W procesie przyspieszania realizacji celów dual carbon i budowy nowego systemu elektroenergetycznego, technologia magazynowania energii stopniowo staje się jedną z kluczowych technologii wspierających stabilną pracę nowego systemu elektroenergetycznego i optymalizującą alokację zasobów. Wśród nich konwerter magazynowania energii PCS (Power Conversion System) jest podstawowym wyposażeniem systemu magazynowania energii, a jego wydajność i zastosowanie bezpośrednio wpływają na ogólną wydajność i stabilność systemu magazynowania energii. W tym artykule przeprowadzona zostanie dogłębna analiza i interpretacja definicji, zasady działania, głównych cech, trybu pracy, scenariuszy zastosowań i przyszłych trendów rozwojowych konwertera magazynowania energii PCS.
01
Definicja konwertera magazynowania energii PCS
Konwerter magazynowania energii PCS, pełna nazwa Power Conversion System, jest kluczowym urządzeniem w systemie magazynowania energii, służącym do realizacji konwersji energii i dwukierunkowego przepływu pomiędzy akumulatorami energii a sieciami elektroenergetycznymi. Może konwertować prąd stały na prąd przemienny lub prąd przemienny na prąd stały, aby spełnić wymagania dotyczące ładowania i rozładowywania sieci energetycznej dla systemów magazynowania energii. Przekształtnik magazynujący energię PCS pełni rolę „mostu” w systemie magazynowania energii, łącząc akumulatory energii z sieciami elektroenergetycznymi w celu zapewnienia wydajnej i stabilnej pracy systemów magazynowania energii.
02
Zasada działania konwertera magazynowania energii PCS
Zasada działania konwertera magazynowania energii PCS opiera się głównie na technologii energoelektroniki, która realizuje konwersję i dwukierunkowy przepływ energii elektrycznej poprzez kontrolowanie włączania i wyłączania urządzeń przełączających. Kiedy sieć energetyczna potrzebuje systemu magazynowania energii do rozładowania, konwerter magazynowania energii PCS przekształca prąd stały w akumulatorze energii na prąd przemienny i wyprowadza go do sieci energetycznej; gdy sieć energetyczna potrzebuje ładowania systemu magazynowania energii, konwerter magazynowania energii PCS przekształca prąd przemienny w sieci energetycznej na prąd stały i przechowuje go w akumulatorze energii. Podczas procesu ładowania i rozładowywania przekształtnik magazynujący energię PCS musi również precyzyjnie sterować mocą i zarządzać energią zgodnie z potrzebami sieci energetycznej i stanem akumulatora energii, aby zapewnić stabilną pracę i efektywne wykorzystanie magazynu energii system.
03
Główne cechy konwertera magazynowania energii PCS
1. Efektywna konwersja energii: Konwerter magazynowania energii PCS wykorzystuje zaawansowaną technologię elektroniki mocy i strategie sterowania, aby osiągnąć wydajną i stabilną konwersję energii oraz przepływ dwukierunkowy. Jego sprawność konwersji sięga aż 95%, co pozwala znacząco obniżyć koszty eksploatacji systemu magazynowania energii.
2. Precyzyjna kontrola mocy: Przetwornica magazynowania energii PCS ma możliwość precyzyjnej kontroli mocy i może dokonywać regulacji w czasie rzeczywistym w zależności od potrzeb sieci energetycznej i stanu akumulatora energii. Dzięki precyzyjnej kontroli mocy konwerter magazynowania energii PCS może osiągnąć szybką reakcję i precyzyjną regulację systemu magazynowania energii oraz poprawić stabilność i niezawodność systemu elektroenergetycznego.
3. Inteligentne zarządzanie energią: Konwerter magazynowania energii PCS posiada również funkcję inteligentnego zarządzania energią, która może być inteligentnie zarządzana i optymalizowana w zależności od obciążenia sieci energetycznej i stanu akumulatora energii. Dzięki inteligentnemu zarządzaniu energią, konwerter magazynowania energii PCS może zmaksymalizować wykorzystanie systemu magazynowania energii i zminimalizować straty, a także poprawić ekonomikę i ochronę środowiska całego systemu elektroenergetycznego.
4. Elastyczna konfiguracja i rozbudowa: Konwerter magazynowania energii PCS ma konstrukcję modułową, którą można elastycznie konfigurować i rozszerzać zgodnie z rzeczywistymi potrzebami. Zwiększając lub zmniejszając liczbę modułów, pojemność systemu magazynowania energii można dokładnie dostosować do potrzeb różnych scenariuszy zastosowań.
04
Tryb pracy konwertera magazynowania energii PCS
1. W trybie przyłączenia do sieci dwukierunkowa konwersja energii pomiędzy akumulatorem a siecią realizowana jest na podstawie polecenia mocy wydanego przez dyspozytora wyższego szczebla; takie jak ładowanie zestawu akumulatorów w okresie niskiego obciążenia sieci i oddawanie energii do sieci w okresie szczytowego obciążenia sieci;
2. Tryb pracy poza siecią/sieci izolowanej, po spełnieniu ustawionych wymagań, następuje odłączenie od sieci głównej i dostarczanie prądu przemiennego spełniającego wymagania jakościowe sieci do niektórych lokalnych odbiorów.
3. W trybie hybrydowym system magazynowania energii może przełączać się między trybem podłączenia do sieci a trybem braku sieci. System magazynowania energii znajduje się w mikrosieci, mikrosieć jest przyłączona do sieci publicznej i w normalnych warunkach pracy działa jako system przyłączony do sieci. W przypadku odłączenia mikrosieci od sieci publicznej, system magazynowania energii będzie pracował w trybie off-grid, zapewniając główne zasilanie mikrosieci. Typowe zastosowania obejmują filtrowanie, stabilizację sieci, regulację jakości energii i tworzenie samonaprawiających się sieci.
05
Scenariusze zastosowania konwertera magazynowania energii PCS
1. Przesunięcie czasu energii: W systemie magazynowania energii po stronie użytkownika konwerter magazynowania energii PCS może być używany do przesuwania energii w czasie, magazynowania nadwyżki energii fotowoltaicznej w ciągu dnia i uwalniania jej przez PCS w nocy lub podczas deszczowej pogody, nie ma wytwarzania energii fotowoltaicznej, która mogłaby osiągnąć maksymalne wykorzystanie energii fotowoltaicznej na własne potrzeby.
2. Arbitraż doliny szczytowej: W systemie magazynowania energii po stronie użytkownika, szczególnie w parkach przemysłowych i handlowych, które wdrażają ceny energii elektrycznej w czasie użytkowania, konwerter magazynowania energii PCS może być wykorzystany do arbitrażu doliny szczytowej, poprzez ładowanie w trakcie okres niskich cen energii elektrycznej i rozładowywania w okresie wysokich cen energii elektrycznej, aby osiągnąć arbitraż niskiego ładowania i wysokiego rozładowywania, aby zaoszczędzić całkowity koszt energii elektrycznej w parku.
3. Dynamiczne zwiększanie wydajności: W scenariuszach o ograniczonej mocy, takich jak stacje ładowania pojazdów elektrycznych, falowniki magazynujące energię PCS są konfigurowane z akumulatorami magazynującymi energię w celu dynamicznego zwiększania pojemności. Podczas szczytowego ładowania falowniki magazynujące energię PCS rozładowują się, aby zapewnić dodatkowe wsparcie energetyczne; podczas ładowania niskoszczytowego inwertery magazynujące energię PCS ładują i przechowują tanią energię elektryczną na potrzeby rezerwowe, co pozwala osiągnąć arbitraż doliny szczytowej i dynamicznie zwiększać pojemność stacji ładowania.
4. System mikrosieci: W systemie mikrosieci inwertery magazynujące energię PCS mogą zapewnić skoordynowaną kontrolę rozproszonych źródeł energii i systemów magazynowania energii, poprawiając stabilność i jakość zasilania mikrosieci. Dzięki precyzyjnej kontroli mocy i inteligentnemu zarządzaniu energią falowników magazynujących energię PCS można osiągnąć równowagę i optymalne harmonogramowanie zasilania i obciążenia w systemach mikrosieci.
5. Regulacja częstotliwości i wartości szczytowych systemów elektroenergetycznych: W systemach elektroenergetycznych falowniki magazynujące energię PCS można stosować do regulacji częstotliwości i wartości szczytowych w celu poprawy stabilności i niezawodności sieci elektroenergetycznych. Kiedy obciążenie sieci osiąga szczyt, falownik magazynujący energię PCS może uwolnić energię z akumulatora magazynującego energię i zapewnić dodatkowe wsparcie energetyczne sieci; gdy obciążenie sieci jest niskie, falownik magazynujący energię PCS może pochłonąć nadmiar energii w sieci i naładować akumulator energii do późniejszego wykorzystania.
Falownik Growatt 140-250k magazynujący energię
06
Trend rozwojowy falownika magazynującego energię PCS
Obecnie scentralizowane PCS są szeroko stosowane w dużych elektrowniach magazynujących energię. PCS dużej mocy steruje jednocześnie wieloma klastrami równoległych akumulatorów, a problemu braku równowagi między klastrami akumulatorów nie można skutecznie rozwiązać; podczas gdy łańcuchowe PCS, PCS małej i średniej mocy sterują tylko jednym klastrem akumulatorów, realizując zarządzanie jednym klastrem, skutecznie unikając efektu beczki pomiędzy klastrami akumulatorów, poprawiając żywotność systemu i zwiększając zdolność rozładowania w całym cyklu życia. Trend stosowania na dużą skalę sznurków PCS nabrał kształtu. W zintegrowanych przemysłowych i komercyjnych szafach do magazynowania energii, string PCS stał się głównym rozwiązaniem w branży, a w przyszłości będzie również stosowany na dużą skalę w dużych elektrowniach magazynujących energię.
Wraz z szybkim rozwojem nowych sieci energetycznych i inteligentnych sieci oraz ciągłym rozwojem technologii magazynowania energii, przed konwerterami magazynowania energii PCS staną przed większymi możliwościami rozwojowymi i wyzwaniami. W przyszłości konwertery magazynowania energii PCS będą rozwijać się w bardziej wydajnym, inteligentnym i elastycznym kierunku.
Z jednej strony, wraz z ciągłym rozwojem technologii energoelektroniki i ciągłym stosowaniem nowych materiałów, sprawność konwersji konwerterów magazynowania energii PCS będzie ulegała dalszej poprawie. Z drugiej strony, wraz z ciągłym rozwojem i stosowaniem technologii, takich jak big data, przetwarzanie w chmurze i sztuczna inteligencja, możliwości inteligentnego zarządzania energią konwerterów magazynowania energii PCS będą w dalszym ciągu udoskonalane, co może lepiej zaspokoić potrzeby systemu elektroenergetycznego i optymalizować harmonogram. Ponadto wraz z ciągłym rozwojem i pogłębianiem scenariuszy zastosowań systemów magazynowania energii, konwertery magazynowania energii PCS będą również musiały stawić czoła bardziej dostosowanym potrzebom i wyzwaniom związanym z innowacjami.