Con il continuo aumento della proporzione di nuove energie volatili come energia eolica e fotovoltaici nella rete elettrica, la capacità di regolazione della frequenza della tradizionale generazione di energia termica non è gradualmente in grado di soddisfare i requisiti di stabilità della rete elettrica. I contenitori per lo stoccaggio di energia sono diventati il "nuovo tesoro" del mercato dei servizi ausiliari della griglia elettrica con velocità di risposta millisecondi, alta durata del ciclo e caratteristiche flessibili di distribuzione. Svolgono un ruolo insostituibile nella regolazione della frequenza primaria, nella regolazione della frequenza secondaria, nella rasatura di picco e nel riempimento della valle e ridefiniscono la modalità di controllo stabile del sistema di alimentazione.
Risposta di livello 1 millisecondi: "regolatore ad alta velocità" per la regolazione della frequenza della rete elettrica
La stabilità della frequenza della rete elettrica (50Hz ± 0,2Hz in Cina) è l'indicatore di base per il funzionamento sicuro del sistema di alimentazione. Quando il carico aumenta improvvisamente o l'output di nuove energie diminuisce bruscamente, la frequenza si discosta immediatamente dal valore standard. Se non regolato in tempo, può causare interruzioni di corrente su larga scala. Il tempo di risposta in frequenza delle tradizionali unità di potenza termica è di solito 10-30 secondi, mentre la velocità di risposta dei contenitori di accumulo di energia può essere inferiore a 50 millisecondi, che è più di 200 volte quella delle unità di potenza termica. Possono intervenire rapidamente nelle prime fasi delle fluttuazioni di frequenza e sopprimere l'espansione delle deviazioni.
In una regolamentazione di frequenza, il contenitore di stoccaggio di energia simula le caratteristiche di inerzia di un generatore sincrono attraverso il "controllo di inerzia virtuale". Quando il tasso di cambio di frequenza della rete elettrica supera 0,1Hz/s, il sistema di accumulo di energia rilascia automaticamente o assorbe la potenza attiva. Ogni gruppo di contenitori per lo stoccaggio di energia da 100 mW/20 mwh può fornire 50 MW di capacità di regolamentazione istantanea, equivalente al contributo di modulazione di frequenza di due unità di potenza termica da 300 MW. Il progetto di contenitore per lo stoccaggio di energia a supporto di un parco eolico da un milione di chilowatt a Jiangsu ha aumentato il tasso di qualificazione di frequenza della connessione della rete eolica dal 98,5% al 99,9% attraverso un servizio di regolamentazione di frequenza, riducendo multe di oltre 3 milioni di yuan all'anno a causa della frequenza che supera lo standard.
La regolazione della frequenza secondaria verifica la capacità di regolamentazione continua del sistema di accumulo di energia. I contenitori di accumulo di energia devono mantenere un'alimentazione stabile entro 1-5 minuti in base alle istruzioni di spedizione della griglia per compensare le deviazioni residue dopo una regolamentazione di frequenza. Il contenitore adotta una soluzione di accumulo di energia ibrida di "fosfato di ferro al litio+supercondensatore", che può bilanciare la densità di energia e la densità di potenza: il supercondensatore è responsabile dell'impatto ad alta potenza nel primo 10 secondi, e la batteria al litio si è impegnata a una soluzione continua a una soluzione continua.
2 rasatura di picco e riempimento della valle: "esperto di arbitraggio energetico" nel mercato dell'elettricità
Nel mercato dell'elettricità in cui vi è una differenza significativa tra i prezzi dell'elettricità di picco e valle, i contenitori di accumulo di energia possono fornire sia la rasatura di picco che il riempimento della valle per la rete elettrica, nonché rendimenti stabili per gli investitori, attraverso il modello arbitraggio di "carico della valle e scarico di picco". Prendendo Shanghai come esempio, nel 2024, il prezzo dell'elettricità durante le ore di punta (10: 00-11: 00, 14: 00-15: 00) raggiungerà 1,2 yuan/kWh, mentre durante le ore di punta (0: 00-7: 00) sarà solo 0,25 yuan/kWh, con una differenza di prezzo di quasi 5 volte. Un gruppo di contenitori per lo stoccaggio di energia da 100 mwh può completare un ciclo di ricarica e scarico al giorno, con un profitto giornaliero di circa 80000 yuan dopo aver dedotto perdite e un profitto annuale di oltre 29 milioni di yuan. Il periodo di rimborso degli investimenti può essere controllato entro 5-6 anni.
In risposta al fenomeno della "riduzione del vento e dell'energia solare" causata dal rapido sviluppo di nuove energie, i contenitori di accumulo di energia possono essere caricati durante il picco di mezzogiorno della produzione fotovoltaica e scaricati durante il carico di picco serale, migliorando il tasso di assorbimento di energia pulita. Il progetto di contenitore per lo stoccaggio di energia da 500 mwh che supporta una base fotovoltaica a Gansu può aumentare il consumo fotovoltaico annuale di 120 milioni di kWh, ridurre il tasso di riduzione dal 15% al 5% e fornire una capacità di rasatura di picco di 100 MW per la griglia elettrica, ricevendo sussidi di rasatura di picco di circa 20 milioni di yuan all'anno.
I servizi di backup della capacità sono un'altra fonte di entrate per i contenitori di stoccaggio di energia. Durante i periodi di carico di picco della rete elettrica, il sistema di accumulo di energia funge da fonte di alimentazione di backup per mantenere uno stato di standby caldo, pronto a rispondere alle carenze di alimentazione in qualsiasi momento e ricevere sussidi in base alla capacità di backup. Un contenitore di stoccaggio di energia da 20 mwh in un parco industriale nel Guangdong può generare un reddito annuo aggiuntivo di 1,2 milioni di yuan partecipando al mercato della riserva di capacità, che equivale a una riduzione di 0,15 yuan dei costi di elettricità per chilowatt.
3 cluster modulari: il "Corpo elastico" dei servizi ausiliari della griglia
La natura modulare dei contenitori di accumulo di energia consente loro di formare rapidamente i "cluster di regolazione della frequenza" e di regolare in modo flessibile la loro scala in base alle esigenze della rete elettrica. Un singolo contenitore da 20 piedi può fornire 5-10 mWh di capacità di accumulo di energia. Attraverso la tecnologia di controllo del cluster, centinaia di contenitori possono formare una centrale elettrica di accumulo di energia GWH, rispondendo alle esigenze di regolamentazione di potenza su larga scala della rete elettrica. Il progetto di stoccaggio di energia VISTRA in Texas, USA, è costituito da un sistema da 1,2 GWH costituito da 400 contenitori di accumulo di energia. Durante il picco di consumo di elettricità nell'estate del 2023, fornirà servizi di regolamentazione della frequenza più di 500 volte al giorno, stabilizzando la frequenza della rete elettrica locale.
Il nucleo della tecnologia di controllo del cluster è la piattaforma di gestione della centrale elettrica virtuale (VPP). La piattaforma raccoglie SOC in tempo reale (stato di carica), output di alimentazione e altri dati di ciascun contenitore attraverso la comunicazione 5G. Utilizzando algoritmi di controllo predittivo del modello, bilancia i tempi di ricarica e di scarico di ciascun contenitore mentre incontra le istruzioni della griglia, estendendo così la durata complessiva del cluster del 10%. Nel progetto di cluster di accumulo di energia di una certa griglia elettrica di una certa provincia, la piattaforma VPP ha controllato le differenze di ricarica e scarico di 100 contenitori entro il 5%, evitando la pensione prematura delle singole attrezzature a causa dell'uso eccessivo.
La capacità di avvio nero è la garanzia definitiva per i cluster di contenitori per lo stoccaggio di energia. Quando è presente un'interruzione di corrente su larga scala nella rete elettrica, il cluster di accumulo di energia può fungere da fonte di energia di avvio nero per fornire energia alle apparecchiature ausiliarie nelle centrali termiche e nelle piante idroelettriche, aiutando la principale fonte di energia a riprendere il funzionamento. Il cluster di container da 100 mWh di una certa centrale elettrica di conservazione dell'energia nella provincia di Zhejiang è stato verificato attraverso i test di avvio nero per fornire energia di avvio per due unità termiche da 600 MW entro 30 minuti, accorciando il tempo di recupero della griglia di potenza a meno di 2 ore e riducendolo di 4 ore rispetto ai tradizionali schemi di partenza neri.
L'applicazione diffusa di contenitori per lo stoccaggio di energia nel campo dei servizi ausiliari della griglia segna la trasformazione del sistema di alimentazione da "fonte a seguito di carico" a "Coordinamento di stoccaggio del carico della griglia di origine". Questi "regolatori di energia" flessibili non solo migliorano la stabilità della rete elettrica e la capacità di assorbire nuove energia, ma ottengono anche notevoli benefici attraverso la partecipazione al mercato dell'elettricità, formando un modello vantaggioso di "benefici sociali+benefici economici", fornendo supporto chiave per la costruzione di nuovi sistemi di potenza.