Системы хранения энергии: зачем бизнесу BESS и как они работают вместе с СЭС

Промышленный аккумулятор на территории завода или агрохолдинга в Украине несколько лет назад выглядел бы экспериментом. Теперь такие установки обсуждают на уровне финансовых директоров. Перебои в энергоснабжении и колебания цен на электроэнергию сделали вопрос управления собственным потреблением практическим, а системы хранения энергии (в англоязычной терминологии BESS, Battery Energy Storage System) оказались одним из немногих инструментов, которые дают предприятию реальный контроль над ним.

Как устроена система хранения

Батарейные модули составляют лишь часть установки. Не менее важны электроника и программное обеспечение вокруг них. Система управления батареями, BMS, отслеживает состояние отдельных ячеек, их температуру и уровень заряда. Преобразователь отвечает за переход между постоянным током батарей и переменным током сети. Над этим работает система управления энергией, EMS: именно она определяет, в какие часы накопитель заряжается, а в какие отдает энергию потребителям.

Отдельный блок занимают охлаждение и пожарная защита. Для коммерческих объектов их, как правило, интегрируют в готовый шкаф или контейнер, который собирают и тестируют на заводе. На площадке остаются подключение и пусконаладка.

При выборе накопителя смотрят на два параметра. Мощность в киловаттах определяет, сколько энергии система способна отдавать одновременно. Емкость в киловатт-часах показывает запас, то есть как долго она может это делать. Пропорция между ними зависит от задачи: для покрытия кратковременных пиков нужна одна конфигурация, для работы в течение нескольких часов без сети совсем другая.

Задачи, которые решает накопитель

Самый очевидный сценарий для украинского бизнеса связан с отключениями. Накопитель способен поддерживать серверную, холодильные камеры, системы безопасности или отдельную производственную линию, пока сети нет. Здесь, впрочем, есть важная оговорка: такая возможность закладывается на этапе проектирования. Нужны функция резервного питания и соответствующая схема подключения, иначе при пропадании напряжения система отключится вместе с сетью.

Менее заметная, но для многих предприятий значимая функция связана с пиковой нагрузкой. Мощное оборудование, которое включается в определенные часы, создает резкие скачки потребления. Накопитель сглаживает их, частично беря нагрузку на себя. В результате снижается риск перегрузки подключения, а в ряде случаев и затраты.

Возможен и ценовой арбитраж, когда накопитель заряжается в часы с низкой стоимостью электроэнергии, а разряжается в дорогие. Его экономика целиком зависит от условий договора предприятия с поставщиком и от того, насколько цены различаются в течение суток. Универсального ответа о выгодности здесь нет.

Наконец, накопитель хорошо дополняет солнечную станцию. Пик солнечной генерации приходится на середину дня, тогда как график потребления объекта может быть смещен на утро и вечер. Излишки, которые иначе ушли бы в сеть или были бы ограничены, сохраняются и используются позже. Доля собственной энергии в потреблении предприятия при этом растет.

Почему в стационарных системах преобладает LFP

В стационарных накопителях сегодня доминирует литий-железо-фосфатная химия, LFP. Такие батареи термически стабильнее ряда других литий-ионных технологий, что напрямую влияет на безопасность установки. Ресурс LFP-ячеек производители обычно оценивают в несколько тысяч циклов заряда и разряда. Кобальт в их составе не используется, и это снижает зависимость от дефицитного сырья.

Недостаток у технологии тоже есть: плотность энергии ниже, чем у некоторых альтернатив. Для электромобиля, где важен каждый килограмм, это существенно. Для накопителя, стоящего на бетонной площадке у цеха, практически нет.

С чего начинается проект

Выбор оборудования стоит на последнем месте. Сначала нужно понять, какую задачу должна решать система, как распределяется нагрузка объекта по часам и какие потребители критичны при отключении. Ошибка на этом этапе обходится дорого в обе стороны: недостаточная емкость не закроет потребность, избыточная превратится в деньги, вложенные в неиспользуемый запас.

Следом идут условия размещения. Батареи чувствительны к температуре, поэтому для них требуется помещение или контейнер с климат-контролем, а также соблюдение норм пожарной безопасности и свободный доступ для обслуживания.

Реализацией таких проектов, как правило, занимаются подрядчики, которые ведут объект от проектирования до сервиса. Компания Unisolar, по ее информации, выступает EPC-подрядчиком в проектах систем хранения энергии для бизнеса и применяет в своих решениях LFP-батареи.

Системы хранения уже вышли за пределы пилотных проектов. Для предприятий они означают работу критичных процессов во время отключений, более полное использование собственной солнечной генерации и, при подходящих условиях, снижение расходов на электроэнергию. Экономический результат при этом определяется не объемом установленной емкости, а тем, насколько точно система подобрана под нагрузку конкретного объекта.