Сетевые накопители энергии – это силовые устройства, служащие для накопления и выдачи электроэнергии. Установка СНЭ обычно служит для:

1) Демпфирования пиков потребления мощности. Устройство работает как потребитель в часы минимума нагрузки и выдает мощность в сеть в часы пиков потребления.

2) Повышения устойчивости системы при пусках двигательной нагрузки. Устройство включается в режим выдачи мощности в моменты пуска оборудования.

3) Повышения надежности системы электроснабжения. Может использоваться как третий независимый источник ЭЭ повышенной мощности.

Во всех случаях установка СНЭ приводит к снижению влияния переходных процессов на основные показатели качества электроэнергии. Уменьшаются просадки напряжения при пуске, выравнивается график нагрузки, снижаются потери и повышается надежность.

Сетевой накопитель энергии – это устройство, состоящее из блока преобразования, блока управления и блока накопления электроэнергии. Рассмотрим более подробно каждый из этих блоков.

Блок накопления ЭЭ – состоит из аккумуляторных батарей (чаще всего литий-ионных, но возможно использование и других типов АКБ), установленных в общепромышленном контейнере. Размеры контейнера могут варьироваться от мощности и емкости блока накопления. Блоки накопления по мощности изготавливаются до 500 кВт и емкостью до 20000 кВА. Вес конструкции составляет 18-20 т.

Блок преобразования ЭЭ – состоит из трехфазного инвертора и выпрямителя. Служит для преобразования переменного тока в постоянный и обратно.

Блок управления – состоит из контроллера, который задает режимы заряда\разряда блока накопления, регулирует уровни напряжения на входе и выходе, а так же контролирует минимально допустимый уровень разряда, во избежание деградации АКБ.

На сегодняшний день существуют десятки примеров успешного использования СНЭ в промышленности и в составе объединённых энергосистем.

Все виды СНЭ могут работать как в режиме выдачи мощности в сеть, так и в режиме повышения передаваемой мощности к шинам нагрузки. Поэтому наиболее рационально устанавливать СНЭ в непосредственной близости к распределительному устройству. Установка на шинах низкого напряжения трансформаторной подстанции позволит использовать СНЭ не только как демпфер пиков нагрузки, но и как резервный независимый источник питания.

Принцип работы СНЭ представлен на графиках ниже. В моменты низкой загрузки генерирующего оборудования СНЭ переходит в режим накопления. Электрическая энергия накапливается в высокомощных аккумуляторах для того, чтобы в моменты пиковой нагрузки перейти в генерирующий режим и начать выдавать электроэнергию в сеть.

Рис. 1 – Принцип действия СНЭ

Для анализа влияния СНЭ на степень загрузки агрегатов ГПЭС сформируем упрощенную модель системы электроснабжения с эквивалентной мощностью генерации 1200 кВт и мощностью нагрузки, которая случайным образом варьируется в течение суток от 40 до 95%. Ярким примером такой системы является автономный пункт налива готового нефтепродукта в железнодорожные цистерны. 50% нагрузки такого объекта составляют насосы перекачки. Поэтому график загрузки ГПЭС имеет явно выраженные пики и провалы. Ниже представлен смоделированный график загрузки ГПЭС. Степень загрузки определялась случайным образом при помощи генератора псевдослучайных чисел.

Рис.1 – Графики нагрузки до и после установки СНЭ

Мощность СНЭ была выбрана таким образом, чтобы скомпенсировать пики и заполнить провалы на графике нагрузки. Как видно из графика, диапазон загрузки ГПЭС изменился, разброс диапазона стал намного меньше, исчезли резкие перепады. В данном случае это привело к уменьшению потребления газа на 7%.

Использование СНЭ в автономных системах электроснабжения повышает эффективность генерирующего оборудования, а так же качество электроэнергии. Это связано с тем, что СНЭ демпфирует резкие скачки нагрузки, компенсирует пиковые мощности и заполняет провалы потребления мощности. Дальнейшие исследования в этой области направлены на оптимизацию режимов работы СНЭ в высоковольтных распределительных сетях, а так же на оценку влияния СНЭ на режимы сети.