Система накопления энергии (СНЭ): что это и как работает | НТЦ «Приводная Техника»

Промышленное предприятие не всегда потребляет электроэнергию равномерно. В течение нескольких секунд нагрузка может резко увеличиться при запуске мощного оборудования, затем снизиться, а через некоторое время снова выйти на пик. На автономных объектах к этому добавляются ограничения генераторов, а при использовании солнечных и ветровых электростанций — неравномерность самой генерации.

Один из способов управлять такими режимами — система накопления энергии (СНЭ).

СНЭ принимает электрическую энергию в период, когда она доступна, сохраняет ее и выдает в тот момент, когда это необходимо энергосистеме или технологическому оборудованию. Министерство энергетики США описывает общий принцип energy storage именно так: система принимает энергию из различных источников, сохраняет ее, а затем возвращает при росте нагрузки или ограничении генерации.

Для промышленного предприятия система накопления может использоваться для:

• резервного электроснабжения;
• компенсации пиков потребления;
• стабилизации напряжения и частоты;
• уменьшения нагрузки на сетевую инфраструктуру;
• совместной работы с ДГУ и ГПУ;
• интеграции солнечных и ветровых электростанций;
• оптимизации работы собственной генерации;
• обеспечения кратковременной дополнительной мощности.

НТЦ «Приводная Техника» разрабатывает и производит промышленные системы накопления энергии для энергетики, промышленности, транспорта, изолированных энергосистем и гибридных энергокомплексов.

Разберем подробнее, что такое система накопления энергии, как работает СНЭ, из каких элементов она состоит и чем системы хранения энергии отличаются от обычной аккумуляторной батареи или резервного генератора.

Что такое система накопления энергии

Система накопления энергии — это комплекс оборудования, который позволяет принять электрическую энергию, сохранить ее в накопителе и впоследствии контролируемо вернуть потребителю или в электрическую сеть.

Самый простой принцип:

заряд → хранение → разряд.

Но промышленная СНЭ значительно сложнее обычного аккумулятора.

Она должна не только хранить электрическую энергию, но и:

• преобразовывать ее;
• контролировать ток и напряжение;
• управлять зарядом аккумуляторов;
• взаимодействовать с электрической сетью;
• синхронизироваться с генераторами;
• автоматически реагировать на изменение нагрузки;
• контролировать температуру;
• диагностировать состояние оборудования;
• обеспечивать необходимые защитные функции.

Поэтому промышленная система хранения энергии представляет собой полноценный электротехнический комплекс.

На текущей странице Momentum контейнерная СНЭ описывается как система, объединяющая аккумуляторные модули, преобразовательную часть, трансформаторное и коммутационное оборудование, системы управления, мониторинга, охлаждения и защиты.

СНЭ, СНЭЭ, ESS и BESS — в чем разница

В отрасли можно встретить несколько обозначений.

СНЭ

Система накопления энергии.

Наиболее общее русскоязычное сокращение.

СНЭЭ

Система накопления электрической энергии.

Более точное обозначение, если речь идет именно об электрической энергии.

ESS

Energy Storage System — международное обозначение системы хранения энергии.

BESS

Battery Energy Storage System — система накопления энергии на основе аккумуляторных батарей.

Именно BESS сегодня часто подразумевают, говоря о промышленных аккумуляторных накопителях.

На сайте Momentum для таких комплексов используются обозначения СНЭ, СНЭЭ, ESS, BESS и «сетевой накопитель энергии».

В поисковых запросах также встречается написание «СНЕ», однако корректное отраслевое сокращение — СНЭ.

Как работает система накопления энергии

Рассмотрим типичную промышленную систему.

Упрощенная схема выглядит так:

электросеть или генератор → преобразователь → аккумулятор → преобразователь → нагрузка или сеть.

В действительности направление энергии может изменяться автоматически.

Когда в энергосистеме есть избыточная мощность:

СНЭ заряжается.

Когда возникает дефицит мощности:

СНЭ разряжается.

Например, ночью промышленный объект потребляет мало электроэнергии.

Система заряжается.

Утром одновременно запускается несколько мощных механизмов, потребление резко увеличивается.

СНЭ начинает выдавать дополнительную мощность.

После прохождения пика система снова переходит в заряд.

И все это может происходить автоматически без участия оператора.

Этап 1. Заряд системы

Источником энергии может быть:

• внешняя энергосистема;
• дизель-генераторная установка;
• газопоршневая установка;
• газотурбинная установка;
• солнечная электростанция;
• ветровая электростанция;
• другая локальная генерация.

Электроэнергия через силовую преобразовательную часть поступает в аккумуляторную батарею.

При использовании литий-ионных аккумуляторов процесс заряда связан с обратимой электрохимической реакцией: поступающая электроэнергия переводится в химическую форму и сохраняется внутри ячеек. При разряде процесс происходит в обратном направлении.

Этап 2. Хранение энергии

После заряда батарея может сохранять запас энергии до момента, когда он потребуется.

При этом система управления постоянно контролирует состояние накопителя.

В частности, могут отслеживаться:

• напряжение;
• ток;
• температура;
• уровень заряда;
• состояние отдельных батарейных модулей;
• аварийные параметры.

Поэтому нельзя рассматривать промышленную СНЭ просто как большой аккумулятор.

Накопитель является только одной из подсистем комплекса.

Этап 3. Разряд

Когда системе электроснабжения требуется дополнительная мощность, энергия начинает поступать из аккумуляторов.

Силовой преобразователь переводит постоянное напряжение батареи в переменное напряжение, необходимое для промышленной сети.

Энергия может быть направлена:

• технологическому оборудованию;
• ответственной нагрузке;
• локальной энергосистеме;
• в электрическую сеть.

На промышленной СНЭ направление потока энергии может меняться автоматически в зависимости от алгоритма управления.

Главная особенность СНЭ — двунаправленный поток энергии

Обычный электрический потребитель только получает энергию.

СНЭ работает в двух направлениях:

сеть → накопитель

и:

накопитель → сеть.

Поэтому важной частью системы является двунаправленный преобразователь, или PCS — Power Conversion System.

Он должен уметь работать:

• при заряде;
• при разряде;
• при быстром изменении направления мощности.

В промышленной СНЭ Momentum силовая преобразовательная часть может строиться на сетевых инверторах серии МТ2000. В реализованном в 2026 году проекте для буровой установки МТ2000 используются как двунаправленные сетевые инверторы, управляющие потоками активной и реактивной мощности между аккумуляторной системой и локальной сетью.

Из чего состоит промышленная система накопления энергии

Типовая СНЭ содержит несколько основных подсистем.

1. Аккумуляторные ячейки

Минимальным элементом является аккумуляторная ячейка.

Из ячеек формируются:

ячейки → модули → батарейные шкафы или стойки → аккумуляторная система.

Именно аккумуляторы непосредственно хранят энергию.

Для современных промышленных BESS широко применяются литий-ионные технологии. Министерство энергетики США также отмечает литий-ионные батареи как один из наиболее распространенных типов электрохимических накопителей наряду с другими химическими системами.

2. BMS — система управления аккумуляторами

Battery Management System контролирует состояние аккумуляторной батареи.

Она может отслеживать:

• напряжение отдельных ячеек;
• температуру;
• ток;
• состояние заряда;
• состояние батарейных модулей.

Основная задача BMS — обеспечить корректную эксплуатацию аккумуляторной системы в допустимых режимах.

При выходе параметров за установленные пределы система управления может ограничить заряд или разряд либо сформировать аварийный сигнал.

3. PCS — силовой преобразователь

Если аккумуляторная батарея работает на постоянном токе, а промышленная сеть — на переменном, между ними необходим силовой преобразователь.

PCS обеспечивает:

AC → DC при заряде,

и:

DC → AC при разряде.

При этом современный преобразователь может выполнять и дополнительные задачи:

• регулировать активную мощность;
• регулировать реактивную мощность;
• поддерживать напряжение;
• участвовать в стабилизации частоты;
• синхронизироваться с сетью.

Именно преобразовательная часть во многом определяет быстродействие всей СНЭ.

4. Трансформатор

Если напряжение аккумуляторно-преобразовательной части отличается от напряжения сети предприятия, используется силовой трансформатор.

Например:

СНЭ → трансформатор → сеть предприятия.

Он обеспечивает необходимый уровень напряжения и входит в состав многих комплектных промышленных решений.

5. Коммутационное оборудование

Система должна безопасно подключаться и отключаться от электрической сети.

Поэтому используются:

• автоматические выключатели;
• контакторы;
• разъединители;
• предохранители;
• другое коммутационное оборудование.

6. Система управления

Если BMS отвечает прежде всего за аккумуляторы, то общая система управления координирует работу всего комплекса.

Она определяет:

• когда заряжаться;
• когда разряжаться;
• какую мощность выдавать;
• какую мощность принимать;
• как взаимодействовать с генераторами;
• как реагировать на изменение нагрузки.

Именно здесь реализуются основные алгоритмы эксплуатации СНЭ.

7. Система мониторинга и диагностики

Оператору необходимо видеть состояние системы.

Контролироваться могут:

• мощность;
• энергоемкость;
• текущий уровень заряда;
• ток;
• напряжение;
• температуры;
• состояние преобразователя;
• состояние аккумуляторов;
• аварии;
• предупреждения.

Данные могут передаваться в АСУ ТП предприятия.

8. Система охлаждения

Во время заряда и разряда аккумуляторы и силовая электроника выделяют тепло.

Температура влияет на:

• характеристики аккумуляторов;
• срок службы;
• допустимую мощность;
• безопасность эксплуатации.

Поэтому промышленная СНЭ имеет собственную систему климатического контроля или охлаждения.

9. Системы защиты

Для промышленной системы предусматриваются необходимые электрические, технологические и иные защитные решения в соответствии с проектом и условиями эксплуатации.

На текущей странице Momentum системы охлаждения, контроля, диагностики, защиты и автоматизированное управление входят в состав промышленной контейнерной СНЭ.

Что такое мощность СНЭ

При выборе системы необходимо различать два параметра:

мощность, кВт

и:

энергоемкость, кВт·ч.

Это разные характеристики.

Мощность в кВт

Показывает, какую мощность система может принимать или отдавать в определенном режиме.

Например:

СНЭ 1000 кВт.

Это означает, что преобразовательная и аккумуляторная части рассчитаны на работу с соответствующей мощностью согласно характеристикам системы.

Энергоемкость в кВт·ч

Показывает количество запасаемой энергии.

Например:

1000 кВт·ч.

То есть система способна хранить определенный энергетический запас.

Почему нельзя выбирать СНЭ только по кВт

Рассмотрим две системы:

1000 кВт / 500 кВт·ч

и:

1000 кВт / 2000 кВт·ч.

Мощность одинаковая.

Но количество накопленной энергии отличается в четыре раза.

Следовательно, продолжительность выдачи мощности будет совершенно разной.

Это один из ключевых принципов проектирования систем хранения энергии.

Как примерно связаны мощность и время работы

Упрощенно энергетический запас можно оценивать по формуле:

E = P × t,

где:

• E — энергия, кВт·ч;
• P — мощность, кВт;
• t — время, ч.

Например, если требуется условно поддерживать нагрузку:

500 кВт в течение 2 часов,

теоретически потребуется:

1000 кВт·ч.

Однако реальная система рассчитывается сложнее.

Необходимо учитывать:

• допустимую глубину разряда;
• КПД;
• резерв;
• изменение характеристик аккумуляторов;
• температурные условия;
• режим нагрузки;
• требования к сроку службы.

Поэтому простая формула используется только для предварительной оценки.

Как работает СНЭ при пиковых нагрузках

Одна из наиболее востребованных задач — peak shaving, или сглаживание пиков.

Представим предприятие с типовым потреблением:

1500 кВт.

Периодически нагрузка поднимается до:

2200 кВт.

Если электрическая сеть объекта рассчитана только на 1800 кВт, возникает проблема.

Один вариант — реконструировать:

• трансформаторную подстанцию;
• кабельные линии;
• распределительную сеть.

Другой вариант для подходящего профиля нагрузки — использовать накопитель.

В момент пика:

сеть дает 1800 кВт;

СНЭ добавляет 400 кВт.

После снижения нагрузки накопитель снова заряжается.

Momentum прямо относит сглаживание пиков нагрузки и возможность увеличения доступной мощности без масштабной реконструкции сети к задачам промышленных СНЭ.

Как СНЭ работает как резервный источник

Другая задача — резервирование.

Если основной источник электроэнергии отключается, СНЭ начинает отдавать накопленную энергию.

Она может поддерживать:

• системы управления;
• насосы;
• аварийные механизмы;
• связь;
• автоматику;
• другие ответственные потребители.

При этом важный параметр — скорость реакции системы.

Для некоторых задач питание необходимо принять практически мгновенно.

На текущей продуктовой странице Momentum для ряда типовых промышленных СНЭ указано время принятия питания нагрузки менее 5 мс.

Но необходимое быстродействие всегда определяется требованиями конкретного проекта.

СНЭ и ИБП — это одно и то же?

Нет.

Функции действительно частично пересекаются.

И ИБП, и СНЭ могут:

• содержать аккумуляторы;
• иметь преобразовательную часть;
• обеспечивать резервное питание.

Однако промышленная система накопления энергии обычно решает значительно более широкий круг задач.

Например:

• управление пиками мощности;
• взаимодействие с генерацией;
• стабилизация локальной энергосистемы;
• управление активной и реактивной мощностью;
• оптимизация режима генераторов;
• накопление энергии от ВИЭ.

Поэтому крупная промышленная СНЭ — это не просто «очень большой ИБП».

СНЭ или дизель-генератор

Эти системы также не всегда являются альтернативами друг другу.

Очень часто они работают совместно.

Дизель-генератор:

• производит электрическую энергию из топлива.

СНЭ:

• не является первичным источником энергии;
• принимает ранее произведенную энергию;
• сохраняет ее;
• быстро выдает при необходимости.

Поэтому особенно эффективной может быть гибридная система:

ДГУ + СНЭ + автоматическая система управления.

Что дает такое сочетание

Дизельному генератору не всегда удобно реагировать на резкие скачки нагрузки.

СНЭ может практически мгновенно принять на себя переходный процесс.

При резком увеличении потребления:

накопитель выдает мощность.

При резком снижении:

накопитель принимает избыток мощности.

В результате генератор может работать в более стабильном режиме.

Пример СНЭ на буровой установке

Наглядный пример такого применения НТЦ «Приводная Техника» опубликовал 3 августа 2026 года.

На объекте нефтегазовой отрасли была введена в эксплуатацию промышленная СНЭ для автономного энергокомплекса буровой установки.

Система рассчитана на совместную работу с дизель-генераторными и газопоршневыми установками. При резком увеличении нагрузки накопитель быстро выдает дополнительную мощность, а при ее сбросе принимает избыточную энергию.

Такой режим позволяет сглаживать характерные для буровой резкие изменения потребления и стабилизировать локальную энергосистему.

Силовая преобразовательная часть этого проекта построена на сетевых инверторах МТ2000 собственной разработки и производства НТЦ «Приводная Техника», а аккумуляторная подсистема — на литий-ионных аккумуляторах.

Что такое горячий вращающийся резерв

На автономном объекте генераторы должны быть готовы к неожиданному увеличению нагрузки.

Поэтому иногда приходится держать дополнительную генераторную установку включенной, даже если ее мощность в данный момент практически не нужна.

Так создается вращающийся резерв.

Но генератор при этом:

• расходует топливо;
• нарабатывает моточасы;
• требует технического обслуживания.

СНЭ может быстро принять дополнительную нагрузку, поэтому в определенных энергокомплексах способна частично выполнять функцию такого быстродействующего резерва.

В проекте для буровой установки Momentum одним из режимов работы накопителя как раз является замещение горячего вращающегося резерва.

СНЭ для поддержки частоты

Для автономной энергосистемы частота является одним из важнейших параметров.

Если нагрузка резко увеличивается, генераторам необходимо увеличить отдаваемую мощность.

Они не могут сделать это абсолютно мгновенно.

В переходный момент частота может снизиться.

Если нагрузка резко сбрасывается, возможен обратный процесс.

Быстродействующая СНЭ реагирует значительно быстрее:

нагрузка выросла → СНЭ отдает активную мощность;

нагрузка снизилась → СНЭ принимает мощность.

Это помогает уменьшить отклонения частоты.

Именно такой эффект Momentum отмечает по результатам эксплуатации накопителя в составе энергокомплекса буровой установки.

Поддержание напряжения

Преобразовательная часть современной СНЭ может управлять не только активной, но и реактивной мощностью.

За счет этого система способна участвовать в регулировании напряжения локальной сети.

В примененной Momentum платформе МТ2000 предусмотрено управление потоками активной и реактивной мощности и выполнение функций стабилизации электроснабжения.

Поэтому промышленный накопитель становится активным элементом системы электроснабжения, а не просто источником резервной энергии.

СНЭ для солнечной электростанции

Солнечная генерация зависит от времени суток и погодных условий.

Днем электростанция может производить больше энергии, чем требуется объекту.

Вечером генерация снижается или прекращается.

С накопителем схема выглядит так:

солнечная панель → нагрузка + заряд СНЭ;

затем:

СНЭ → нагрузка.

Министерство энергетики США также описывает накопление как один из способов смещать солнечную генерацию по времени: избыток электроэнергии сохраняется и используется позднее.

Momentum предлагает интеграцию промышленных накопителей с солнечной генерацией, ДЭС и внешней сетью для создания гибридных систем электроснабжения.

СНЭ для ветроэнергетики

Похожий принцип применяется с ветровыми электростанциями.

Скорость ветра меняется.

Соответственно, изменяется и выработка.

Накопитель может:

• принимать избыток;
• выдавать энергию при снижении генерации;
• сглаживать изменения мощности.

При этом емкость и мощность СНЭ должны рассчитываться на основании реального профиля ветровой генерации и нагрузки.

СНЭ для изолированных энергосистем

Удаленный объект может вообще не иметь подключения к крупной энергосистеме.

Электроэнергию производят локальные:

• ДГУ;
• ГПУ;
• ВИЭ.

В такой системе накопитель особенно полезен.

Он может выполнять одновременно несколько функций:

• компенсировать пики;
• стабилизировать частоту;
• резервировать потребителей;
• принимать избыточную генерацию;
• помогать оптимизировать количество работающих генераторов.

НТЦ «Приводная Техника» отдельно указывает СНЭ для изолированных энергосистем, в том числе с возобновляемыми источниками энергии, среди своих направлений разработки и производства.

СНЭ для металлургического предприятия

Металлургическое производство имеет большое количество мощного оборудования.

Нагрузка может изменяться при:

• включении приводов;
• прокатке;
• работе насосных агрегатов;
• работе компрессоров;
• вспомогательных технологических операциях.

Для таких объектов СНЭ может рассматриваться в задачах:

• ограничения пиков;
• повышения устойчивости электроснабжения;
• резервирования;
• поддержки локальной генерации.

Конкретная эффективность определяется после анализа реального графика нагрузки.

СНЭ для нефтегазового предприятия

Нефтегазовая отрасль особенно интересна для накопителей из-за большого количества удаленных и автономных объектов.

СНЭ может применяться:

• на буровых;
• в автономных энергокомплексах;
• совместно с ДГУ и ГПУ;
• для компенсации быстропеременных нагрузок.

Momentum разрабатывает СНЭ для энергокомплексов нефтегазовых предприятий и в 2026 году сообщил о серийном внедрении такого решения на буровой установке.

Контейнерная система накопления энергии

Для промышленного объекта оборудование удобно объединять в готовый контейнерный комплекс.

Внутри могут располагаться:

• аккумуляторные шкафы;
• преобразователи;
• коммутационное оборудование;
• система управления;
• система охлаждения;
• средства контроля и защиты.

Преимущество контейнерной архитектуры — высокая заводская готовность.

На площадке можно заранее подготовить:

• основание;
• силовое подключение;
• кабельные линии;
• интерфейс с АСУ ТП.

После доставки остается выполнить монтаж, подключение и пусконаладочные работы.

Momentum использует контейнерную архитектуру как для типовых промышленных систем, так и для решения, внедренного на буровой установке.

Можно ли масштабировать СНЭ

Да.

Промышленная система может проектироваться по модульному принципу.

При необходимости увеличивается:

• количество аккумуляторных модулей;
• мощность преобразовательной части;
• количество контейнеров.

При этом важно понимать, что мощность и энергоемкость масштабируются не всегда одинаково.

Например, предприятие может нуждаться:

• в большой мощности на 10 минут;

или:

• в сравнительно небольшой мощности на несколько часов.

Это будут совершенно разные конфигурации.

Поэтому одна из главных задач проектирования — правильно определить соотношение:

кВт / кВт·ч.

Типовые параметры промышленных СНЭ Momentum

На текущей продуктовой странице НТЦ «Приводная Техника» для систем общего применения представлены конфигурации с номинальной мощностью:

• 250 кВт;
• 500 кВт;
• 750 кВт;
• 1000 кВт;
• 1250 кВт.

Для них указаны различные варианты энергоемкости вплоть до 1250 кВт·ч. Также представлена конфигурация мощностью 1200 кВт с вариантами энергоемкости от 150 до 1200 кВт·ч.

Для приведенных на странице типовых систем заявлены:

• номинальная частота 50 Гц;
• диапазон регулирования частоты 47,5–62,5 Гц;
• перегрузочная способность 150% более 10 секунд;
• время принятия питания нагрузки менее 5 мс;
• КПД 98,5%.

Конкретная промышленная СНЭ при этом подбирается по условиям объекта.

Литий-ионные системы накопления энергии

Сегодня значительная часть BESS строится на литий-ионных аккумуляторах.

К их особенностям относятся:

• возможность многократного заряда и разряда;
• высокая удельная энергоемкость;
• хорошая динамика отдачи мощности;
• возможность создания модульных батарейных систем.

Министерство энергетики США отмечает обратимость химической реакции как основу работы перезаряжаемых литий-ионных аккумуляторов: при заряде энергия сохраняется, а при разряде электрохимический процесс идет в обратном направлении.

Но сама аккумуляторная технология не определяет эффективность всей СНЭ.

Не менее важны:

• PCS;
• BMS;
• автоматика;
• охлаждение;
• алгоритмы управления;
• защита.

Есть ли другие технологии накопления энергии

Да.

Понятие системы хранения энергии значительно шире литий-ионных батарей.

Существуют:

• свинцово-кислотные аккумуляторы;
• натриевые аккумуляторы;
• проточные батареи;
• суперконденсаторы;
• гидроаккумулирующие электростанции;
• тепловые накопители;
• другие технологии.

Например, проточные батареи используют жидкие электролиты, а гидроаккумулирующая станция хранит энергию в виде потенциальной энергии воды между двумя резервуарами разной высоты.

Поэтому тип накопителя выбирают в зависимости от задачи.

Мощность или длительность: какой накопитель нужен

Это один из важнейших вопросов.

Задача 1. Компенсировать резкий скачок на несколько секунд

Главное:

высокая мощность и быстродействие.

Большая энергоемкость может быть не нужна.

Задача 2. Питать объект несколько часов

Главное:

энергоемкость.

Размер батарей будет значительно больше.

Задача 3. Сглаживать пики по 15–30 минут

Необходимо подобрать промежуточное соотношение мощности и энергии.

Следовательно, вопрос:

«Сколько стоит СНЭ на 1 МВт?»

без указания количества мегаватт-часов практически не имеет однозначного ответа.

Как рассчитывают необходимую систему накопления

Проектирование начинается не с каталога аккумуляторов, а с анализа объекта.

Шаг 1. Определяют цель

Что должна делать СНЭ:

• резервировать;
• срезать пики;
• стабилизировать сеть;
• работать с ВИЭ;
• поддерживать генераторы?

Шаг 2. Анализируют график нагрузки

Желательно получить реальные измерения.

Например:

мощность каждые секунды или минуты в течение типового рабочего периода.

Шаг 3. Определяют требуемую мощность

Насколько быстро и какую мощность должен выдать накопитель.

Шаг 4. Рассчитывают энергоемкость

Как долго должна выдаваться эта мощность.

Шаг 5. Определяют напряжение подключения

Например, подключение может выполняться к:

• низковольтной сети;
• средневольтной сети.

Шаг 6. Анализируют количество циклов

Например:

• несколько раз в сутки;
• один раз в сутки;
• только в аварийном режиме.

Шаг 7. Учитывают климат

Температура влияет на конструкцию контейнера и систему климатического контроля.

Шаг 8. Проектируют управление

Необходимо определить алгоритм взаимодействия с сетью, генераторами и АСУ ТП.

Почему график нагрузки важнее средней мощности

Предприятие может иметь среднее потребление:

2 МВт.

Но это почти ничего не говорит о необходимой СНЭ.

Вариант А:

нагрузка постоянно держится около 2 МВт.

Вариант Б:

обычно 1 МВт, но несколько раз в час поднимается до 4 МВт.

Среднее значение может быть похожим, но задача накопителя совершенно разная.

Именно поэтому перед проектированием анализируют временной график потребления.

СНЭ для снижения максимальной мощности

Если пик короткий, установка накопителя иногда позволяет снизить максимальную мощность, которую предприятие берет из внешней сети.

Например:

без СНЭ:

пик 3000 кВт;

с СНЭ:

сеть 2300 кВт + накопитель 700 кВт.

После прохождения пика накопитель возвращает энергию в батареи.

Этот режим называется peak shaving, или сглаживание/срезание пиков.

Такая задача прямо указана Momentum среди функций промышленной системы накопления.

Работа по тарифным зонам

В некоторых моделях энергоснабжения стоимость электроэнергии зависит от времени ее потребления.

Тогда накопитель теоретически может:

заряжаться в период более низкой стоимости

и:

использовать накопленную энергию в более дорогой период.

Momentum также указывает работу по тарифным зонам среди возможных сценариев применения промышленной СНЭ.

Экономическая целесообразность такого режима рассчитывается индивидуально с учетом тарифов, КПД, ресурса батарей и количества циклов.

Почему СНЭ не вырабатывает энергию

Это важное отличие от электростанции.

Накопитель:

не создает дополнительную энергию.

Он переносит ее во времени.

Например:

ночью накопили 1000 кВт·ч → днем часть энергии вернули.

Из-за потерь вернуть абсолютно всю принятую энергию невозможно.

Поэтому СНЭ — это инструмент управления энергией, а не источник первичной генерации.

КПД системы накопления

При заряде и разряде возникают потери:

• в аккумуляторах;
• в силовой электронике;
• в трансформаторе;
• в кабельных линиях;
• в системах собственных нужд.

Поэтому при расчете важно понимать, какой КПД имеется в виду:

• аккумулятора;
• преобразователя;
• всей цепочки заряд-разряд.

Для представленных на текущей странице Momentum типовых промышленных конфигураций заявлен КПД 98,5% — это характеристика конкретных опубликованных систем и ее нельзя автоматически переносить на любую СНЭ.

Количество циклов

Каждый аккумулятор имеет ограниченный ресурс.

Один цикл условно включает:

заряд → разряд.

Но реальная оценка сложнее.

На срок службы влияют:

• глубина разряда;
• температура;
• ток заряда;
• ток разряда;
• количество циклов;
• время нахождения при высоком уровне заряда;
• конкретная химия аккумулятора.

Поэтому система, которая используется только как аварийный резерв несколько раз в год, и накопитель, который ежедневно выполняет несколько циклов, должны проектироваться по-разному.

Что такое SOC

SOC — State of Charge, или уровень заряда аккумулятора.

Если упрощенно:

• 100% — батарея полностью заряжена относительно заданного рабочего диапазона;
• 50% — остается приблизительно половина используемого запаса;
• низкий SOC — запас энергии близок к нижнему рабочему пределу.

Система управления постоянно учитывает SOC.

Например, нельзя разрядить накопитель для сглаживания пика до минимального уровня, если через несколько минут он должен выполнять функцию аварийного резервирования.

Поэтому алгоритм может специально сохранять часть энергии в резерве.

Что такое глубина разряда

Еще один важный параметр — DoD, или Depth of Discharge.

Он показывает, какая часть доступной емкости используется.

Чем глубже и чаще разряжается определенная аккумуляторная система, тем сильнее это может влиять на ее ресурс.

Поэтому расчет полезной энергоемкости выполняется не только по паспортному количеству кВт·ч.

Почему система управления так важна

Без хорошего алгоритма даже большая аккумуляторная батарея не решит задачу предприятия.

Рассмотрим автономную электростанцию.

СНЭ должна понимать:

• сколько генераторов сейчас работает;
• какая текущая нагрузка;
• насколько быстро она меняется;
• какой уровень заряда батареи;
• можно ли отключить один генератор;
• сколько мощности оставить в резерве.

В проекте Momentum для буровой установки автоматизированная система управления выбирает режим работы накопителя и генерирующего оборудования с учетом профиля нагрузки объекта.

Поэтому современная СНЭ — это одновременно:

аккумуляторы + силовая электроника + промышленная автоматизация.

Система накопления и АСУ ТП предприятия

Промышленная СНЭ может интегрироваться в существующую систему автоматизации.

АСУ ТП может получать:

• состояние системы;
• SOC;
• мощность заряда;
• мощность разряда;
• напряжение;
• ток;
• предупреждения;
• аварии.

И передавать:

• разрешение;
• режим работы;
• ограничение мощности;
• команды управления.

Для крупного предприятия это позволяет включить накопитель в единую энергетическую диспетчеризацию.

Контейнерная или шкафная СНЭ

Накопители могут выполняться в разных конструкциях.

Шкафное исполнение

Подходит для относительно компактных систем или установки внутри подготовленного помещения.

Контейнерное исполнение

Удобно для больших промышленных комплексов.

В контейнере можно разместить значительную часть оборудования с заводской готовностью.

Momentum предлагает как шкафные, так и контейнерные форматы в зависимости от задачи, а реализованная СНЭ для буровой выполнена именно как промышленное контейнерное решение.

Где устанавливают промышленный накопитель

СНЭ может размещаться:

• на территории предприятия;
• рядом с подстанцией;
• возле автономной электростанции;
• на буровой площадке;
• рядом с объектом ВИЭ.

При выборе площадки учитываются:

• схема подключения;
• климат;
• подъезд для монтажа;
• кабельные трассы;
• требования безопасности;
• обслуживание.

Сколько стоит система накопления энергии

Единой цены за «СНЭ» не существует.

Стоимость зависит от:

• мощности, кВт;
• энергоемкости, кВт·ч;
• типа аккумуляторов;
• напряжения подключения;
• силовой преобразовательной части;
• трансформатора;