Energiespeicher erfreuen sich zunehmender Beliebtheit als wichtige Ergänzung zu erneuerbaren Energiequellen.Unter den Energiespeichersystemen sind die kommerzielle und industrielle Energiespeicherung sowie die Energiespeicherung im Versorgungsmaßstab zwei bemerkenswerte Lösungen, die in den letzten Jahren entstanden sind.Allerdings weisen sie unterschiedliche Anwendungsszenarien und technische Merkmale auf.In diesem Artikel werden die Unterschiede zwischen diesen beiden Arten von Energiespeichersystemen aus mehreren Perspektiven erläutert.
Applikationsszenarien
C&I-Energiespeicher werden hauptsächlich für die Eigenversorgung von gewerblichen und industriellen Nutzern mit Strom eingesetzt, darunter Fabriken, Gebäude, Rechenzentren usw. Der Zweck besteht darin, die Spitzenstromtarife für Nutzer zu senken und die Zuverlässigkeit der Stromversorgung zu verbessern.
Die Energiespeicherung im Versorgungsmaßstab wird hauptsächlich auf der Netzseite eingesetzt.Der Zweck besteht darin, Stromangebot und -nachfrage auszugleichen, die Netzfrequenz zu regulieren und eine Spitzenwertregulierung zu erreichen.Es kann auch freie Kapazitäten und andere Leistungsregulierungsdienste bereitstellen.
CKapazität
Die Kapazität von C&I-Energiespeichern liegt im Allgemeinen im Bereich von mehreren zehn bis hundert Kilowattstunden, hauptsächlich abhängig von der Lastgröße und der Tarifnachfrage des Nutzers.Die Kapazität von sehr großen C&I-Systemen beträgt in der Regel nicht mehr als 10.000 kWh.
Die Kapazität von Energiespeichern im Versorgungsmaßstab reicht von mehreren Megawattstunden bis zu mehreren hundert Megawattstunden, je nach Netzgröße und Bedarf.Bei einigen großen Projekten auf Netzebene kann die Kapazität eines einzelnen Standorts Hunderte von Megawattstunden erreichen.
Systemkomponenten
·Batterie
C&I-Energiespeicher erfordern eine relativ kurze Reaktionszeit.Unter umfassender Berücksichtigung von Kosten, Lebensdauer, Reaktionszeit und anderen Faktoren werden vorrangig Batterien mit Energiedichte eingesetzt.Energiespeicher im Versorgungsmaßstab nutzen leistungsdichteorientierte Batterien zur Frequenzregulierung.
Tatsächlich nutzen die meisten großen Energiespeicher auch Batterien, bei denen die Energiedichte im Vordergrund steht.Da sie aber auch Energiedienstleistungen erbringen müssen, stellen die Batteriesysteme von Energiespeicherkraftwerken höhere Anforderungen an die Lebensdauer und Reaktionszeit.Für Batterien, die zur Frequenzregulierung und Notstromversorgung verwendet werden, müssen Batterien vom Typ Power ausgewählt werden.
·Batteriemanagementsystem (BMS)
Kleine und mittlere C&I-Energiespeichersysteme können den Batteriesatz mit einer Vielzahl von Schutzfunktionen ausstatten, wie z. B. Überladung, Überentladung, Überstrom, Überhitzung, Untertemperatur, Kurzschluss und Strombegrenzung.Es kann außerdem die Spannung des Akkupacks während des Ladevorgangs ausgleichen, die Parameter konfigurieren und die Daten über die Hintergrundsoftware überwachen, mit verschiedenen Arten von Stromumwandlungssystemen kommunizieren und eine intelligente Verwaltung des gesamten Energiespeichersystems durchführen.
Das Energiespeicherkraftwerk kann einzelne Batterien, Batteriepakete und Batteriestacks hierarchisch verwalten.Basierend auf ihren Eigenschaften können verschiedene Parameter und Betriebszustände der Batterien berechnet und analysiert werden, um einen Ausgleich, Alarm und ein effektives Management zu erreichen.Dadurch kann jede Batteriegruppe die gleiche Leistung erbringen, wodurch sichergestellt wird, dass das System den besten Betriebszustand und die längste Nutzungsdauer erreicht.Dies liefert genaue und effektive Informationen zum Batteriemanagement.Durch das Batterieausgleichsmanagement kann die Energienutzungseffizienz von Batterien erheblich verbessert und die Lasteigenschaften optimiert werden.Gleichzeitig kann die Lebensdauer von Batterien maximiert werden, um Stabilität, Sicherheit und Zuverlässigkeit des Energiespeichersystems zu gewährleisten.
·Leistungskontrollsystem (PCS)
Die in der C&I-Energiespeicherung verwendeten Wechselrichter haben relativ einfache Funktionen, hauptsächlich bidirektionale Stromumwandlung, sind kleiner und lassen sich leichter in Batteriesysteme integrieren.Die Kapazität kann je nach Bedarf flexibel erweitert werden.Die Wechselrichter können sich an einen extrem weiten Spannungsbereich von 150–750 Volt anpassen, erfüllen die Anforderungen an die Reihen- und Parallelschaltung von Blei-Säure-Batterien, Lithium-Batterien, Durchflussbatterien und anderen Batterien und ermöglichen ein unidirektionales Laden und Entladen.Sie können auch mit verschiedenen Arten von Photovoltaik-Wechselrichtern kombiniert werden.
Die in Energiespeicherkraftwerken eingesetzten Wechselrichter verfügen über größere Gleichspannungsbereiche, bis zu 1500 Volt für den Volllastbetrieb.Zusätzlich zur grundlegenden Stromumwandlungsfunktion müssen sie auch über netzkoordinierte Funktionen verfügen, wie z. B. Primärfrequenzregelung, schnelle Quell-Netzlastverteilung usw. Sie verfügen über eine stärkere Netzanpassungsfähigkeit und können eine schnelle Leistungsreaktion erreichen.
·Energiemanagementsystem (EMS)
Die meisten EMS von C&I-Energiespeichersystemen müssen keine Netzverteilung akzeptieren.Ihre Funktionen sind relativ einfach und erfordern lediglich das lokale Energiemanagement, nämlich die Unterstützung des Batterieausgleichsmanagements, die Gewährleistung der Betriebssicherheit, die Unterstützung einer schnellen Reaktion im Millisekundenbereich sowie die Erzielung einer integrierten Verwaltung und zentralen Steuerung der Energiespeicher-Subsystemausrüstung.
Allerdings stellen Energiespeicher im Versorgungsmaßstab, wie z. B. Energiespeicherkraftwerke, die eine Netzverteilung akzeptieren müssen, höhere Anforderungen an das EMS.Zusätzlich zu den grundlegenden Energiemanagementfunktionen müssen sie auch Netzverteilungsschnittstellen und Energiemanagementfunktionen für Mikronetzsysteme bereitstellen.Sie müssen mehrere Kommunikationsprotokolle unterstützen, über standardmäßige Stromverteilungsschnittstellen verfügen, in der Lage sein, Energiemanagement und -überwachung für Anwendungsszenarien wie Energieübertragung, Mikronetze und Netzfrequenzregulierung durchzuführen und die Ergänzung und Überwachung mehrerer Systeme wie z Stromquellen, Netze, Lasten und Energiespeicher.
Abb. 1.Strukturdiagramm für kommerzielle und industrielle Energiespeichersysteme
Abb. 2.Strukturdiagramm eines Energiespeichersystems im Einheitsmaßstab
Betrieb und Instandhaltung
Gewerbliche und industrielle Energiespeicher müssen nur den normalen Stromverbrauch für die Benutzer sicherstellen, und der Betrieb und die Wartung sind relativ einfach, ohne dass eine komplexe Stromprognose und -planung erforderlich ist.
Große Energiespeicher müssen eng mit dem Netzplanungszentrum zusammenarbeiten, das auch viele prädiktive Analysen durchführen und Lade- und Entladetechniken entwickeln muss.Dadurch sind Bedienung und Wartung komplizierter.
Anlagerenditen
Gewerbliche und industrielle Energiespeicher können den Nutzern direkt Stromkosten einsparen, mit kurzen Amortisationszeiten und guter Wirtschaftlichkeit.
Große Batteriespeicher müssen kontinuierlich an Strommarkttransaktionen teilnehmen, um Renditen mit längeren Amortisationszeiten zu erzielen.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass C&I-Energiespeicher und Energiespeicher im Versorgungsmaßstab unterschiedliche Endverbraucher bedienen und unterschiedliche Betriebsmodi haben.Es gibt Unterschiede in der Kapazitätsgröße, den Systemkomponenten, den Betriebs- und Wartungsschwierigkeiten und der Investitionsrendite.Der Speicherbereich verändert sich rasant und es wird davon ausgegangen, dass die Batterietechnologie weiterhin Fortschritte machen und mehr Möglichkeiten für unser Leben und unsere Industrie eröffnen wird.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 04.08.2023