Według raportu Międzynarodowej Agencji Energetycznej (IEA)[1] fotowoltaika przyciągnęła w 2023 r. rekordowe inwestycje o wartości 480 miliardów dolarów – więcej niż w przypadku wszystkich innych technologii wytwarzania energii razem wziętych – podczas gdy od 2021 r. inwestycje w energię węglową spadły o 40%. Oczywiste jest, że penetracja energii odnawialnej w systemie elektroenergetycznym znacznie wzrasta. Jednakże energia odnawialna nie ma cech bezwładności i tłumienia tradycyjnych wirników generatorów synchronicznych. Przeciwdziałanie zakłóceniom, zdolność przeciążeniowa, regulacja częstotliwości i napięcia oraz inne aspekty są w jej przypadku daleko niewystarczające. Ciągły dopływ nowej energii spowoduje duże oscylacje częstotliwości, niską bezwładność, wysoką zmienność, słabe wsparcie i szereg nierozstrzygniętych problemów w sieci.
Wprowadzenie na temat magazynów energii grid-forming
Biorąc pod uwagę, że konwencjonalne metody „radzenia sobie” nie są już wystarczające, aby rozwiązać ten problem, pojawiło się nowe rozwiązanie w zakresie technologii magazynowania energii, które wykorzystuje falowniki magazynujące energię jako platformę i koncentruje się na kontroli grid-forming w celu budowy synchronicznych źródeł energii, zapewniających wsparcie bezwładności i napięcia sieci elektroenergetycznej.
Zasada działania magazynów energii grid-forming
Magazynowanie energii typu grid-forming jest rozwiązaniem problemów związanych z bezpieczeństwem i stabilnością wynikających z „podwójnych szczytów” w systemie elektroenergetycznym. „Podwójny szczyt” odnosi się do wysokiego udziału energii odnawialnej i dużego udziału urządzeń energoelektronicznych, co zwiększa trudność regulacji systemu i podnosi wymagania dotyczące aktywnego wsparcia ze źródeł zasilania. Rozwiązanie to wykorzystuje technologię wirtualnego generatora synchronicznego w celu wzmocnienia sieci poprzez odtworzenie zachowania i wydajności silników synchronicznych. Umożliwia szybką regulację częstotliwości i napięcia, zwiększa bezwładność i zdolność zwarciową oraz tłumi oscylacje o szerokiej częstotliwości. Może pracować zarówno w trybie on-grid, jak i off-grid.
Bariery i wyzwania techniczne
Na całym świecie magazynowanie energii typu grid-forming uważane jest za najnowocześniejszą technologię, która stawia wysokie bariery techniczne. Obecnie tylko nieliczni producenci magazynów energii posiadają możliwości techniczne pozwalające na tworzenie magazynów energii typu grid-forming.
Po pierwsze rozwiązanie grid-forming wymaga technologii sterowania elektronicznymi urządzeniami zasilającymi. W porównaniu z magazynowaniem energii w trybie grid-following magazynowanie energii grid-forming wymaga gruntownych zmian w systemach kontroli i zwiększenia zdolności samoadaptacyjnych w scenariuszach obejmujących zakłócenia w sieci. Wymaga to od producentów posiadania solidnych możliwości rozwoju technologii energoelektroniki. Po drugie technologia grid-forming wymaga technologii sterowania systemem na poziomie stacji, co stanowi wyzwanie dla oprogramowania i analizy sterowania systemem. Po trzecie, wymagane jest dogłębne zrozumienie mechanizmów działania systemów elektroenergetycznych, co wymaga od przedsiębiorstw zajmujących się magazynowaniem energii posiadania bogatego doświadczenia i praktyki.
Akumulacja technologii i wiedzy praktycznej przez firmę Kehua
W przeciwieństwie do innych dziedzin, producent magazynów energii, który nie posiada wyżej wymienionych możliwości technicznych, będzie miał wielką trudność, by w krótkim czasie opracować wysokowydajne i niezawodne rozwiązania w zakresie systemów magazynowania energii typu grid-forming. Jako światowy lider w dziedzinie systemów magazynowania energii firma Kehua od 36 lat nieprzerwanie koncentruje się na dziedzinie energoelektroniki i zgromadziła ponad dziesięcioletnie doświadczenie w mikrosieciach i magazynowaniu energii, szczególnie utrzymując, przez kilka kolejnych lat, wiodący udział w rynku w sektorze PCS do magazynowania energii. Solidne podstawy techniczne, znaczące innowacje technologiczne, niezawodna jakość produktów i praktyczne doświadczenie w dostarczaniu zróżnicowanych rozwiązań dla różnych scenariuszy zastosowań umożliwiły firmie Kehua zgromadzenie rozległej wiedzy i doświadczenia w zakresie podstawowej technologii grid-forming, zastosowań praktycznych i wsparcia sieci.
Firmę Kehua należy uznać za jedną z pierwszych firm zajmujących się badaniami, rozwojem i praktycznym wdrażaniem magazynów energii typu grid-forming. Kehua rozpoczęła badania nad strategiami sterowania wirtualnymi generatorami synchronicznymi dla systemów magazynowania energii już w roku 2018 i w tym samym roku uzyskała połączenie z siecią w trybie źródła napięcia dla falowników magazynujących energię.
W 2019 r. firma Kehua zbudowała mikrosieć w Mikronezji, wykorzystując rozwiązanie topologiczne magistrali prądu stałego z technologią fotowoltaiczną, magazynem energii i silnikiem wysokoprężnym, sprawdzając parametry techniczne produktów Kehua do magazynowania energii w zakresie rozwiązań grid-forming.
Mikrosieć na mikronezyjskiej wyspie
W 2020 roku firma Kehua wprowadziła innowacje w technologii równoległej VSG grid-forming, aby zapewnić wsparcie zasilania dla falowników magazynujących energię, a także osiągnęła płynne niezależne przełączanie obciążenia w projekcie eksploracji magazynów energii na polu naftowym w zachodnich Chinach, skutecznie obsługując obciążenia impulsowe.
projekt magazynu energii na polu naftowym w północno-zachodnich Chinach
W 2021 r. PCS firmy Kehua, wykorzystując technologię sterowania grid-forming, pomógł w realizacji pierwszego w Chinach awaryjnego startu grid-forming bloku gazowego serii 9E. Projekt posłużył elektrowni cieplnej w Shenzhen. Wszystkie PCS na miejscu wykonały dwie synchroniczne regulacje fazy i napięcia w warunkach obciążenia w trybie źródła napięcia, osiągając płynne przełączanie między dwiema różnymi magistralami podczas jednego uruchomienia.
pierwszy w Chinach awaryjny start grid-forming bloku gazowego z serii 9E
W 2022 r. firma Kehua dostarczyła rozwiązanie w postaci mikrosieci grid-forming dla departamentu energii ministerstwa ropy naftowej na Bliskim Wschodzie wykorzystujące magazyny energii typu grid-forming w połączeniu z falownikami fotowoltaicznymi i generatorami wysokoprężnymi, dostosowane do charakterystyki słabych sieci.
Projekt mikrosieci typu grid-forming na Bliskim Wschodzie
W 2023 r. firma Kehua objęła wiodącą pozycję w stosowaniu technologii magazynowania energii typu grid-forming w projekcie magazynowania energii rzędu stu MW, zwiększając odporność systemu na zakłócenia i możliwości aktywnego wsparcia. Pod koniec roku Kehua wygrała przetarg na największy na świecie magazyn energii typu grid-forming – o mocy 300 MW/1200 MWh w północno-zachodnich Chinach.
Trwa budowa największego na świecie magazynu energii typu grid-forming, o mocy 300 MW/1200 MWh, zlokalizowanego w północno-zachodnich Chinach.
Technologia magazynowania energii grid-forming firmy Kehua wykazała swoją praktyczność i zaawansowanie w wielu projektach na całym świecie. Każde doświadczenie projektowe wpływa na możliwości firmy Kehua w zakresie technologii magazynowania energii typu grid-forming, pomagając firmie Kehua w tworzeniu rozwiązań o wyższej wartości dla swoich klientów i przyspieszając wszechstronne zastosowanie technologii magazynowania energii grid-forming.
Przypisy
[1] Międzynarodowa Agencja Energetyczna, „World Energy Investment 2024”, 2024. [Online]. Adres: https://www.iea.org/reports/world-energy-investment-2024. [Dostęp: 19 sierpnia 2024 r.].
artykuł sponsorowany
