96
АНАЛИТИКА
СЕТИ РОССИИ
96
о
б
о
р
у
д
о
в
а
н
и
е
оборудование
В
условиях
Севера
нашей
страны
—
Республика
Саха
(
Якутия
),
широкое
распро
-
странение
получили
систе
-
мы
электропитания
на
основе
воз
-
обновляемых
источников
энергии
.
Связано
это
с
тем
,
что
энергосисте
-
ма
построена
по
децентрализован
-
ному
принципу
.
Электроснабжение
отдалённых
посёлков
республики
обеспечивается
с
помощью
дизель
-
генераторных
электростанций
.
Со
-
ответственно
значительную
долю
затрат
на
обеспечение
электро
-
энергией
потребителей
составляет
стоимость
дизельного
топлива
.
Так
-
же
большую
долю
затрат
составля
-
ет
сложнейшая
логистика
доставки
дизельного
топлива
к
местам
хранения
и
по
-
требления
.
Низкая
транспортная
доступность
объектов
энергетики
и
сезонность
маршрутов
связана
с
особенностями
климата
региона
.
Все
эти
факторы
заставляют
искать
пути
экономии
дизельного
топлива
и
проявлять
большой
инте
-
рес
к
возобновляемым
источникам
энергии
.
Из
возобновляемых
источников
энергии
в
республике
наибольшее
распространение
наш
-
ли
системы
электропитания
на
основе
солнеч
-
ных
фотоэлектрических
панелей
(
солнечных
батарей
).
Фотоэлектрические
панели
работают
в
комплексе
с
сетевыми
инверторами
,
которые
преобразовывают
постоянный
электрический
ток
от
солнечной
батареи
в
переменный
одно
-
фазный
или
трёхфазный
электрический
ток
синфазно
с
основной
сетью
электроснабжения
Опыт внедрения накопителей
электроэнергии на объектах
с децентрализованным
энергоснабжением
В статье приведён обзор результатов внедрения накопителей электроэнергии
для систем электропитания на основе возобновляемых источников энергии в
условиях Севера — Республика Саха (Якутия). Накопители электроэнергии
были реализованы на базе аккумуляторных батарей со свинцово-кислотной и
литий-ионной электрохимической формулой.
Александр ГОРЯНСКИЙ,
руководитель проектно-технического отдела ООО «Группа ЭНЭЛТ»
Рис
. 1.
Типовая
схема
включения
сетевой
солнечной
электростанции
(
СЭС
)
Индикаторы
СЭС
ДГУ
Сеть
и
позволяют
обеспечить
часть
мощности
,
не
-
обходимой
для
питания
потребителей
.
Данное
решение
позволяет
снизить
нагрузки
на
дизель
-
генераторную
электростанцию
и
соответствен
-
но
снизить
расходы
на
дизельное
топливо
и
его
доставку
.
Однако
такое
решение
имеет
ряд
не
-
достатков
и
ограничений
(
рис
. 1).
К
недостаткам
можно
отнести
тот
факт
,
что
дизельный
генератор
при
таком
решении
нель
-
зя
остановить
даже
при
высокой
солнечной
ак
-
тивности
и
значительной
мощности
солнечной
электростанции
.
Сетевым
инверторам
необхо
-
димо
опорное
напряжение
для
генерации
элек
-
троэнергии
.
С
этим
же
связаны
и
ограничения
в
применении
сетевой
солнечной
электростанции
по
мощности
.
В
случае
,
когда
выработка
СЭС
велика
и
мощности
солнечной
энергии
доста
-
97
№
4 (31) 2015
97
точно
чтобы
покрыть
нужды
потребителей
электро
-
энергии
,
дизельный
генератор
остаётся
практически
без
нагрузки
и
работает
нестабильно
.
А
в
случае
если
мощность
СЭС
превышает
мощность
потребителей
,
генератор
превращается
в
нагрузку
для
инвертора
и
начинает
работать
в
режиме
электродвигателя
.
Всё
это
вызывает
сбои
в
работе
электростанции
,
и
пер
-
сонал
в
таком
случае
вынужден
искусственно
отклю
-
чать
инверторы
,
и
избыточная
солнечная
энергия
просто
теряется
(
рис
. 2).
Компанией
ООО
«
Группа
ЭНЭЛТ
»
было
пред
-
ложено
применение
накопителей
электроэнергии
на
базе
аккумуляторных
батарей
.
Накопители
пред
-
ставляли
собой
набор
двунаправленных
батарейных
инверторов
,
шкафы
ввода
-
синхронизации
,
необхо
-
димые
защитные
аппараты
,
модули
мониторинга
и
управления
и
собственно
аккумуляторные
батареи
.
Батарейные
инверторы
способны
заряжать
аккуму
-
ляторные
батареи
от
сети
переменного
тока
и
гене
-
рировать
трёхфазный
переменный
ток
за
счёт
энер
-
гии
,
запасённой
в
аккумуляторах
(
рис
. 3).
Данное
решение
позволило
не
терять
избыточ
-
ную
энергию
солнечной
электростанции
,
а
запасать
её
для
дальнейшего
использования
.
А
также
решить
следующие
задачи
:
•
за
счёт
того
,
что
батарейные
инверторы
генериру
-
ют
опорное
напряжение
,
появилась
возможность
полной
остановки
ДГУ
и
работы
совместно
с
СЭС
как
ватт
-
добавка
(
разряд
аккумуляторов
);
•
помимо
прямой
экономии
топлива
,
происходит
экономия
моторесурса
ДГУ
и
соответственно
затрат
на
обслуживание
;
•
вывод
ДГУ
на
оптимальный
режим
расхода
топли
-
ва
за
счёт
догрузки
ДГУ
до
оптимальной
мощно
-
сти
.
Свободная
энергия
дизельного
генератора
идёт
на
заряд
аккумуляторных
батарей
;
•
сглаживание
пиковых
нагрузок
на
ДГУ
за
счёт
инверторов
и
энергии
,
запасённой
в
аккумулятор
-
ных
батареях
.
В
качестве
опытных
площадок
были
выбраны
солнце
-
дизельные
электростанции
в
посёлках
Бата
-
май
Кобяйского
района
и
Ючюгей
Оймяконского
рай
-
она
Республики
Саха
(
Якутия
).
Весь
комплекс
обору
-
дования
накопителей
был
размещён
во
всепогодных
контейнерах
с
необходимым
обогревом
и
кондициони
-
рованием
.
Такое
решение
позволяет
удобно
расши
-
рять
блочно
-
модульную
конструкцию
существующих
автоматических
дизельных
электростанций
(
АДЭС
).
В
посёлке
Батамай
в
качестве
накопителя
элек
-
троэнергии
были
применены
литий
-
ионные
аккуму
-
ляторные
батареи
с
LiFePO4
в
качестве
катодного
материала
.
Напряжение
аккумуляторной
батареи
48
В
,
общая
ёмкость
накопителя
1800
А
•
ч
.
Преиму
-
ществом
применения
литий
-
ионных
аккумуляторных
батарей
является
высокая
скорость
заряда
,
широкий
Рис
. 2.
Искусственные
потери
энергии
СЭС
при
высокой
солнечной
активности
и
низкой
нагрузке
Мощность
нагрузки
(
ДГУ
+
СЭС
)
Генерация
ДГУ
Генерация
СЭС
t
P
Рис
. 3.
Схема
включения
накопителя
электроэнергии
98
СЕТИ РОССИИ
температурный
диапазон
эксплуатации
и
большой
ресурс
аккумуляторов
по
количеству
циклов
заряд
-
разряд
.
Применение
литий
-
ионных
аккумуляторных
батарей
возможно
только
в
комплексе
с
контрол
-
лером
управления
зарядом
-
разрядом
BMS (Battery
Management System).
ООО
«
Группа
ЭНЭЛТ
»
приме
-
няет
BMS
собственной
разработки
.
Контроллер
управления
зарядом
-
разрядом
BMS
(Battery Management System)
имеет
следующие
ос
-
новные
функции
:
•
защита
батареи
от
перегрузок
по
току
,
перезаря
-
да
,
глубокого
разряда
,
перегрева
;
•
балансировка
заряженности
аккумуляторов
в
батарее
;
•
локальный
и
удалённый
мониторинг
состояния
батареи
.
В
поселке
Ючюгей
в
качестве
накопителя
элек
-
троэнергии
были
применены
герметичные
свинцово
-
кислотные
аккумуляторные
батареи
с
электролитом
в
виде
геля
(
тип
OPzV).
Напряжение
аккумуляторной
батареи
48
В
,
общая
ёмкость
накопителя
3000
А
•
ч
.
Преимуществом
применения
свинцово
-
кислотных
аккумуляторных
батарей
является
простота
и
надёж
-
ность
решения
,
более
низкая
первоначальная
стои
-
мость
.
Но
свинцово
-
кислотные
аккумуляторы
более
требовательны
к
температурному
диапазону
эксплу
-
атации
и
к
режимам
заряда
.
Обладают
меньшим
ре
-
сурсом
циклов
заряд
-
разряд
.
Для
поселка
Батамай
Кобяйского
района
,
где
уста
-
новлена
значительная
мощность
СЭС
(60
кВт
),
ожи
-
даемая
прямая
экономия
топлива
за
счёт
останов
-
ки
дизельных
генераторов
в
период
существенной
солнечной
активности
составит
8617
литров
за
год
.
Дополнительная
экономия
топлива
за
счёт
вывода
дизель
-
генератора
на
оптимальный
режим
работы
со
-
ставит
еще
702
л
.
Итого
полная
ожидаемая
экономия
при
текущем
расходе
около
250
литров
в
сутки
соста
-
вит
9319
литров
за
год
(
примерно
35
литров
в
сутки
).
Системы
накопителей
электроэнергии
в
комплек
-
се
с
сетевыми
солнечными
инверторами
(
СЭС
)
явля
-
ются
легко
масштабируемым
решением
и
позволяют
строить
системы
вплоть
до
полностью
автономной
солнечной
электростанции
.
Что
позволит
в
весенний
и
летний
периоды
полностью
отказаться
от
исполь
-
зования
дизельных
генераторов
и
получить
значи
-
тельную
экономию
дизельного
топлива
.
ООО
«
Группа
ЭНЭЛТ
»
сотрудничает
с
Институ
-
том
систем
энергетики
им
.
Л
.
А
.
Мелентьева
СО
РАН
.
Разработанный
в
институте
оптимизационный
ком
-
плекс
позволяет
провести
комплексную
оптимиза
-
цию
децентрализованных
систем
электроснабжения
,
использующих
возобновляемые
источники
энергии
и
аккумуляторные
батареи
:
•
определение
наиболее
эффективной
технологии
производства
электроэнергии
;
•
выбор
вспомогательного
оборудования
;
•
нахождение
оптимального
единичного
типоразме
-
ра
оборудования
;
•
выбор
оптимального
соотношения
генерирующих
мощностей
.
Оригинал статьи: Опыт внедрения накопителей электроэнергии на объектах с децентрализованным энергоснабжением
В статье приведён обзор результатов внедрения накопителей электроэнергии для систем электропитания на основе возобновляемых источников энергии в условиях Севера — Республика Саха (Якутия). Накопители электроэнергии были реализованы на базе аккумуляторных батарей со свинцово-кислотной и литий-ионной электрохимической формулой.
