Како да повежете батерију за складиштење соларне енергије на мрежу?

Шта је батерија за складиштење соларне енергије и зашто је важна за повезивање са мрежом

Соларне батерије функционишу тако што прикупљају вишак електричне енергије коју производе панели на крову, омогућавајући кућама и предузећима да сачувају ту енергију за тренутке када је највише потребна или чак да пошаљу део у локалну електродистрибуцију. Ова решења за складиштење решавају један велики проблем са соларном енергијом: сунце не сија увек када нам је потребно. Током облачних дана или ноћу, људи и даље имају потребу за струјом, а соларне батерије обезбеђују да нешто буде доступно. И дистрибутери имају користи, јер ове батерије помажу у одржавању стабилности општег напона. Уместо превелике зависности од старих гасних електрана које се укључују у периодима високог потрошње, мреже сада могу боље управљати обновљивим изворима. Према истраживању НРЕЛ-а прошле године, повезивање соларног складишта са мрежом смањује те скупе трошкове у вршним часовима отприлике 30, па чак и до 45 процената. То значи мање оптерећења наших старијих енергетских система док радимо ка циљевима чишће енергије широм земље.

Кључни компоненти потребни за повезивање батерије за складиштење соларне енергије са електродистрибутивном мрежом

Три основна компонента омогућавају интеграцију у мрежу:

1. Бидирекционални инвертори : Претварају једносмерну струју из батерија у наизменичну ради компатибилности са мрежом.
2. Системи за управљање енергијом (EMS) : Надгледају стање мреже и оптимизују циклусе пуњења/пражњења.
3. Контролери за интеракцију са мрежом : Осигуравају синхронизацију са стандардима напона и фреквенције дистрибутивне мреже.
   Савремени системи такође укључују прекидаче за изолацију и мерне уређаје како би испунили безбедносне прописе као што је NEC члан 706.

Наука иза бидирекционалних инвертора у системима за складиштење соларне енергије

Дводирекционални инвертори у основи служе као повезнице између батерија за складиштење соларне енергије и електричне мреже. Оно што их разликује од обичних инвертора је могућност преноса енергије у оба смера. Они могу пуnити батерије када је доступна вишка соларне енергије, а затим ту сачувану електричну енергију враћати у мрежу чим се потражња повећа. Неки од новијих модела опремљени су технологијом која се назива MPPT и која помаже у постизању бољих перформанси, често достизући ефикасност конверзије преко 95%. Студије показују да ови уређаји имају велики део у управљању досадним скоковима напона и проблемима фреквенције који муче мреже са великим бројем соларних инсталација. Њихове интелигентне могућности прилагођавања осигуравају глатко функционисање на страни мреже, истовремено осигуравајући да максимално искористимо сву ту обновљиву енергију која је у складишту.

Поступак корак по корак за повезивање батерије за складиштење соларне енергије са мрежом

Процена компатибилности локације за батерију за складиштење соларне енергије и синхронизацију са мрежом

Припрема свега пре постављања система батерије за соларну енергију подразумева добру проверу локације како би се осигурала добра усклађеност са електричном мрежом. Стручњаци са искуством ће проценити ствари попут капацитета напона расподелне табле, оријентацију тренутних соларних панела и врсту напона који захтева локални дистрибутер. Последњи подаци из Извештаја о инсталирању соларних система показују да око 40 процената корисника који инсталирају батерије на мрежу морају надоградити своје табеле само да би управљали двосмерним током електричне енергије. Такође морамо осигурати да зидови и подови могу поднети тежину места где ће батерија бити постављена, а вршимо и проверу сенки јер чак и мале сенке могу смањити перформансе за више од 12 процената према истраживању НРЕЛ-а из 2023. године.

Инсталација система батерије за складиштење соларне енергије и хибридног инвертера

Држање батерије на месту где температура остаје стабилна, као што је гаражa или просторија за утилије, помаже да се избегу досадне губитке ефикасности када је ванском простору веома вруће или хладно. Хибридни инвертер се повезује и на соларне панеле и на главну расподелу струје у кући, тако да људи могу пуњење вршити из мреже истовремено док користе своју сопствену соларну енергију. Већина људи заврши инсталирање ових система у року од око 3 до 7 дана код кућа, према типичном искуству стручњака. Литијум-јонске батерије постају све популарније, чинећи скоро девет од десет нових инсталација данас због тога што реагују много брже од других типова, како је наведено у извештају Министарства енергетике из 2024. године.

Подешавање комуникационих протокола између батерије за складиштење соларне енергије и оператора мреже

Данас, већина модерних система за енергију ослања се на стандарде као што је IEEE 1547-2018 када комуницирају са енергетским компанијама. Протоколи као што су SunSpec Modbus и DNP3 омогућавају размену тренутних података у оба смера. Када је потражња на мрежи висока, ова двосмерна комуникација омогућава прилагођавање у реалном времену. Неки тестови су показали смањење оптерећења на електричној мрежи за око 18 процената током тих експеримената, према истраживању EPRI-ја из 2023. године. Важно је и правилно подешавање, јер батерије морају да поштују локалне прописе у вези количине електричне енергије коју могу враћати у мрежу и колико брзо реагују на промене нивоа фреквенције у различитим регионима.

Спровођење безбедносних инспекција и одобрење од стране дистрибутера за повезивање

Све инсталације морају да испуне сертификацију UL 9540 за противпожарну сигурност и захтеве NFPA 855 у погледу размака. Дистрибутери обично захтевају:

• Тестове заштите од анти-острвљења који потврђују прекид везе са мрежом <2 секунде
• Аутоматско ограничавање извоза испод 60% капацитета прикључка на мрежу
• Документација која доказује да инвертер испуњава стандарде IEEE 1547.1-2020 за хармонике

Рокови одобрења варирају од 2 до 6 недеља, у зависности од локалних редова за повезивање.

Коначно тестирање и активација батерије за складиштење соларне енергије у режиму повезаном са мрежом

Техничари симулирају прекиде напајања како би проверили пребацивање преко АТС-а (Аутоматски прекидач за пребацивање) у мање од 10ms. Мониторинг у реалном времену интегрисан је са платформама попут EnergyHub или Span.io, омогућавајући власницима кућа да смање трошкове вршног оптерећења за 34% кроз оптимизацију по времену коришћења (LBNL 2024). Системи пролазе кроз 72-часовни циклус оптерећења пре потпуне активације.

Регулаторни, безбедносни и технички аспекти повезивања са мрежом

Усклађеност са IEEE 1547 и NEC члан 706 за инсталације батерија за складиштење соларне енергије

Након ИЕЕЕ 1547-2018 заједно са НЕЦ Члан 706 је заиста важан када је у питању сигурно повезивање батерија за складиштење соларне енергије са мрежом. Правила захтевају неколико кључних мера безбедности као што су заштита од прекорачне струје од најмање 150% и осигурање да фреквенције остану синхронизоване у оквиру плус или минус 0,5 Хц од онога што је мрежи стварно потребно. Према истраживању које је објавио EPRI 2023. године, придржавање ових новијих ИЕЕЕ стандарда смањило је те фрустрирајуће кашњења током одобрења међусобног повезивања за око трећину у поређењу са старијим дизајном система. Ако погледамо најновије податке из Извештаја о стандардима за међусобно повезивање мрежа 2024, то показује још нешто: данашње инсталације морају да укључују ИЗОЛ-трансформаторе сертификоване UL 3301 кад се баве системима снаге изнад 30кВА. И занимљиво је да ово правило више није само за комерцијалне апликације. Двенаест различитих држава почело је да примењује сличне захтеве чак и на кућне инсталације захваљујући недавним ажурирањема усмереним на спречавање пожара.

Управљање стабилношћу напона и фреквенције у системима батерија за складиштење соларне енергије повезаним са мрежом

Да би системи повезани са мрежом правилно функционисали, они морају да одржавају ниво напона у распону од плус или минус 5%, а фреквенција би требало да остане у распону од 0,2 Hz користећи оно што се зове технике динамичке реактивне компензације снаге. Неки новији инвертори су постали прилично паметни ових дана, користећи те фантастичне алгоритме неуронских мрежа који могу предвидети како ће се оптерећења мењати око 15 минута пре него што се то деси. Према истраживању NREL-а још 2023. године, ова врста предвиђања може да усаврши облик таласа са стандардним синусним кривама решетке за око 99,8%. Та степен прецизности чини велику разлику када је реч о спречавању тих досадних прекида рада који би могли пореметити рад у болницама и другим центрима за критичну негу. Плус, ови системи реагују невероватно брзо, са само 2 милисекунде када постоји одступање од фреквенције. И да будемо искрени, ово је најважније у областима где мрежа има веома ситне маржине стабилности, понекад чак и низак као 1% инерција буфер.

Превенција ризика од усадака кроз напредну логику контроле

Инвертори сертификовани према стандардима UL 1741 SA решавају ризике од изолације путем напредних техника за праћење мреже. Они користе оно што се зове детекција мултиспектрних поремећаја која комбинује и хармоничну анализу на 27 различитих тачака и нешто што се зове импедантна спектроскопија. Када постоји проблем са мрежом, ови системи могу потпуно да се искључе за мање од две секунде након што открију проблеме. Довољно импресивно с обзиром да и даље држе око 85% наплате спремне да иду ако је потребно током прекида струје. Неке недавне надоградње софтвера учиниле су ствари још бољим. Нови фирмвер омогућава аутоматско мапирање распореда мреже, што је смањило те досадне лажне аларме када систем мисли да постоји острво, али то у ствари није. Сандија Лабс је прошле године известила да је ово побољшање смањило такве грешке за око половину у регионима у којима је пуно соларних панела и ветровинки повезано са мрежом.

Економске предности и оперативне предности система за складиштење соларне енергије повезаних са мрежом

Собственици кућа и мали предузећи могу уштедети новац и дуго остати на струји када инсталирају соларне батерије повезане са мрежом. Недавни извештај о одрживости Гаије из 2023. такође показује нешто занимљиво. Када људи спајају ове батеријске системе са својим соларним панелима, они смањују трошкове рада за око 35% и мање се ослањају на главну електричну мрежу за око 40% за домове. Постоји још један бонус. Ови уређаји за батерије заправо зарађују новац власницима који се придруже локалним програмима комуналних компанија. У суштини, складиштена соларна енергија се користи уместо да се црпи из мреже током тих скупих пик сати када сви други користе електричну енергију у исто време.

Смањење наплате за пик потражње коришћењем батерије за складиштење соларне енергије и повратне информације о мрежи

Трговски оператери постижу 40-60% смањење накнада за пик потражње програмирањем батерија да се испустију током критичних сати дефинисаних од стране комуналних компанија. Ова стратегија премештања оптерећења усклађује обрасце потрошње са тарифним прозорима ван пик, знатно смањујући компоненте наплате засноване на потражњи које обично чине 3050% комерцијалних трошкова електричне енергије.

Учествовање у програмима мерења мреже и услуга мреже

Употребљавачи у 42 америчке државе нуде компензацију за вишак соларне енергије која се враћа у мрежу, а системи складиштења повећавају прозор кредитног прихватљивости за 65%. Кроз аутоматизоване платформе за трговину енергијом, батерије повезане са мрежом пружају услуге регулисања фреквенције у вредности од 50100 долара/МВт-часо на ИСО тржиштима.

Касе студија: Сунчеви систем за складиштење енергије у стамбеним просторима смањује зависност од мреже за 60%

Власник куће у Масачусетсу је смањио годишњу набавку струје са мреже са 12.000 kWh на 4.800 kWh након инсталације система соларног складиштења од 20 kWh. Овај систем је остварио потпуни поврат улагања за 6,2 године кроз комбиноване уштеде добијене трговањем по времену коришћења и сертификатима за обновљиву соларну енергију (SREC).