Взаимодействие дизель-генераторных установок и систем хранения энергии является важным решением для повышения надежности, экономичности и защиты окружающей среды в современных энергосистемах, особенно в таких сценариях, как микросети, резервные источники питания и интеграция возобновляемых источников энергии. Ниже описаны принципы совместной работы, преимущества и типичные сценарии применения этих двух систем:
1. Основной метод сотрудничества
Peak Shaving
Принцип работы: Система накопления энергии заряжается в периоды низкого потребления электроэнергии (используя недорогую электроэнергию или избыточную мощность дизельных двигателей) и разряжается в периоды высокого потребления электроэнергии, сокращая время работы дизельных генераторов при высоких нагрузках.
Преимущества: снижение расхода топлива (примерно на 20-30%), минимизация износа агрегата и увеличение интервалов технического обслуживания.
Плавный выходной сигнал (регулировка скорости нарастания)
Принцип действия: Система накопления энергии быстро реагирует на колебания нагрузки, компенсируя недостатки, связанные с задержкой запуска дизельного двигателя (обычно 10-30 секунд) и задержкой регулирования.
Преимущества: Позволяет избежать частых пусков и остановок дизельных двигателей, поддерживает стабильную частоту/напряжение, подходит для питания высокоточного оборудования.
Черный Старт
Принцип действия: Система накопления энергии служит первоначальным источником энергии для быстрого запуска дизельного двигателя, решая проблему традиционных дизельных двигателей, требующих внешнего источника питания для запуска.
Преимущество: Повышение надежности аварийного электроснабжения, подходит для сценариев отключения электроэнергии (например, в больницах и центрах обработки данных).
Интеграция гибридных возобновляемых источников энергии
Принцип работы: Дизельный двигатель сочетается с фотоэлектрическими/ветровыми батареями и системами хранения энергии для стабилизации колебаний выработки возобновляемой энергии, при этом дизельный двигатель выступает в качестве резервного.
Преимущества: Экономия топлива может достигать более 50%, что снижает выбросы углекислого газа.
2. Ключевые моменты технической конфигурации
Функциональные требования к компонентам
Дизель-генераторная установка должна поддерживать режим работы с переменной частотой и адаптироваться к графику зарядки и разрядки накопителя энергии (например, переключаться на работу накопителя энергии, когда автоматическое снижение нагрузки составляет менее 30%).
В системах хранения энергии (BESS) приоритет отдается использованию литий-железо-фосфатных батарей (с длительным сроком службы и высокой безопасностью) и типов питания (например, 1C-2C) для компенсации кратковременных ударных нагрузок.
Система управления энергопотреблением (СУЗ) должна иметь многорежимную логику переключения (подключение к сети/автономный режим/гибридный режим) и алгоритмы динамического распределения нагрузки.
Время отклика двунаправленного преобразователя (PCS) составляет менее 20 мс, что обеспечивает плавное переключение и предотвращает обратную подачу мощности в дизельный двигатель.
3. Типичные сценарии применения
Островная микросеть
Фотоэлектрическая система + дизельный двигатель + система хранения энергии; дизельный двигатель запускается только ночью или в пасмурные дни, что позволяет снизить расход топлива более чем на 60%.
Резервный источник питания для центра обработки данных
Система накопления энергии в первую очередь обеспечивает питание критически важных нагрузок в течение 5-15 минут, при этом после запуска дизельного двигателя осуществляется совместное электроснабжение во избежание кратковременных перебоев в подаче электроэнергии.
Источник питания шахты
Системы накопления энергии способны выдерживать ударные нагрузки, например, от экскаваторов, а дизельные двигатели стабильно работают в диапазоне высокой эффективности (70-80% от полной нагрузки).
4. Экономическое сравнение (на примере системы мощностью 1 МВт)
Первоначальная стоимость комплектации (10000 юаней) Ежегодные эксплуатационные расходы и затраты на техническое обслуживание (10000 юаней) Расход топлива (л/год)
Чисто дизельный генератор 80-100 25-35 150000
Дизельное топливо + накопители энергии (снижение пиковой нагрузки на 30%) 150-180 15-20 100000
Цикл переработки: обычно 3-5 лет (чем выше цена на электроэнергию, тем быстрее происходит переработка).
5. Меры предосторожности
Совместимость системы: Регулятор дизельного двигателя должен поддерживать быструю регулировку мощности во время работы системы накопления энергии (например, при оптимизации параметров ПИД-регулятора).
Защита от перегрузки: для предотвращения перегрузки дизельного двигателя, вызванной чрезмерным накоплением энергии, необходимо установить жесткий пороговый уровень заряда батареи (например, 20%).
Поддержка со стороны государства: В некоторых регионах предоставляются субсидии на гибридные системы «дизельный двигатель + система хранения энергии» (например, в рамках пилотной программы Китая по внедрению новых систем хранения энергии, запущенной в 2023 году).
Благодаря разумной конфигурации, сочетание дизель-генераторных установок и накопителей энергии позволяет перейти от «чистого резервного источника» к «интеллектуальной микросети», что является практическим решением для перехода от традиционной энергетики к низкоуглеродной. Конкретная конструкция должна быть всесторонне оценена с учетом характеристик нагрузки, местных цен на электроэнергию и государственной политики.
Дата публикации: 22 апреля 2025 г.
