Системы накопления и хранения энергии (ESS)

Системы накопления (хранения) энергии (СНЭ, ESS) - сложные многокомпонентные устройства с несколькими потенциальными способами преобразования энергии.

Преимущества СНЭ:

• способны одновременно и синхронно производить и потреблять энергоресурс;
• хранить энергию в различных формах.

Назначение:

• запасать и переносить электроэнергию;
• обеспечивать бесперебойное питание в случае критического падения, понижения или полного отсутствия напряжения в электросети;
• повышать стабильность и надежность энергообеспечения потребителей в автономных системах с использованием возобновляемых источников энергии (ВИЭ).

Задача преобразования энергии осуществляется с помощью различных хорошо стандартизированных компонентов:

• трансформаторов,
• систем преобразования энергии,
• новых типов электрохимических аккумуляторов.

В настоящее время существуют различные виды накопителей энергии:

• топливные элементы;
• механические - гидроаккумулирующие электростанции (ГАЭС);
• маховичные - хранят сжатый воздух;
• химические - хранят водород, преобразуют электроэнергию в газ/водород, водород - в аммиак и хранят их;
• электрохимические - литий-ионные и никель-кадмиевые батареи;
• проточные - с окислительно-восстановительным потенциалом;
  
• тепловые - накапливают горячую воду, а также скрытую тепловую энергию;
• электрические - суперконденсаторы
• магнитные - супермагниты и др.

ESS приобретают особое значение на фоне роста использования ВИЭ, в частности ветряных и солнечных электростанций.
Поскольку выработка энергии на таких ЭС колеблется в зависимости от погодных условий и прочих факторов встает вопрос накопления и хранения этой энергии.
СНЭ позволяют повысить качество управления режимами на всех этапах производства, передачи и распределения электроэнергии.
Это - фактор улучшения экономических показателей деятельности энергетики.

К 2030 г., по мнению экспертов, на рынке СНЭ будут 2 крупнейших игрока Китай и США, которые аккумулируют около 50% глобальных систем накопления и хранения энергии.

СНЭ в РФ

В августе 2017 г. утверждена «Концепция развития рынка систем хранения электроэнергии в Российской Федерации».

• определены приоритеты и меры для создания в России новой перспективной отрасли промышленности;
• названы основные сценарии развития рынка СНЭ:
• приоритеты разработки:
• аккумуляторные хранилища малой и средней мощности с большим сроком службы и низкой стоимостью эксплуатации,
• критические элементы СНЭ (аккумуляторные ячейки, силовые преобразовательные устройства, системы управления и др),
• системы хранения электричества большой мощности с низкими капитальными затратами,
• технологии и методики недорогого и безопасного получения, транспортировки и применения водорода,
• комплексных исследования для создания СНЭ следующего поколения.

В РФ принята дорожная карта по развитию высокотехнологичных СНЭ до 2030 г.

Аккумуляторная система хранения энергии (BESS)

В условиях повышенного внимания к возобновляемым источникам энергии BESS (Battery Energy Storage System) компенсирует непостоянство ВИЭ, обеспечивая стабильную подачу электроэнергии.
Доступен широкий спектр сетевых решений BESS, от контейнерных блоков до тех, которые устанавливаются в специализированных зданиях. Решение оптимизируется в соответствии с генерирующей мощностью клиента, доступным пространством и регионом.
Решения BESS позволяют обеспечить резервное питание при отсутствии ветра для ВЭС или солнечного света - для СЭС.
Существуют решения, которые позволяют оптимизировать работу BESS и интегрированного оборудования, такого как СЭС, ВЭС или газотурбинная электростанция (ГТЭС).
Это интеллектуальное решение включает в себя технологические модули прогнозирования спроса, прогнозирования возобновляемой генерации и оптимизации работы BESS.
Использование таких решений позволяет минимизировать эксплуатационные расходы и максимизируют прибыль в течение всего срока службы всей системы.