Аккумуляторные батареи большой мощности (АББМ)


Статус статьи

Не проверено экспертами


Назначение

АББЭ рассматриваются электросетевыми и генерирующими компаниями мира как элемент энергосистемы, позволяющий, осуществлять регулирование суточного графика нагрузки, для обеспечения работы электрических станций и электрических сетей с максимальными значениями КПД, снизить стоимость электроэнергии в часы максимумов нагрузок.


Общие сведения

Аккумуляторная батарея – химический источник тока многоразового действия. Любая аккумуляторная батарея состоит из положительного и отрицательного электрода, а также электролита, который заполняет пространство между ними. Принцип действия аккумулятора основан на обратимости химической реакции. Работоспособность аккумулятора может быть восстановлена путём заряда, то есть пропусканием электрического тока в направлении, обратном направлению тока при разряде. Основными характеристиками аккумулятора являются емкость, предельная сила тока, а также долговечность (способность сохранять ёмкость в процессе эксплуатации). Электрические и эксплуатационные характеристики аккумулятора зависят от материала электродов и состава электролита. АББМ применимы в стационарных системах регулирования частоты и мощности. В период снижения потребления включаются системы подзарядки батарей, что равносильно включению дополнительной нагрузки для выравнивания частоты. В периоды повышенного потребления электроэнергии от заряженных батарей питаются электрогенераторы постоянного тока, вырабатывающие дополнительную электроэнергию. Основными задачами разработчиков аккумуляторных батарей большой мощности являются:

  • снижение стоимости батарей;
  • увеличение энергоёмкости;
  • увеличение срока службы.

На сегодняшний день существует несколько типов аккумуляторных батарей, которые могут быть применены в энергетике:

  • Никель-водородные (Ni-H);
  • Никель-кадмиевые (Ni-Cd);
  • Цинк-бромные (Zn-Br);
  • Ванадиум-редоксные;
  • Литий-ионные (Li-ion);
  • Свинцово-кислотные;
  • Серно-натриевые (NaS).


Актуальность использования

Накопители электрической энергии являются важнейшим элементом будущих интеллектуальных электроэнергетических систем и создают значительные эффекты за счет использования принципа накопления энергии во время ее избыточного производства и выдачи энергии во время ее недостатка. Необходимо преодолеть технологические проблемы, делающие в настоящее время использование накопителей энергии экономически неоправданным.


Эффекты от внедрения (использования)

Новым этапом развития аккумулирующей техники стало её применение в энергетике. Это стало возможным благодаря появлению новых типов аккумуляторных батарей, имеющих повышенную ёмкость, большой срок службы и не теряющих емкость в процессе эксплуатации. Применение сетевых накопителей и технологий в электроэнергетике дает следующие эффекты:

  • сокращение потерь электроэнергии;
  • повышение надежности и продление срока эксплуатации электрооборудования за счет выравнивания графика нагрузки и сокращения числа циклов пуска-остановки генерирующего оборудования;
  • повышение надежности и устойчивости работы энергосистем;
  • снижение нагрузки на электрические сети;
  • повышение качества электроэнергии, поставляемой потребителям;
  • толчок к развитию альтернативной энергетики;
  • сглаживания пиков потребления, обеспечения качества и надёжности поставки электроэнергии, оптимизации работы электросети в мегаполисах и крупных городах, на крупных производственных предприятиях;
  • массовое применение накопителей энергии позволит сформировать спрос на соответствующее оборудование и инжиниринговые услуг, что сформирует соответствующий промышленный сегмент в экономике страны.

Экономический эффект достигается за счет:

  • разницы в тарифах при покупке электроэнергии в часы минимума нагрузок и ее продаже в часы максимумов;
  • отказа от покупки на оптовом рынке дорогостоящей электроэнергии электрических станций, находящихся в резерве.

Кроме того, обеспечивается быстрый резерв мощности и электроэнергии при возникновении аварийных отключений генераторов электрических станций и элементов электрической сети, без необходимости поддержания дорогостоящего резерва мощности на электрических станциях или наличия сетевого резерва и достигается дополнительный экономический эффект за счет:

  • оказания системных услуг по регулированию частоты;
  • поддержания уровней напряжения в местах установки;
  • создания локальных интеллектуальных электроэнергетических системы.


Принцип функционирования

АББМ представляют собой вторичные (перезаряжаемые) химические источники тока, работающие на основе электрохимических систем, в которых материалы, образовавшиеся в процессе разряда, могут быть при заряде превращены в первоначальные активные материалы. Принцип применения АББМ показан на рисунке 1.

Principabbm.jpg

Рисунок 1. Принцип применения АББМ


Опыт применения

Лидерами в производстве аккумуляторных батарей являются США и Япония. Сейчас эти батареи в основном применяются для ВИЭ. В США была построена первая в мире аккумуляторная подстанция суммарной мощностью 8 МВт. Этим проектом занимается компания AESEnergyStorage. Целью проекта является поддержание баланса между спросом и предложением на энергетическом рынке штата, а также обеспечение бесперебойной поставки электроэнергии. В отдаленной перспективе К настоящему времени ОАО «ФСК ЕЭС» реаловала два пилотных проекта по применению сетевых накопителей энергии в России. Пилотными площадками стали города Сочи и Санкт-Петербург. Разработчики:

  • ОАО «НТЦ ФСК ЕЭС».
  • ОАО «Мобильные ГТЭС».
  • ООО «Сибирь-инжиниринг».
  • ОИВТ РАН.
  • Ener1 Inc.
  • ОАО «Научно-исследовательский институт по передаче электроэнергии постоянным током высокого напряжения».
  • ЗЭМ РКК «Энергия» им. С.П. Королева.

Области внедрения Областью внедрения является полный контур оборудования подстанционного уровня объектов ЕНЭС. В рамках разработки технологий данного направления будут определены новые бизнес модели и возможные области оказания услуг накопления энергии.


Ссылки


Архитектурные кейсы, связанные с технологией