Взаимодействие дизель-генераторных установок и систем накопления 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 приведены принципы совместной работы, преимущества и типичные сценарии применения этих двух систем:
1. Основной метод сотрудничества
Ограничение пиковой нагрузки
Принцип: Система накопления энергии заряжается в периоды низкого потребления электроэнергии (используя дешевую электроэнергию или избыточную мощность дизельных двигателей) и разряжается в периоды высокого потребления электроэнергии, что сокращает время работы дизельных генераторов под высокой нагрузкой.
Преимущества: снижение расхода топлива (примерно на 20–30 %), минимизация износа агрегатов и увеличение интервалов технического обслуживания.
Плавный выход (управление скоростью изменения)
Принцип: Система накопления энергии быстро реагирует на колебания нагрузки, компенсируя недостатки задержки запуска дизельного двигателя (обычно 10–30 секунд) и запаздывания регулирования.
Преимущества: позволяют избежать частых пусков и остановок дизельных двигателей, поддерживают стабильную частоту/напряжение, подходят для питания точного оборудования.
Черный старт
Принцип: Система накопления энергии служит начальным источником энергии для быстрого запуска дизельного двигателя, решая проблему традиционных дизельных двигателей, требующих внешнего питания для запуска.
Преимущество: повышение надежности аварийного электроснабжения, подходящего для случаев сбоя электросети (например, в больницах и центрах обработки данных).
Гибридная интеграция возобновляемых источников энергии
Принцип: дизельный двигатель используется в сочетании с фотоэлектрической/ветровой энергией и накопителями энергии для стабилизации колебаний возобновляемой энергии, при этом дизельный двигатель выполняет функцию резервного.
Преимущества: Экономия топлива может достигать более 50%, что снижает выбросы углерода.
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, переходить на накопитель энергии, когда автоматическое снижение нагрузки составляет менее 30%).
Система накопления энергии (BESS) отдает приоритет использованию литий-железо-фосфатных аккумуляторов (с длительным сроком службы и высокой безопасностью) и типов питания (таких как 1С-2С), позволяющих выдерживать кратковременные ударные нагрузки.
Система управления энергопотреблением (EMS) должна иметь многорежимную логику переключения (подключение к сети/автономное питание/гибридное питание) и динамические алгоритмы распределения нагрузки.
Время отклика двунаправленного преобразователя (PCS) составляет менее 20 мс, что обеспечивает плавное переключение для предотвращения реверса мощности дизельного двигателя.
3. Типичные сценарии применения
Островная микросеть
Фотоэлектрические системы + дизельный двигатель + накопитель энергии. Дизельный двигатель запускается только ночью или в пасмурные дни, что позволяет сократить расходы на топливо более чем на 60%.
Резервное питание для центра обработки данных
Система накопления энергии обеспечивает приоритетную поддержку критически важных нагрузок в течение 5–15 минут, а после запуска дизельного двигателя используется общее электропитание, что позволяет избежать кратковременных отключений электроэнергии.
Электроснабжение шахты
Накопители энергии способны выдерживать ударные нагрузки, например, от экскаваторов, а дизельные двигатели стабильно работают в диапазоне высокой эффективности (нагрузка 70–80%).
4. Экономическое сравнение (на примере системы мощностью 1 МВт)
Первоначальная стоимость плана конфигурации (10000 юаней) Годовые расходы на эксплуатацию и техническое обслуживание (10000 юаней) Расход топлива (л/год)
Чистый дизельный генератор 80-100 25-35 150000
Дизельное топливо + накопитель энергии (снижение пиковой нагрузки на 30%) 150–180 15–20 100 000
Цикл переработки: обычно 3–5 лет (чем выше цена на электроэнергию, тем быстрее переработка)
5. Меры предосторожности
Совместимость системы: Регулятор дизельного двигателя должен поддерживать быструю регулировку мощности во время вмешательства в процесс накопления энергии (например, оптимизацию параметров ПИД-регулятора).
Безопасность: Чтобы предотвратить перегрузку дизельного двигателя, вызванную чрезмерным накоплением энергии, необходимо установить жесткую точку отсечения для SOC (состояния заряда) (например, 20%).
Политическая поддержка: Некоторые регионы предоставляют субсидии на гибридную систему «дизельный двигатель + накопитель энергии» (например, пилотная политика Китая по внедрению системы накопления энергии в 2023 году).
Благодаря разумной конфигурации сочетание дизель-генераторных установок и накопителей энергии может обеспечить переход от «чистого резервного питания» к «интеллектуальной микросети», что является практичным решением для перехода от традиционной энергетики к низкоуглеродной. Конкретный проект должен быть всесторонне оценен с учетом характеристик нагрузки, местных цен на электроэнергию и политики.
Время публикации: 22 апреля 2025 г.
