Современные энергетические рынки нельзя представить без жизненно важных компонентов – систем накопления энергии. В своей погоне за углеродной нейтральностью и адаптацией к изменчивой генерации из возобновляемых источников ведущие мировые экономики ставят перед собой амбициозные цели. В этом контексте системы накопления играют ключевую роль, организуя процесс генерации энергии из возобновляемых источников, балансируя спрос и предложение, а также предоставляя необходимые функции, включая регулирование частоты и напряжения для обеспечения стабильности и надежности электросети.

Несмотря на повышенный интерес к проектам, использующим аккумуляторные батареи, обусловленный технологическим прогрессом и снижением затрат, в большинстве случаев такие проекты остаются прерогативой развитых стран.

По данным BloombergNEF, в 2022 году рынок накопителей энергии достиг впечатляющих результатов, увеличившись на 16 ГВт мощности при емкости в 35 ГВт·ч, демонстрируя значительный рост на 68% по сравнению с предыдущим годом. Примечательно также, что многие страны уже установили амбициозные цели по накоплению энергии, совокупно превышающие 130 ГВт, которые должны быть достигнуты к 2030 году.

Как сообщает Европейская ассоциация хранения энергии (EASE), Европе потребуется общая установленная мощность систем хранения энергии в 187 ГВт к 2030 году и 600 ГВт к 2050 году для достижения целей по переходу на возобновляемые источники энергии. Тем не менее, несмотря на строгие цели по сокращению выбросов углекислого газа на всем континенте, большинство стран еще не разработали национальную стратегию и не установили целевые показатели по внедрению накопителей энергии, однако прослеживаются многообещающие начинания.

Европейский союз (ЕС) уже активно поддерживает развитие инфраструктуры СНЭ (систем накопления энергии) посредством различных инициатив.

Венгрия

К примеру, Европейская комиссия одобрила Венгрии схему поддержки, оцениваемую в 1,1 миллиарда евро, для крупномасштабных проектов по хранению энергии, направленных на содействие переходу страны к энергосистеме с углеродной нейтральностью. Эта схема нацелена на снижение зависимости Венгрии от ископаемого топлива и ускорение интеграции возобновляемых источников энергии в систему электроснабжения. Финансирование будет доступно компаниям энергетического сектора внутри Венгрии, а также может быть использовано для проектов за пределами страны до тех пор, пока они могут обеспечивать электроэнергией трансграничную передачу.

 Италия и Испания

Италия и Испания также представили амбициозные планы по достижению установленной мощности систем хранения энергии – 3 ГВт и 2,5 ГВт соответственно – к 2030 году. Для достижения этих целей правительство разработало схему финансирования для проектов по хранению энергии, которые будут аккумулировать электроэнергию, полученную из возобновляемых источников. В соответствии с этой схемой пять проектов с совокупной установленной мощностью не менее 600 МВт получат финансовую поддержку для интеграции технологий накопления. Италия намерена принять меры поддержки с выделением специального финансирования в размере 450 миллионов евро. Это финансирование направлено на содействие инвестициям в комплексное производство возобновляемого водорода и электроэнергии из возобновляемых источников, включая развитие мощностей по хранению. Основное внимание будет уделяться промышленным объектам для обеспечения плавного перехода к углеродно нейтральной экономике.

Греция

Греческое правительство предлагает финансовую помощь для строительства систем накопления энергии мощностью 900 МВт на тендерной основе. Эта инициатива согласуется с целью Греции установить в общей сложности 3 ГВт мощности систем накопления энергии к 2030 году, чтобы способствовать более устойчивому переходу к «зеленой» энергетике (70% от общей генерации к 2030 году). Ожидается, что процесс закупки автономных СНЭ начнется в этом году.

 Болгария

Многообещающие изменения ожидаются в Болгарии, не так давно занявшей лидирующие позиции в сфере реализации проектов ВИЭ среди всех Балканских стран. Местное министерство энергетики совместно с Европейским банком реконструкции и развития (ЕБРР) заключили два соглашения с целью содействия развитию возобновляемой энергетики в стране. Они будут направлены на стимулирование расширения фотоэлектрических мощностей и развертывание инфраструктуры накопления энергии в рамках программы RESTORE.

Хорватия

Правительство Хорватии, в свою очередь, выделило субсидии на общую сумму 60 миллионов евро для стимулирования бизнеса к установке ВИЭ и СНЭ. Этот шаг также соответствует растущей тенденции ЕС предоставлять субсидии для объектов накопления энергии, связанных с новыми производственными мощностями. В этом случае компании, представляющие перерабатывающую промышленность и сектор теплоснабжения, имеют право подавать заявки на получение субсидий не только на строительство фотоэлектрических установок, но и электростанций, работающих на биомассе и биогазе, а также систем накопления энергии. При этом батареи должны являться неотъемлемой частью электростанции и быть расположены на территории предприятия. Также емкость батареи не должна превышать 25% от максимальной суточной выработки энергии.

Эстония

Эстония предоставляет гранты для пилотных проектов по хранению энергии, включая системы накопления емкостью 8 МВт·ч. Центр экологических инвестиций выделил 5,2 миллиона евро на поддержку 10 проектов по хранению энергии. Эти проекты будут включать в себя как системы аккумулирования тепла, так и системы накопления электроэнергии. Ставя перед собой цель к 2030 году вырабатывать 100% электроэнергии из возобновляемых источников, Эстония признает важность накопления энергии для балансирования своей энергосистемы. Финансируемые проекты послужат примерами, демонстрирующими применение накопителей энергии другим заинтересованным сторонам.

Соединенное Королевство

Правительство Великобритании выделило 30 миллионов фунтов стерлингов на поддержку инновационных проектов, направленных на производство и хранение возобновляемой энергии. Финансирование направлено на оказание помощи инновационным компаниям в тестировании и подготовке их технологий для энергетического рынка, тем самым стимулируя частные инвестиции и создавая новые рабочие места по всей стране.

 ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ КАЗАХСТАНА: ПОТРЕБНОСТЬ В СОВРЕМЕННЫХ СИСТЕМАХ НАКОПЛЕНИЯ ЭНЕРГИИ

Что касается стран Центральной Азии, Казахстана в частности, то чрезвычайно холодные зимы 2022 года продемонстрировали необходимость структурных реформ во всем регионе. Причинами прошлогоднего энергетического кризиса были изношенная энергетическая инфраструктура, недостаток инвестиций в новые объекты и модернизацию старых, а также нехватка резервных мощностей (включая аккумуляторные системы хранения энергии).

В то же время развитие новых объектов, особенно ветро- и солнечных электростанций, требует решения проблемы их нестабильной выработки и модернизации энергосистемы. При внедрении таких источников генерации важное значение имеют развертывание систем накопления энергии и внедрение технологии Smart Grid. Именно системы накопления энергии сыграют решающую роль для Казахстана в удовлетворении пиковых потребностей в энергии и стимулировании перехода страны к экологически чистой энергетике.

Казахстанская компания по управлению электрическими сетями (KEGOC) уже объявила о старте реализации пилотного проекта по установке систем накопления электроэнергии начиная с 2024 года. В настоящее время проводится работа по определению предполагаемой стоимости проекта и подготовке технического задания. Предлагаемый пилотный проект будет расположен на подстанции 220 кВ Жанакорган в Кызылординской области и рассчитан на мощность 5 МВт и емкость 20 МВт·ч.

Предполагается, что этот проект будет способствовать приобретению опыта в эксплуатации СНЭ на территории Казахстана, учитывая низкие зимние температуры в отдельных регионах страны. В рамках инициативы сетевой оператор также стремится определить основные функциональные возможности этих систем и установить технические стандарты для СНЭ и их плавной интеграции в общую энергосистему страны.

  ОСОБЕННОСТИ СНЭ: ЦЕЛИ, ПРИМЕНЕНИЕ И ОСНОВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ

 Аккумуляторные системы накопления энергии находят применение в различных областях. Они могут использоваться для «срезания» пиковых нагрузок, перераспределения нагрузки во времени, сдвига производственных пиков и предоставления услуг по поддержанию сети. СНЭ также могут играть существенную роль в регулировании частоты и напряжения в электросети, особенно для первичного регулирования, благодаря их быстрому отклику. Они могут использоваться в сочетании с фотоэлектрическими, ветровыми, гидро- и газовыми электростанциями или использоваться независимо. Кроме того, системы накопления энергии используются для перезапуска тепловых электростанций после отключения и позволяют участвовать в рынке покупки – продажи электроэнергии.

 Внедряя системы накопления энергии в странах с частыми аварийными отключениями, можно значительно повысить надежность, устойчивость и гибкость энергетической инфраструктуры. Это, в свою очередь, поможет смягчить негативные последствия отключений, обеспечить бесперебойность критически важных служб и повысить общую энергетическую безопасность страны.

 РЕАЛИЗОВАННЫЕ ПРОЕКТЫ НА БАЗЕ СИСТЕМ ХРАНЕНИЯ ЭНЕРГИИ HUAWEI

 1.      Швеция: регулирование частоты сети

 В некоторых регионах, в частности, в Скандинавии, спрос на услуги по поддержанию параметров электросети, особенно на регулирование частоты и напряжения, привел к становлению коммерческого рынка СНЭ. Среди многообразия доступных опций аккумуляторные системы стали оптимальным выбором для решения этой задачи. Гибкость и масштабируемость систем обеспечивают бесшовную интеграцию в электрическую сеть, а мгновенная скорость отклика позволяет эффективно регулировать частоту сети.

 2.      Китай: зарядная станция для электромобилей на базе АЗС. Модернизация объекта без увеличения мощности подключения 

 Строительство зарядных станций для электромобилей на базе существующей инфраструктуры требует существенной модернизации системы электроснабжения (увеличение мощности подключения). Однако установка системы накопления энергии помогает избежать дорогостоящей модернизации за счет «сглаживания» пиковых нагрузок. Система накопления энергии выступает в качестве буфера и позволяет выдавать необходимую мощность для зарядки электромобилей (от 100 кВт и выше).

3.      Китай: система накопления энергии емкостью 8 МВт·ч на заводе Centuray в Цзянсу. Резервная мощность позволяет избежать перебоев в производстве, а также снизить расходы на электроэнергию до 450 000 долларов в год

 В коммерческом секторе или на производстве перебои в электроснабжении приводят к потерям. Установленные солнечные электростанции нуждаются в наличии сети и сами по себе не являются резервным источником питания. Для поддержания параметров сети могут использоваться аккумуляторные системы накопления энергии. Во время отключения сети система накопления становится основным источником электроэнергии, обеспечивая непрерывную работу СЭС.

 4.      Гана: гибридная гидросолнечная система на базе ГЭС Bui

Гибридный проект, который объединит гидро- и солнечные мощности с аккумуляторными системами накопления, разрабатывается в Западной Африке. Правительство Ганы поставило цель по обеспечению всеобщего доступа к электричеству к 2025 году.

 Чтобы обеспечить непрерывную подачу электроэнергии от плотины ГЭС даже при низком уровне воды в засушливый сезон, к существующей гидроэлектростанции была добавлена солнечная составляющая. Богатые солнечные ресурсы страны будут способствовать увеличению доли экологически чистого электричества в национальной энергосистеме Ганы.

 Сочетание гидроэнергетики и солнечной энергии, а также аккумуляторной системы накопления энергии позволит станции обеспечивать стабильную подачу электроэнергии в сеть днем и ночью, гарантируя энергетическую безопасность страны.

Для реализации проекта было выбрано оборудование Huawei, сочетающее надежность, простоту обслуживания и эффективность в одном решении.

 5.      Сингапур: крупнейшая система накопления энергии в Юго-Восточной Азии

 Еще один знаковый проект, реализованный на оборудовании Huawei, был официально запущен в Сингапуре в феврале 2023 года. Крупнейшая система накопления энергии в Юго-Восточной Азии была введена в эксплуатацию за шесть месяцев, что является рекордом по темпу запуска среди проектов подобного масштаба. Внедренное решение обеспечивает оптимальные температуры для поддержания стабильной выходной мощности и предоставляет четырехуровневую защиту, гарантирующую надежность и безопасность объекта. Проект повысит стабильность и устойчивость энергосистемы, способствуя выполнению цели Сингапура по достижению углеродной нейтральности.

 6.      Саудовская Аравия: крупнейший в мире проект накопления энергии The Red Sea Project, 1 300 МВт·ч

 Флагманское решение Huawei FusionSolar Smart PV + Storage, которое включает в себя систему накопления энергии, было выбрано для крупнейшего в мире автономного объекта емкостью 1 300 МВт·ч (microgrid). Система накопления энергии задает сеть для солнечной электростанции, а также накапливает избыточную электроэнергию, полученную в течение дня, для покрытия нагрузок в вечернее и ночное время.

 Этот проект, расположенный в Саудовской Аравии, определенно станет вехой на пути к достижению независимости от традиционных источников энергии и на практике продемонстрирует важность аккумуляторных систем накопления для объектов ВИЭ.

 СИСТЕМЫ НАКОПЛЕНИЯ ЭНЕРГИИ: ОПЫТ И ВИДЕНИЕ HUAWEI И PHOTOMATE

 Спрос на возобновляемые источники энергии и электромобили продолжает расти в глобальном масштабе. В связи с этим традиционные сети сталкиваются с проблемами при переходе от централизованной к децентрализованной генерации. Huawei стремится обеспечить стабильность электросети, внедряя в свои решения комплексные интеллектуальные технологии. Благодаря инновациям Huawei позволяет промышленным предприятиям снизить энергопотребление, трансформировать их энергетическую структуру и сделать экологически чистую энергию доступной в любой точке мира.

 Являясь ведущим поставщиком цифровых решений для сферы энергетики, Huawei производит интеллектуальное оборудование для солнечных электростанций, а также системы накопления энергии, применимые для проектов различного назначения и мощности – от частных домовладений до коммерческого использования и крупномасштабных СЭС.

 Благодаря более чем 10-летнему опыту исследований и разработок в области систем накопления энергии, которые объединяют цифровые технологии, силовую электронику и технологии хранения энергии, Huawei Smart String ESS преодолевает ограничения литиевых батарей и применяет оптимизацию на уровне блока, оптимизацию на уровне стойки, распределенное охлаждение и полностью модульный дизайн для достижения полной зарядки и разрядки аккумуляторов и оптимальной LCOS (Levelized Cost of Storage Analysis). Система обеспечивает полную безопасность благодаря надежной четырехуровневой системе защиты, включающей обнаружение короткого замыкания на уровне ячейки, защитное отключение на уровне блока, защиту от перегрузки по току на уровне стойки и изоляцию неисправностей, а также интеллектуальное пожаротушение на уровне всей системы.

Упомянутые решения уже доступны для заказа в Центральной Азии через компанию Photomate, официального VAP и CSP партнера Huawei Digital Power. Целью компании является поставка надежного интеллектуального оборудования с обеспечением максимальной технической поддержки клиентов во всех регионах присутствия.

За последние семь лет компания Photomate совместно с партнерами приняла участие в реализации проектов общей мощностью более 11 500 МВт. Решения Huawei позволили реализовать проекты различных сценариев: от бытовых установок (2 кВт) до крупномасштабных электростанций (340 МВт).

Photomate также участвовала в запуске упомянутого выше проекта Short Johansfors, реализованного в Швеции. Работа над проектом была завершена в январе 2023 года. После проведения пуско-наладочных работ в соответствии с EN 62933 было выполнено тестирование энергоемкости. С 1 февраля проект был продан новому владельцу, который сейчас заинтересован в продолжении работы и заключении новых договоров с обеими компаниями.

На данный момент Photomate расширяет свой портфель проектов с СНЭ благодаря предстоящим запускам в Эстонии, Польше и Чехии, которые ожидаются конца 2023 года.

Совместно с Huawei Photomate стремится предоставить надежный и бесперебойный доступ к экологически чистым источникам энергии для всех стран Центральной Азии, которым крайне необходимы новые генерирующие мощности не только для достижения целей перехода к «зеленой» энергетике, но и для обеспечения энергетической независимости и стабильности сети.

Статья подготовлена командой Photomate Kazakhstan