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能源解决方案

太阳能可以使网格更加弹性

可再生能源与电池储能相结合,可以帮助缓解电力需求高峰和短暂的电力中断

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这个位于费城海军造船厂的钢棚包含一个250千瓦的逆变器和125千瓦时的电池存储。
图像信用:太阳能电网存储,LLC
这个位于费城海军造船厂的钢棚包含一个250千瓦的逆变器和125千瓦时的电池存储。
图像信用:太阳能电网存储,LLC
这张示意图显示了使用太阳能电网储能功率因数系统的微电网。
图像信用:太阳能电网存储,LLC
PowerFactor250模块的剖面图。
图像信用:太阳能电网存储,LLC

在我的上周的博客这是一个占地1200英亩的非凡的商业园区,有300家公司,雇佣了1万名员工——预计最终将有3.5万名员工。当我在城里参加一个会议时,吸引我来到这个设施的是一个创新的演示,展示了带有电池备份和智能控制的太阳能电力(光伏)系统如何帮助创建一个更有弹性的电网。

本周,我将深入挖掘这个系统,该系统已经由公司开发太阳能电网存储,LLC

微普林的出现

随着更强烈的风暴、野火、恐怖主义行动和其他事件导致大范围的停电——根据许多专家的说法,未来可能会导致越来越常见的停电——对创建可岛屿化的“微电网”的需求越来越大。

微电网小于中等大小的电网,通常为大学或医疗校园提供,这使得能够在普遍停电的情况下从区域电网隔离。这些系统必须具有自己的发电能力以及复杂的电力管理系统。

超过50个军事基地已经或正在创建微电网。即使发生大面积停电,军事设施也必须保持可操作性,因此它们是微电网的自然选择。一些大学和医院也建立了微电网,而受到超级风暴桑迪(Sandy)、热带风暴艾琳(Irene)和2011年10月反常暴风雪严重打击的康涅狄格州,已经通过立法,在8个城市建立示范微电网。

微型电网的另一个优点是,这种系统所需的小规模发电发生接近使用的权力,所以如果有废热在生成过程中创建(如发生与使用蒸汽涡轮发电机或燃料电池),热量可以获取并有效使用一种称为热电联产或热电联产(CHP)的方法。

少量的电能存储如何提高电网的恢复能力

我们的电网是一个复杂而难于管理的系统。发电量必须与耗电量(需求)紧密平衡。需求波动每时每刻都在发生。例如,在早上6点到8点之间,许多人起床,开灯,淋浴,操作咖啡机,打开暖气(或空调);电力需求大幅上升。

管理这种波动需求中的一个重要挑战是,大多数发电机无法快速打开和关闭。你不能抛出一个开关并期望几百兆瓦的发电机开始掉电电。

具有可再生能源发电系统 - 特别是风和太阳能 - 输出中的波动提供了另一种并发症。当风停止吹从风电场停止的输出时,当云遮挡太阳时,光伏系统的输出急剧下降。

电网中的电池存储允许在产生更多的产生时存储电力,并且当需求超过电源时,它允许电力退出存储。相同的电池组可以允许微电网中的临界负载在区域网格下降时保持电源。电池在管理风速和太阳系输出方面的作用很重要,并将其出现意义,因为可再生能源所提供的电力的百分比增长。

太阳能电网存储

基于费城的基于位于东北部遍布的其他办事处,太阳能电网存储提供了一个模块化系统,用于管理PV阵列的输出,并更好地平衡大型网格连接的PV系统的输出和功率可用性。

在该系统中使用先进的锂离子电池。该技术避免使用在其他电池中使用的铅和镉等重金属。该技术还允许深度放电而不会佩戴电池和非常快速的充电 - 虽然成本是一个问题。

太阳能电网存储的商业模式是大型光伏阵列的所有者将拥有实际的阵列,而太阳网电网将拥有逆变器,电池系统和管理系统所需的其他设备。这些组件包装在一个20英尺的集装箱中,该集装箱(困惑地)被称为强力摩尔(至少对我们那些努力完全理解的人而言,这是令人困惑的功率因数是什么意思)。

电池组和控制允许系统在区域停电的情况下立即接管。

首批四个系统中的一个已经在海军造船厂安装,我和我的同事有机会参观了这个设施。这个PowerFactor250系统包括一个250千瓦的逆变器和125千瓦时的电池存储。由于是模块化的,它可以直接发送到站点,并且可以快速连接。

2013年10月,这家房地产开发商在马里兰州劳雷尔安装了另一个更大的PowerFactor系统konterra.该PowerFactor500系统管理由402千瓦太阳能阵列的电源与停车场集成,它包括300千瓦时的电池存储(虽然250千瓦时与500 kW逆变器更典型)。它包括临界负载电源,可以在40千瓦辆即可在四小时内提供50千瓦,或者在阳光照耀和发电的电力时。

创新才刚刚开始

随着将可再生能源有效地整合到公用事业电网的努力向前推进,太阳能电网存储装置是我们在未来几年可以期待的前沿例子。太阳能电网存储公司首席执行官汤姆·莱顿告诉我:“为太阳能项目增加存储能力使其对客户更有价值,也为电网和所有纳税人提供了新的利益。”“我们很自豪能成为我们相信将有助于迎接未来电网的一部分。”

我相信这种创新将在太阳能(和其他可再生能源)之间表现出非常有效的协同作用,弹性的目标,以及电网的有效运行。看起来很有趣!

亚历克斯是BuildingGreen公司.和执行编辑环境建设新闻.2012年,他创立了弹性设计研究所.要跟上亚历克斯的最新文章和想法,你可以注册他的Twitter账号

一个评论

  1. 专家成员
    达娜·迪斯特||#1

    网格存储即将出现爆炸性增长
    即使没有可再生能源的部分,可调度电网存储稳定电网(频率和电压)的好处是如此巨大,它已经成为一个真正的热点项目,世界各地。在加州,分布式光伏的大规模安装已经对一些地方电网造成了足够的监管噪音,该州已经下令扩建分布式电网存储:

    https://www.greentechmedia.com/articles/read/energy-storage-is-cost-effective-but-needs-a -clears-market-signal.

    但好处不止于此。通过使用峰值电源,来自低效率峰值而不是联合循环的净功率可以被最小化。有许多相互竞争的技术正在投入使用,有些是老式的、技术含量相对较低的(抽水、压缩空气),还有各种各样的电池技术,熔盐热存储技术,等等。液态金属电池技术最近被资助用于更大规模的原型,在成本/Twh基础上看起来特别有前途——在生命周期基础上比锂离子或铅酸电池便宜得多:

    http://phys.org/news/2013-11-ambri-liquid-metal-battery-prototype.html

    在德国,人们对分布式可再生能源分布式存储战略的发展达成了广泛共识,完全摒弃了大型中央发电厂的电网管理模式。用于此的逆变器和控制软件已经开发出来了,在他们把最后一节煤车厢和最后一次把控制棒扔进核反应堆之前,看起来只是新模型的实施时间问题:

    http://www.greentechmedia.com/articles/read/germany-expands-renewables-targets-considers-virtual-baseload

    此外,借助(相对昂贵的)电动汽车电池技术,非常本地化的小规模分布式电网存储也有很多进展:

    http://www.greentechmedia.com/articles/read/SolarCity-Launches-Energy-Storage-for-Businesses-Using-Tesla-Battery-Packs

    因为网格存储不需要便携、低质量/高密度锂离子电池没有经济意义随着规模的东西——有便宜又重技术,但特殊酱料是在逆变器和控制软件,它可以相当电池技术类型的不可知论者,仍然工作。

    CA的一些投资者拥有的公用事业正推动在这个非常小的规模存储分布,试图要求逆变器和充电被sub-metered证明屋顶PV和非高峰电力源充电电池,销售在peak-retail回电网。但是,由于现有的并网逆变器并不是为这种级别的分计量而设计的,它阻碍了实施,并搞糟了(最近才修订的)电网计量标准——目前在电网能源书呆子圈子里是一个热门话题。我们将看到这在CA中最终是如何实现的,它可能会为美国设定标准。

    分布式存储和分布式发电(可再生或其他)的价值是多方面的。分布式存储和电力降低了电网基础设施的总容量需求,因为可以在非常局部的电网上管理高峰用电。在风暴破坏更大电网期间,扩大独立岛屿的发电能力是一个已经解决的问题,与升级大型中央发电机的电网支持相比,这是一个更好的资本支出。1980年的电网模型在大多数发达国家已经过时了,2030年的电网将有一个非常不同的外观和感觉(和更高的可靠性),比美国2013年的模型。

    该技术已经很远在比赛中,如果目前正在谈论的新核武器在GA继续进行线上,那么RATEPAYERS可能会受到严重的问题“为什么?”,甚至比他们已经更有。(佐治亚力量是一项受监管的垄断,如果当地调节器允许小规模分布式存储和岛屿,PV +电池Genie将从瓶子中脱离,并且可能最终将死亡膝盖送到当前的商业模式。他们被允许通过监管机构提前向RUBERS提前给RUBALE收取费用,这是核武器的建筑物,这是当时的争议性高度争议。随着电网电源的价格上涨,PV和本地存储的成本崩溃,它可能会变得丑陋。该网格价格越高,RATEPAYERS的激励越大,将其抵消本地电源和存储,这意味着他们必须提高网格价格继续支付电网电力基础设施,这使得其对RABAYPAYERS更具吸引力纾困。这种死亡螺旋可以很快地摆脱手,一旦PV和网格储存的预计价格点达到了2020年的数字。

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