Практичний досвід розробки системи акумулювання електроенергії в KNESS RnD Center. Презентація директора з розвитку бізнесу KNESS GROUP Євгена Дідіченка.

1. Практичний досвід
розробки системи акумулювання
електроенергії
в KNESS RnD Center
Київ, 2019
Євген Дідіченко,
директор з розвитку бізнесу KNESS GROUP

2. Архітектура Storage
*Використані зображення: "Handbook on battery energy storage system" december 2018,
https://bit.ly/2ruO40U, https://bit.ly/2E0S23Z
EMS - Energy Management System
BMS - Система заряду
розряду та балансування
комірок
Контейнер
PCS - Power Conversion System
Система керуванн
розподілом електроенергії
Двонаправлений конвертер
Cell - акумуляторний
елемент
BM - Батарейні модулі
(Pack)
Battary Rack -
Батарейна стійка
BCU - Модуль
управління стійкою
Диспетчерське управління/
екпертна система
BS - Battery System
Батарейний комплекс

3. Cloud-based Monitoring
and Management
Solar
Wind
Local
load
Outer grid
EMS
Система керування
розподілом
електроенергії
Програмно-апаратний пристрій
для локального управління
режимами роботи Storage та/або
microgrid з інтерфейсом
оператора
*Використані зображення: "Handbook on battery energy storage system" december 2018
Energy Storage System
Distribut
Panel
Energy
Management
System

4. PCS
Двонаправлений
конвертер
З можливістю конвертувати
енергію в обидва напрямки, як
від DC до AC, так і з AC в DC, на
відміну від звичайного інвертора,
де передача потужності
відбувається в сторону змінного
струму.
*Використані зображення: https://bit.ly/2LCabcz

5. BS
Батарейний комплекс
Cлугує для
накопичення енергії
Складається з:
1. Батарейної стійки - набору
батарейних модулів/Pack.
2. Батарейного модуля - набору
послідовно з’єднаних
елементів.
3. BMS - системи для контролю
стану елементів та їх
правильного і безпечного
заряду/розряду.
4. Самих елементів. *Використані зображення: https://bit.ly/2ruO40U, https://bit.ly/2E0S23Z
Battary Rack -
Батарейна стійка
Battery System
BMS - Система заряду
розряду та балансування
комірок
Cell - акумуляторний
елемент
BM - Батарейні модулі
(Pack)
BCU - Модуль
управління стійкою

6. Cells
акумуляторні елементи LiFePo
літій-залізо-фосфатний акумулятор
Основні характеристики:
Напруга – 3,2 В
Ємність – 202 А*год
*Використані зображення: "Handbook on battery energy storage system" december 2018

7. БАЛАНСУВАННЯ: Активний принцип
Активний метод балансуванння реалізовано по принципу
перетікання енергії з повної батареї в конкретний елемент
(cell) для забезпечення автономності роботи модуля.
Включенні функції захисту по перенапрузі та заниженій
напрузі на кожен елемент (cell).
Контроль та захист по температурі кожного елементу.
Балансування проводиться для вирівнювання заряду
елементів в складі батареї для правильної довговічної та
надійної експлуатації, оскільки перезяряд на одному
елементі та недозаряд на іншому елементі спричиняє в 3 -
4 рази швидшу деградацію елементів

8. 7000
25o
C
40o
C
55o
C
6000
5000
4000
3000
2000
1000
50 60 70 80 90 100
Глибина розряду (%DOD)
Кількістьциклів
Залежність життєвого циклу від глибини розрядуDOD
Deepth of discharge
Глибина розряду
DOD – значить глибину розряду
акумулятора в % від повної його
ємності.

9. БЕЗПЕКА
непрямий метод визначає ступінь заряду по напрузі на
елементі (cell) та дає можливість оцінити стан заряду
акумулятора але не точно
прямий метод (Кулонівський) полягає в підрахунку
спожитої енергії за одиницю часу
При недотриманні параметрів режиму заряду/розряду
комірок існує загроза їх пошкодження і вибуху.
Щоб запобігти цьому потрібно контролювати ступінь заряду
та розряду елементу (SOC). Це може бути реалізовано двома
методами
Ступінь розряду елементу, %
Напруганаелементі,В
100
3,6
2,9
9
3,2
10 20 30 40 50 60 70 80 90
2
3,5
3,4
3,3
3,1
3
2,9
2,8

10. LCOS – приведена вартість
САРЕХ – капітальні витрати (capital expenditure)
OPEX – операційні витрати (operating expenses)
WACC – приведена вартість капіталу
En – енергія випущена за n-й рік
Pel - ціна вхідної електроенергії
– ККД
n – поточний рік,
N – кількість років проекту
ФІНАСНОВА МОДЕЛЬ
Номінальні цикли за добу, цикл/доба
Levelized Cost of Storage, $/MВт-г
CAPEX
$/кВт-г
100
150
200
250
300
0,5 1,0 1,5 2,0
98
146
195
243
291
53
79
104
130
156
38
56
75
93
111
31
46
60
75
90
Вихідні умови
Фінансові: Технічні:
Структура капіталу:
70% – Борговий капітал (ставка 6%)
30% – Акціонерний капітал (ставка 15%)
OPEX: 1% від САРЕХ
WACC: 8%
DOD: 80%
ККД: 95%
(ресурс 4000 циклів, деградація акумулятора 20%)
el

11. ЗАСТОСУВАННЯ STORAGE В УКРАЇНІ
В НАЙБЛИЖЧІЙ ПЕРСПЕКТИВІ (ПОТЕНЦІЙНИЙ КЕЙС)
РОБОЧІ ЦИКЛИ
Додатково Storage прийматиме участь в ринку допоміжних
послуг та балансуючому ринку на 20-25% своєї ємності.
Для реалізації такого режиму з економічною доцільністю
має бути вільний ринок.
При зростанні обсягів сонячної генерації денний профіцит
на РДН буде створювати падіння ціни в години сонячного
піку, що збільшить різницю вартості з вечірнім максимумом
Для економічної доцільності Storage має утворитись два
коливання ціни амплітудою не менше 60 $/МВт
Реально досяжні параметри системи:
CAPEX = 200 S/МВт-г та 2 цикла на добу, що
призводить до LCOS = 60 $/МВт-г
УМОВИ
ЕКОНОМІЧНІ ПАРАМЕТРИ
- Заряд
Ціна на ее,
$/МВт-год
90
60
30
- Розряд
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23
t, год

12. Євген Дідіченко
директор з розвитку бізнесу KNESS GROUP
© KNESS Group 2019
м. Вінниця, вул. Енергетична 5 А
м. Київ, вул. Нижній Вал, 15
м. Херсон, вул. Соборна, 5
www.kness.energy