و تکمیلی :
بهره برداری از یک شبکه برق نیاز به ظرفیت ذخیره ای دارد که می توان از آن در مواقعی استفاده کرد که بخشی از منابع عادی تامین برق به طور غیرمنتظره در دسترس قرار نگرفته است . به طور کلی ، ذخایر حداقل به اندازه بزرگترین منبع (به عنوان مثال ، بزرگترین واحد تولید واحد) در خدمت سیستم هستند و ظرفیت ذخیره معادل 15 تا 20 درصد از ظرفیت تامین برق معمولی است. برای سادگی ، اجازه دهید سه نوع ذخیره عمومی را برای نشان دادن نقش ذخیره سازی در این سرویس مورد بحث قرار دهیم:Spinning Reserve (Synchronized) - ظرفیت تولید آنلاین که تخلیه نشده است و می تواند ظرف 10 دقیقه برای جبران خاموشی تولید یا انتقال پاسخ دهد. ذخیره چرخشی "پاسخ به فرکانس" ظرف 10 ثانیه پاسخ می دهد تا فرکانس سیستم حفظ شود. ذخایر ریسندگی اولین نوع مورد استفاده در صورت وقوع کمبود است. ذخیره غیر ریسندگی (غیرهمگام)-ظرفیت تولیدی که ممکن است آفلاین باشد یا شامل مجموعه ای از بارهای قابل کاهش و/یا وقفه باشد و می تواند ظرف 10 دقیقه در دسترس باشد. ذخیره اضافی - تولیدی که می تواند بار را در عرض یک ساعت تحمل کند. نقش آن اساساً پشتیبان ذخایر نخ ریسی و غیر ریسندگی است. منبع پشتیبان نیز ممکن است به عنوان پشتیبان برای فروش انرژی تجاری مورد استفاده قرار گیرد. بر خلاف ظرفیت ذخیره همگام ، ظرفیت ذخیره تکمیلی با فرکانس شبکه هماهنگ نمی شود. پس از آنلاین بودن ذخایر همگام شده ، از ذخایر تکمیلی استفاده می کند. مهمتر از همه برای ذخیره سازی ، منابع تولیدی که به عنوان ظرفیت ذخیره استفاده می شوند باید آنلاین و عملیاتی باشند (به عنوان مثال ، در بخشی از بار) بر خلاف نسل گذشته ، تقریباً در همه شرایط ، ذخیره سازی مورد استفاده برای ظرفیت ذخیره به هیچ عنوان تخلیه نمی شود. فقط باید آماده و در دسترس باشد تا در صورت نیاز تخلیه شود.
ملاحظات فنی: محدوده اندازه سیستم ذخیره سازی: 10 - 100 مگاوات ، هدف
مدت زمان تخلیه: 15 دقیقه - 1 ساعت ، حداقل چرخه ها/سال: 20 - 50
منابع ظرفیت ذخیره باید سیگنالهای کنترلی مناسب را دریافت کرده و به آنها پاسخ دهند. شکل 3 نحوه پاسخگویی ذخیره سازی به نیازهای ذخیره ریسندگی را نشان می دهد. نمودار بالا تلفات نسل را نشان می دهد و نمودار پایین واکنش فوری را با تخلیه 30 دقیقه ای نشان می دهد تا ظرفیت ذخیره تا زمانی که نسل دیگر به صورت آنلاین ارائه شود ، ارائه شود.
شکل 3. ظرفیت ذخیره :
1.2.3 پشتیبانی از ولتاژ :
شرط لازم برای اپراتورهای شبکه برق این است که ولتاژ را در محدوده تعیین شده حفظ کنند. در بیشتر موارد ، این امر مستلزم مدیریت راکتانس است که ناشی از تجهیزات متصل به شبکه است که برق تولید ، انتقال یا استفاده می کند و اغلب دارای ویژگی هایی مانند سلف و خازن در مدار الکتریکی است. برای مدیریت واکنش پذیری در سطح شبکه ، اپراتورهای سیستم برای جبران اثرات واکنشی به منابع پشتیبانی ولتاژ نیاز دارند تا بتوان سیستم انتقال را به شیوه ای پایدار اداره کرد. به طور معمول ، نیروگاه های تعیین شده برای تولید توان راکتیو (VAR) برای جبران راکتانس در شبکه استفاده می شوند. این نیروگاهها را می توان با ذخیره انرژی استراتژیک در شبکه در مکانهای مرکزی یا با رویکرد توزیع شده و قرار دادن چندین سیستم ذخیره سازی VAR در نزدیکی بارهای بزرگ جابجا کرد.
ملاحظات فنی: محدوده اندازه سیستم ذخیره سازی: 1 - 10 MVAR
PCS سیستم های ذخیره سازی مورد استفاده برای پشتیبانی از ولتاژ باید بتواند در ضریب توان غیر یکپارچه ، منبع راکتیو یا راکتیو یا VAR کار کند. این قابلیت در تمام رایانه های شخصی موجود در سیستم های ذخیره سازی امروزی موجود است. در این حالت عملکرد به باتری واقعی نیاز ندارد. زمان اسمی مورد نیاز برای پشتیبانی از ولتاژ 30 دقیقه فرض می شود - زمان برای تثبیت سیستم شبکه و در صورت لزوم ، کاهش بار منظم برای مطابقت با تولید موجود. شکل 4 سه تخلیه ذخیره سازی را نشان می دهد: با تزریق فعال قدرت واقعی و VARs ، با قدرت جذب تعادل ولتاژ در حین ارائه VAR ، و ارائه VARs تنها بدون تزریق برق واقعی یا جذب در صورت نیاز شبکه.
شکل 4. محل ذخیره خدمات پشتیبانی ولتاژ
1.2.4 شروع سیاه :
سیستم های ذخیره سازی ذخیره فعال انرژی و انرژی در داخل شبکه را فراهم می کنند و می توان از آنها برای ایجاد انرژی در خطوط انتقال و توزیع و تامین نیروگاه برای به کار انداختن نیروگاه ها پس از خرابی فاجعه بار شبکه استفاده کرد.
ملاحظات فنی: محدوده اندازه سیستم ذخیره سازی: 5 - 50 مگاوات ، مدت زمان تخلیه هدف: 15 دقیقه - 1 ساعت ، حداقل چرخه ها/سال: 10 - 20
1.2.5 بارگیری زیر/پشتیبانی از Ramping برای Renewable :
ذخیره سازی برق برای مهار تغییرات سیستم های باد و PV بسیار مناسب است و به طور گسترده در این برنامه استفاده می شود. از نظر فنی ، الزامات عملیاتی برای یک سیستم ذخیره سازی در این برنامه همان چیزی است که برای یک سیستم ذخیره سازی برای پاسخ به پروفایل بار با نوسان سریع یا تصادفی مورد نیاز است. اکثر برنامه های تجدیدپذیر با نیاز به ذخیره سازی حداکثر نرخ پیش بینی بالا و پایین آمدن سطح شیب در MW/دقیقه و مدت زمان رمپ را مشخص می کنند. این راهنمای طراحی برای سیستم ذخیره سازی برای بارهای زیر بار و پشتیبانی از سطح شیب دار تجدید پذیر قابل اجرا است. بارهای زیر با توان خروجی مشخص می شود که معمولاً هر چند دقیقه یکبار تغییر می کند. خروجی در پاسخ به تغییر تعادل بین منبع تغذیه و بار در یک منطقه یا منطقه خاص تغییر می کند. تنوع خروجی پاسخی است به تغییرات در فرکانس سیستم ، بارگذاری جدول زمانی ، یا رابطه اینها با یکدیگر که برای حفظ فرکانس برنامه ریزی شده سیستم و/یا مبادله برقرار شده با سایر مناطق در محدوده از پیش تعیین شده ، در صورت نیاز رخ می دهد. بار متعارف مبتنی بر نسل متعاقب خروجی منابع افزایش می یابد تا با افزایش بار سیستم تقاضا پیگیری شود. برعکس ، بار پس از خروجی منابع کاهش می یابد تا با کاهش بار سیستم ، تقاضا کاهش یابد. یک تصویر ساده از بار زیر در شکل 5 نشان داده شده است. برای پیگیری بار ، تولید به گونه ای انجام می شود که خروجی آن کمتر از طراحی یا خروجی نامی آن باشد (همچنین به آن "عملیات بار بخشی" نیز گفته می شود). در نتیجه ، نرخ حرارت ، هزینه سوخت و انتشار گازهای گلخانه ای افزایش می یابد. این به اپراتورها این امکان را می دهد تا در صورت نیاز خروجی ژنراتور را افزایش دهند تا بار را برای تطبیق بار بیشتر تأمین کنند. برای بارهای پایین ، تولید در سطح خروجی بالا شروع می شود ، شاید حتی در خروجی طراحی ، و با کاهش بار خروجی کاهش می یابد.
سناریو عملیاتی :
این سناریوهای عملیاتی قابل توجه هستند زیرا تولید عملیاتی با بار جزئی به سوخت بیشتری در هر مگاوات ساعت نیاز دارد و منجر به افزایش انتشار هوا در هر مگاوات ساعت نسبت به تولید شده در سطح خروجی طراحی آن می شود. تغییر خروجی ژنراتورها (به جای کارکرد در خروجی ثابت) باعث افزایش مصرف سوخت و انتشار گازهای گلخانه ای در هوا و همچنین نیاز به نگهداری ژنراتور و در نتیجه هزینه های متغیر عملیات و نگهداری (O&M) می شود. علاوه بر این ، اگر یک کارخانه فسیلی مجبور به تعطیلی در دوره های غیر اوج شود ، مصرف سوخت ، O&M و انتشار گازهای گلخانه ای افزایش قابل توجهی خواهد داشت. قابلیت اطمینان کارخانه نیز خراب می شود و در نتیجه نیاز به خرید قابل توجه انرژی جایگزین خواهد داشت.
ذخیره سازی انرژی به دلایل مختلف برای بارگیری موارد زیر مناسب است :
اول ، اکثر انواع ذخیره سازی می توانند در سطوح خروجی جزئی با مجازات عملکرد نسبتاً متوسط عمل کنند. ثانیاً ، اغلب انواع ذخیره سازی می توانند بسیار سریع پاسخ دهند (در مقایسه با اکثر انواع نسل ها) در صورت نیاز به خروجی بیشتر یا کمتر برای بارگیری بعدی. همچنین در نظر داشته باشید که از ذخیره سازی می توان هم برای پیگیری بار (با افزایش بار) و هم برای بارهای پایین (با کاهش بار) ، از طریق تخلیه یا شارژ استفاده کرد.
شکل 5. پشتیبانی منابع تامین برق :
مشخصات فنی: محدوده اندازه سیستم ذخیره سازی: 1 - 100 مگاوات ، محدوده مدت زمان تخلیه هدف: 15 دقیقه - 1 ساعت
ذخیره سازی مورد استفاده برای بارهای زیر باید قابل اعتماد باشد یا نمی تواند برای برآورده کردن تعهدات قراردادی مرتبط با مناقصه در بازار زیر بار استفاده شود. ذخیره سازی مورد استفاده برای بارهای زیر احتمالاً نیاز به دسترسی به AGC از اپراتور سیستم مستقل مربوطه (ISO) دارد. به طور معمول ، ISO نیاز به خروجی از منبع AGC دارد که هر دقیقه تغییر می کند. بارهای زیر می تواند با تقویت ظرفیت تجدیدپذیر ، تغییر زمان انرژی الکتریکی و احتمالاً برنامه های کاربردی ظرفیت ذخیره انرژی الکتریکی هم افزایی خوبی داشته باشد. اگر ذخیره سازی توزیع شده باشد ، از همان حافظه می توان برای اکثر برنامه های توزیع شده و برای پشتیبانی از ولتاژ استفاده کرد.
1.2.6 پاسخ فرکانس :
پاسخ فرکانسی بسیار شبیه به تنظیمات فوق است ، با این تفاوت که در مواقع کوتاهتر از ثانیه تا کمتر از یک دقیقه در صورت از دست دادن ناگهانی واحد تولیدی یا خط انتقال ، به نیازهای سیستم واکنش نشان می دهد. همانطور که در شکل 6 نشان داده شده است ، اقدامات مختلف پاسخ ژنراتور برای مقابله با این عدم تعادل ناگهانی بین بار و تولید برای حفظ فرکانس سیستم و پایداری شبکه مورد نیاز است. اولین پاسخ در ثانیه های اولیه ، پاسخ کنترل فرکانس اولیه عمل فرمان در واحدهای تولیدی برای افزایش توان خروجی آنها است ، همانطور که در قسمت پایین شکل نشان داده شده است. این به دنبال پاسخ کنترل فرکانس ثانویه طولانی مدت توسط AGC است که از نیم دقیقه تا چند دقیقه نشان داده شده توسط خط نقطه در قسمت پایین شکل 6 نشان داده شده است. لازم به ذکر است که سرعت فرکانس پس از رویداد تحریک کننده - از دست دادن ژنراتور یا انتقال - به طور مستقیم با اینرسی کلی در شبکه در آن لحظه متناسب است. جرم دوار ژنراتورهای بزرگ و/یا جرم کل بسیاری از ژنراتورهای کوچکتر در مجموع این اینرسی را تعیین می کند. اثر ترکیبی اینرسی و اقدامات فرماندار میزان پوسیدگی و بازیابی فرکانس را نشان می دهد که در دوره های توقف و بازگشت در قسمت بالای شکل 6 نشان داده شده است. این همچنین پنجره زمانی است که در آن واکنش سریع بادگیر و باتری سیستم های ذخیره سازی در تثبیت فرکانس برتری دارند. در صورتي كه فركانس شبكه در محدوده طبيعي آن قرار گيرد ، وجود انبارهاي سريع عملكرد راحت تري را از دوره ناراحتي به حالت عادي تضمين مي كند. اثربخشی ذخیره سازی سریع در این برنامه با موفقیت توسط برنامه های کاربردی مورد استفاده قرار گرفته است و همچنین در چندین گزارش و مقاله توضیح داده شده است.
شکل 6. اقدامات متوالی کنترل فرکانس اولیه ، ثانویه و ثالثیه به دنبال از دست دادن ناگهانی تولید و تأثیرات آنها بر فرکانس سیستم :
اندازه سیستم های ذخیره سازی که در حالت پاسخ فرکانسی مورد استفاده قرار می گیرد ، متناسب با شبکه یا منطقه متعادل سازی است که در آن مورد نیاز است. به طور کلی ، سیستم های ذخیره سازی در 20 مگاوات و اندازه بیشتر می توانند پاسخ فرکانسی موثری را به دلیل عملکرد سریع خود ارائه دهند. برخی مطالعات نشان داده اند که پاسخ دو برابر یک ژنراتور معمولی با سوخت فسیلی ، از جمله توربین های احتراق (CTs) و واحدهای زغال سنگ م effectiveثر است. با این حال ، مکان سیستم ذخیره سازی در شبکه با توجه به نسل دیگر ، راهروهای انتقال و بارها نقش مهمی در اثربخشی به عنوان منبع پاسخ فرکانسی ایفا می کند.
1.3.1 تعویق ارتقاء آپدیت :
تعویق ارتقاء انتقال شامل تأخیر - و در برخی موارد اجتناب کامل - از سرمایه گذاری های تأسیساتی در ارتقاء سیستم انتقال ، با استفاده از حجم نسبتاً کمی از ذخیره سازی است.یک سیستم انتقال با حداکثر بار الکتریکی را در نظر بگیرید که به ظرفیت حمل بار سیستم نزدیک می شود (رتبه بندی طراحی). در برخی موارد ، نصب مقدار کمی ذخیره انرژی در پایین دست از گره انتقال تقریباً بیش از حد بار می تواند نیاز به ارتقاء را برای چند سال به تعویق بیندازد. نکته اصلی این است که از مقدار کمی از فضای ذخیره می توان برای تأمین ظرفیت افزایشی کافی برای رفع نیاز به سرمایه گذاری بزرگ در تجهیزات انتقال استفاده کرد. انجام این کار هزینه کلی راجع به سرمایه گذاران را کاهش می دهد ، استفاده از دارایی های خدمات را بهبود می بخشد ، امکان استفاده از سرمایه برای پروژه های دیگر را فراهم می کند و ریسک مالی مرتبط با سرمایه گذاری های یکجا را کاهش می دهد. قابل توجه ، برای اکثر گره های درون یک سیستم انتقال ، بیشترین بارها فقط در چند روز در سال و فقط چند ساعت در سال رخ می دهد. اغلب ، بیشترین بار سالیانه در یک روز خاص با اوج تا حدودی بالاتر از هر روز دیگر رخ می دهد. یکی از مفاهیم مهم این است که ذخیره سازی مورد استفاده برای این برنامه می تواند مزایای قابل توجهی با محدودیت یا عدم نیاز به تخلیه ارائه دهد. با توجه به اینکه اکثر حافظه های مدولار دارای هزینه عملیاتی متغیر بالایی هستند ، ممکن است در چنین مواردی جذاب باشد. اگرچه تأکید این برنامه بر تعویق ارتقاء انتقال است ، اما منطقی مشابه برای افزایش عمر تجهیزات انتقال نیز صدق می کند. به این معنا که اگر استفاده از ذخیره سازی باعث کاهش بار در تجهیزات موجود شود که به عمر مورد انتظار خود نزدیک شده است ، نتیجه این امر می تواند افزایش عمر تجهیزات موجود باشد. این ممکن است به ویژه برای تجهیزات انتقال که شامل ترانسفورماتورهای قدیمی و کابلهای برق زیرزمینی است قانع کننده باشد.
مشخصات فنی:
محدوده اندازه سیستم ذخیره سازی: 10 - 100 مگاوات ، محدوده مدت زمان تخلیه هدف: 2 - 8 ساعت ، حداقل چرخه ها/سال: 10 - 50 ذخیره انرژی باید تا زمانی که مورد نیاز است بار کافی را تحمل کند تا بارگذاری بر روی تجهیزات انتقال را زیر حداکثر تعیین شده نگه دارد.
1.3.2 انتقال با تراکم ثابت :
راکم انتقال در مواقعی رخ می دهد که کمترین هزینه انرژی را نمی توان به تمام یا برخی از بارها تحویل داد ، زیرا امکانات انتقال برای انتقال این انرژی کافی نیست. هنگامی که افزودنی های ظرفیت انتقال با رشد پیک تقاضای الکتریکی همخوانی نداشته باشد ، سیستم های انتقال دچار شلوغی می شوند. بنابراین در دوره های اوج تقاضا ، نیاز و هزینه ظرفیت انتقال بیشتر همراه با هزینه دسترسی به انتقال افزایش می یابد. تراکم انتقال همچنین ممکن است منجر به افزایش هزینه های احتقان یا قیمت گذاری حاشیه ای محلی (LMP) برای عمده فروشی برق در گره های انتقال خاص شود.
ذخیره برق می تواند برای جلوگیری از هزینه ها و هزینه های مربوط به ازدحام مورد استفاده قرار گیرد :
به ویژه اگر هزینه ها به دلیل ازدحام قابل توجه سیستم انتقال سنگین شود. در این سرویس ، سیستم های ذخیره سازی در مکانهایی نصب می شوند که از نظر الکتریکی در قسمت پایین از قسمت شلوغ سیستم انتقال قرار دارند. زمانی که تراکم انتقال وجود نداشته باشد ، انرژی ذخیره می شود و برای کاهش نیازهای حداکثر ظرفیت انتقال ، در طول دوره تقاضای پیک تخلیه می شود.
ملاحظات فنی:
محدوده اندازه سیستم ذخیره سازی: 1 - 100 مگاوات ، محدوده مدت زمان تخلیه هدف: 1 - 4 ساعت ، حداقل چرخه ها/سال: 50 - 100 با توجه به همه گزینه های ممکن ، مدت زمان تخلیه مورد نیاز برای رفع احتقان انتقال را نمی توان به راحتی تعمیم داد. همانطور که در مورد سرویس تعویق ارتقاء انتقال ، ممکن است تنها چند ساعت پشتیبانی در طول سال نیاز باشد ، در صورت لزوم رفع احتقان. به طور کلی ، هزینه های احتقان تنها برای چند مورد در طول یک سال اعمال می شود که چندین ساعت متوالی از ازدحام انتقال وجود دارد.
1.3.3 سایر موارد مرتبط :
ذخیره انرژی مورد استفاده برای پشتیبانی انتقال ، عملکرد سیستم انتقال را با جبران ناهنجاری ها و اختلالات الکتریکی مانند افت ولتاژ ، ولتاژ ناپایدار و رزونانس زیر همزمان بهبود می بخشد. نتیجه یک سیستم پایدارتر است. مزایای پشتیبانی از انتقال بسیار موقعیت و سایت ویژه است.
دو مورد به طور مختصر شرح داده شده است :
میرایی پایداری انتقال: افزایش ظرفیت حمل بار با بهبود پایداری پویا. میرایی رزونانس ساب سنکرون: افزایش ظرفیت خط با اجازه دادن به سطوح بالاتر جبران سری با ارائه مدولاسیون توان واقعی و/یا راکتیو فعال در فرکانس های مودال رزونانس زیر همزمان.
ملاحظات فنی: محدوده اندازه سیستم ذخیره سازی: 10 - 100 مگاوات ، مدت زمان تخلیه هدف: 5 ثانیه - 2 ساعت ، حداقل چرخه ها/سال: 20 - 100 ، ذخیره انرژی باید قادر به پاسخ دوم ، عملکرد جزئی شارژ و بسیاری از چرخه های تخلیه بار باشد. برای اینکه ذخیره سازی به عنوان یک منبع پشتیبانی انتقال مفیدترین باشد ، باید قدرت واقعی و راکتیو را تأمین کند. مدت زمان تخلیه معمولی برای پشتیبانی انتقال بین یک تا 20 ثانیه است.
1.4.1 ارتقاء توزیع پشتیبانی موکول و ولتاژ :
تعویق ارتقاء توزیع شامل استفاده از ذخیره سازی برای به تأخیر انداختن یا اجتناب از سرمایه گذاری هایی است که در غیر این صورت برای حفظ ظرفیت توزیع مناسب برای تامین تمام نیازهای بار ضروری است. تعویق ارتقاء می تواند جایگزین یک ترانسفورماتور توزیع قدیمی یا تحت فشار بیش از حد در یک پست یا هدایت مجدد خطوط توزیع با سیم سنگین تر باشد.
هنگامی که ترانسفورماتور کوچک با ترانسفورماتور جدید و بزرگتری جایگزین می شود :
اندازه آن طوری انتخاب می شود که بتواند رشد بار آینده را در افق برنامه ریزی 15 تا 20 ساله آینده تطبیق دهد. بنابراین بخش بزرگی از این سرمایه گذاری در بیشتر عمر تجهیزات جدید استفاده نمی شود. ارتقاء ترانسفورماتور را می توان با استفاده از یک سیستم ذخیره سازی برای تخلیه آن در دوره های اوج موکول کرد ، بنابراین عمر عملیاتی آن را چندین سال افزایش می دهد. اگر سیستم ذخیره سازی کانتینر شده باشد ، می توان آن را از نظر فیزیکی به پستهای دیگر منتقل کرد و در آنجا بتواند نقاط تصمیم مشابه ارتقاء را به تعویق اندازد و بازده سرمایه گذاری خود را بیشتر کند. یک نتیجه از این استراتژی این است که این خطر را که ممکن است بار برنامه ریزی شده رخ ندهد ، به حداقل می رساند ، که می تواند سرمایه گذاری در ارتقاء ترانسفورماتور یا هدایت مجدد خط را متوقف کند. این می تواند در شرایطی رخ دهد که بار بزرگی مانند مرکز خرید یا ساختمان مسکونی به نتیجه نرسد ، زیرا توسعه دهنده پروژه را پس از انجام ارتقاء خدمات در پیش بینی بار جدید به تأخیر انداخته یا لغو کرده است. یک سیستم ذخیره سازی نه تنها امکان به تعویق انداختن نقطه تصمیم ارتقا را فراهم می کند ، بلکه به شما زمان می دهد تا اطمینان حاصل کنید که رشد بار برنامه ریزی شده محقق می شود ، که می تواند یک پنجره دو ساله تا سه ساله باشد.
قابل توجه :
برای اکثر گره های درون یک سیستم توزیع ، بیشترین بارها فقط در چند روز در سال و فقط چند ساعت در سال رخ می دهد. اغلب ، بیشترین بار سالیانه در یک روز خاص با اوج تا حدودی بالاتر از هر روز دیگر رخ می دهد. یکی از مفاهیم مهم این است که ذخیره سازی مورد استفاده برای این برنامه می تواند مزایای قابل توجهی با محدودیت یا عدم نیاز به تخلیه ارائه دهد. یک سیستم ذخیره سازی که برای تعویق ارتقاء استفاده می شود می تواند همزمان ولتاژ را در خطوط توزیع ارائه دهد. خدمات ولتاژ را در محدوده مشخص شده با ضربه زدن به تنظیم کننده های پست توزیع و تغییر خازن ها برای پیگیری تغییرات بار تنظیم می کنند. این امر به ویژه در خطوط شعاعی طولانی اهمیت دارد ، جایی که بار زیادی مانند جوشکار قوس الکتریکی یا سیستم PV مسکونی ممکن است باعث ایجاد ولتاژ غیرقابل قبول در مشتریان همسایه شود. این نوسانات ولتاژ را می توان به طور م withثر با حداقل قدرت واقعی از سیستم ذخیره سازی کاهش داد.
ملاحظات فنی: محدوده اندازه سیستم ذخیره سازی: 500 کیلووات (کیلووات) - 10 مگاوات ، مدت زمان تخلیه هدف: 1 - 4 ساعت ، حداقل چرخه ها/سال: 50 - 100
1.5.1 کیفیت قدرت :
خدمات کیفیت برق شامل استفاده از ذخیره سازی برای محافظت از بارهای مشتری در محل پایین دست (از ذخیره سازی) در برابر حوادث کوتاه مدت است که بر کیفیت توان تحویل داده شده به مشتری تأثیر می گذارد.
برخی از سیستم ها کیفیت پایین قدرت عبارتند از :
* تغییرات در اندازه ولتاژ (به عنوان مثال ، افزایش یا افت کوتاه مدت ، افزایش بلند مدت یا افت).
* تغییرات فرکانس
* ضریب توان کم
* هارمونیک
*وقفه در خدمات ، با هر مدت ، از کسری از ثانیه تا چند ثانیه.
ملاحظات فنی: محدوده اندازه سیستم ذخیره سازی: 100 کیلو وات - 10 مگاوات ، مدت زمان تخلیه: 10 ثانیه - 15 دقیقه ، حداقل چرخه ها/سال: 10 - 200
به طور معمول ، مدت زمان تخلیه مورد نیاز برای استفاده از کیفیت برق از چند ثانیه تا چند دقیقه متغیر است. سیستم ذخیره سازی در محل ، کیفیت برق را کنترل می کند و تخلیه می کند تا اختلال را برطرف کند تا در برابر بار شفاف باشد.
مدیریت هزینه تقاضا :
ذخیره سازی برق می تواند توسط کاربران نهایی (به عنوان مثال ، مشتریان خدمات برق) برای کاهش هزینه های کلی خدمات برق با کاهش تقاضای آنها در دوره های اوج مشخص شده توسط شرکت برق مورد استفاده قرار گیرد. برای کاهش بار در صورت افزایش هزینه های تقاضا ، ذخیره سازی در صورت عدم وجود یا هزینه های کم تقاضا شارژ می شود. انرژی ذخیره شده در مواقعی که هزینه های تقاضا اعمال می شود ، برای بارگذاری تخلیه می شود.اگرچه این مشتری برق است که سود را داخلی می کند ، اما در این سناریو ، ممکن است طراحی ، تهیه ، هزینه معامله و غیره برای بسیاری از کاربران آینده نگر ، به ویژه کسانی که بارهای اوج نسبتاً کمی دارند ، چالش برانگیز باشد.
ملاحظات فنی :
محدوده اندازه سیستم ذخیره سازی: 50 کیلو وات - 10 مگاوات ، محدوده مدت زمان تخلیه هدف: 1 - 4 ساعت ، حداقل چرخه ها/سال: 50 - 500
1.6 خدمات انباشته از ترکیب موارد استفاده کنید :
ذخیره برق می تواند برای هر یک از خدمات ذکر شده در بالا استفاده شود ، اما به ندرت پیش می آید که یک سرویس واحد درآمد کافی برای توجیه سرمایه گذاری خود ایجاد کند. با این حال ، می توان از انعطاف پذیری فضای ذخیره سازی برای ارائه خدمات متعدد یا انباشته یا موارد استفاده ، با یک سیستم ذخیره سازی واحد که چندین منبع درآمد را در بر می گیرد و از نظر اقتصادی مقرون به صرفه است ، استفاده کرد. نحوه چیده شدن این خدمات بستگی به موقعیت سیستم درون شبکه و فناوری ذخیره سازی مورد استفاده دارد. با این حال ، به دلیل محدودیت های نظارتی و عملیاتی ، خدمات انباشته فرآیندی است که نیاز به برنامه ریزی دقیق دارد و باید به صورت موردی مورد توجه قرار گیرد.
هنگامی که در سطح انتقال به شبکه متصل می شود :
ذخیره انرژی می تواند خدمات مربوط به شبکه را تحت کنترل اپراتورهای مستقل سیستم در حین مناقصه به بازار انرژی ، به بازارهای جانبی ارائه دهد. ذخیره انرژی همچنین می تواند به عنوان یک پیک عمل کند تا ظرفیت سیستم را تأمین کند. هنگامی که در مدارات توزیع قرار می گیرد ، ذخیره انرژی می تواند به حل مشکلات مربوط به پستهای محلی (کاهش مشکلات ولتاژ ، به تعویق انداختن ارتقاء سرمایه گذاری و غیره) در عین ارائه خدمات جانبی به شبکه کمک کند. در سمت مشتری کنتور ، سیستم ذخیره انرژی می تواند حداکثر بار مشتری را تراشیده و قبض برق را کاهش داده و کیفیت و قابلیت اطمینان برق را بهبود بخشد.
تیــــــــــــــــــــــــــــــــک صنعت برق
www.tsbargh.ir