Comment BESS peut-il contribuer à améliorer la qualité de l’énergie

Les systèmes de stockage d'énergie par batterie (BESS) agissent comme une réserve d'énergie qui peut compléter le réseau existant pour répondre à plusieurs objectifs différents. Les applications potentielles du réseau sont répertoriées dans la figure 1 et classées comme étant à forte intensité énergétique ou à forte intensité énergétique, c'est-à-dire nécessitant une grande réserve d'énergie ou une capacité de puissance élevée. Ils peuvent également être classés selon l’échelle de temps de déploiement, qui va de quelques millisecondes à quelques heures. Une compréhension générale des services est utile avant d’analyser la manière dont le stockage a été utilisé pour la livraison. sources d'énergie renouvelables, alimentation de secours, solutions de stockage d'énergie, énergie stockée, rentable, stockage de l'énergie excédentaire générée, périodes de pointe de demande, technologie Bess

Figure 1. Un aperçu des différents services auxiliaires fournis par BESS.

Qualité de l'alimentation Forme d'onde de tension

Les indices de qualité de l'énergie sont utilisés pour mesurer dans quelle mesure les formes d'onde de tension et de courant diffèrent d'une forme d'onde sinusoïdale parfaite. Les distorsions peuvent être temporaires, par exemple lorsque des charges ou des générateurs sont allumés ou éteints, ou elles peuvent être constantes à des états stables, par exemple lorsque des charges non linéaires ou des générateurs à interface électronique de puissance fonctionnent. Le stockage d'énergie a été étudié à cette fin et s'est avéré être une bonne réponse.

Fluctuations de puissance

La montée en puissance des sources d'énergie intermittentes a également soulevé le problème des fluctuations de puissance dans le réseau. L'irradiation solaire et les changements de vitesse du vent peuvent amener les centrales de production distribuée (DG) à changer de puissance rapidement et en grande quantité, ce qui peut endommager le réseau. Dans cette situation, le stockage d’énergie peut être ajouté à l’usine DG pour aider à atténuer les changements de puissance à court terme. Lorsque BESS est utilisé de cette manière, cela ajoute un coût supplémentaire à l'usine RES, réduisant ainsi les revenus du système. Dans ce cas, une façon de compenser l’argent perdu pourrait être d’offrir aux propriétaires de centrales des incitations financières pour réduire les fluctuations de puissance.

Continuité du service

En plus de mesurer la forme d'onde de tension et les changements de puissance de sortie, la continuité du service est également surveillée. L’indice de fréquence moyenne d’interruption du système (SAIFI) et l’indice de durée moyenne d’interruption du système (SAIDI) sont utilisés pour déterminer la prime du gestionnaire du réseau de distribution (GRD). En outre, les codes de réseau nationaux peuvent obliger les GRD à payer des amendes ou à effectuer des paiements aux utilisateurs en cas d'interruption du service. Pour améliorer la fiabilité du service sur les réseaux de distribution, des systèmes de stockage d'énergie peuvent être mis en place pour faciliter les procédures de démarrage à chaud et permettre au départ de distribution de fonctionner de manière autonome.

Ces deux problèmes surviennent lorsqu’un ou plusieurs défauts empêchent une partie d’un réseau de distribution de fonctionner avec le réseau de transport principal. En cas de pannes de courant, des systèmes de stockage pourraient être ajoutés aux plans de réparation du réseau, accélérant ainsi le processus de rétablissement du courant. De plus, de nombreux systèmes de stockage et de stockage pourraient permettre de fonctionner en toute sécurité même lorsque l’îlotage n’est pas prévu. Dans une procédure d'îlotage hypothétique, les BESS seront nécessaires pour surveiller et réduire le déséquilibre transitoire et soudain de génération de charge provoqué par des défauts afin que le passage de la connexion au réseau à la mise hors réseau se fasse en douceur.

Contrôle de tension

Plusieurs appareils, tels que les changeurs de prises, les batteries de condensateurs, les régulateurs de tension et les compensateurs statiques VAR, peuvent modifier la tension dans les réseaux de distribution. Les BESS peuvent contribuer à façonner l’avenir de la gestion de la tension en ajoutant de la flexibilité à la gestion du réseau de distribution. Il a été démontré que l’utilisation d’unités de stockage dans le système de contrôle de tension fonctionne bien d’un point de vue technique.

Pour limiter l'impact des DG sur la tension du réseau, les régulateurs nationaux et internationaux de l'énergie ont exigé que les DG connectés aux réseaux de distribution suivent les courbes de statisme Q(V) ou cos(V). Dans les versions les plus récentes des normes techniques nationales, telles que les normes italiennes CEI 0-16 et CEI 0-21 et les normes allemandes VDE-AR-N 4110 et VDE-AR-N 4105, ces exigences ont également été ajoutées pour systèmes de stockage d’énergie. Ce service doit être effectué automatiquement et simultanément à la fonction principale. Il permet d'équilibrer les surtensions dans les départs du réseau de distribution en captant de la puissance réactive et d'équilibrer la sous-tension en émettant de la puissance réactive.

Affûtage des pics et lissage de la charge

L’écrêtement des pointes et le lissage de la charge impliquent de rendre les profils de production et de charge plus plats afin que le réseau reçoive moins de puissance à son point le plus élevé. En temps réel, ce système peut aider à résoudre la congestion du réseau en empêchant les conducteurs d'être surchargés par la puissance de pointe du générateur et de la charge. De plus, dans un horizon de planification, des améliorations du réseau telles que le recâblage d’une ligne d’alimentation ou le remplacement d’un transformateur pourraient être évitées ou reportées en installant des systèmes de stockage d’énergie.

Dans ce cas, le stockage d’énergie pourrait être une bonne idée car les DSO doivent garantir que l’infrastructure du réseau est suffisamment bonne pour gérer à la fois la puissance nominale de la charge et la puissance nominale des générateurs connectés. En plus de retarder la mise à niveau, l’écrêtement des pointes et le lissage de la charge peuvent également contribuer à réduire les pertes du réseau. De cette manière, le fonctionnement du BESS peut réduire davantage les pertes du système en rendant la forme de la charge et de la production locale plus similaire.

Contrôle de fréquence

Sur le marché des services auxiliaires, les producteurs connectés aux réseaux de transport proposent le contrôle de fréquence sous forme de service payant. Ces dernières années, ce service a également été proposé par des générateurs et des systèmes de stockage d'énergie connectés au réseau de distribution. Les générateurs et le BESS utilisent un contrôle de statisme qui surveille les déséquilibres de fréquence et y répond en modifiant la puissance de sortie. Le tableau 1 présente les principaux paramètres de la logique de contrôle de fréquence primaire de certains pays européens.

La figure 4 montre le fonctionnement de la logique de contrôle du statisme. Le contrôle de fréquence est une fonctionnalité précieuse des systèmes de stockage d’énergie. Les systèmes de stockage d'énergie peuvent être limités par leur état de charge (SoC) maximum et minimum. Plusieurs façons de contrôler le SoC ont été proposées pour résoudre ce problème. Selon le pays, la logique de statisme est configurée avec différents paramètres qui définissent ou non la zone morte et modifient le degré de statisme. La façon dont les gens sont payés se fait souvent par le biais d'appels d'offres, où ils soumissionnent sur l'énergie de régulation et le prix nécessaire.

Arbitrage énergétique

L’arbitrage énergétique consiste à acheter et vendre de l’énergie sur le marché spot de l’énergie. Le secteur de l’électricité étant séparé dans la plupart des pays, l’arbitrage énergétique ne peut être effectué que par un utilisateur professionnel. Cela peut être réalisé avec un système BESS+DG ou BESS+load, dans lequel l'unité de stockage déplace la production ou la production d'énergie pour tirer le meilleur parti des changements de prix sur le marché de l'énergie. L’arbitrage énergétique pourrait être utilisé pour créer une analyse de rentabilisation, mais les prix sur le marché spot d’Europe centrale pourraient ne pas être suffisamment élevés si c’est la seule source de revenus.

En tenant compte des données sur les prix du marché journalier pour l'Italie et le Royaume-Uni en 2018, on trouve les prix quotidiens les plus bas et les plus élevés. Ceux-ci sont indiqués avec la plus grande différence de prix quotidienne et la différence moyenne sur l'année.

Principaux points à retenir du BESS connecté au réseau

Cet article a abordé les diverses applications des systèmes de stockage d'énergie par batterie connectés au réseau. Voici les points à retenir lors de l'utilisation du BESS tout-en-un de 215 kWH de YT Electric.

• Les applications réseau du BESS peuvent être classées en fonction de la consommation d’énergie et de la vitesse de mise en œuvre. Le stockage d'énergie dans l'usine DG peut également réduire les fluctuations de puissance.

• Les systèmes de stockage d'énergie peuvent simplifier les procédures de démarrage à chaud et permettre au système d'alimentation de distribution de fonctionner de manière indépendante, améliorant ainsi la fiabilité du réseau de distribution.

• Les BESS peuvent façonner la gestion de la tension en ajoutant de la flexibilité à la gestion du réseau de distribution, ce qui s'est avéré techniquement efficace.

• La recherche technique, économique et réglementaire peut examiner comment combiner efficacement plusieurs services. La recherche devrait se concentrer sur l’optimisation des fonctionnalités des batteries et sur la fourniture de services complémentaires.

• L'aplatissement des profils de génération et de charge réduit la congestion du réseau. Les systèmes de stockage d’énergie évitent le recâblage des lignes d’alimentation et le remplacement des transformateurs.

• Les générateurs et les systèmes de stockage d'énergie connectés au réseau de distribution peuvent ignorer le contrôle de fréquence payant.

• L'arbitrage énergétique (achat et vente d'énergie sur le marché spot de l'énergie et déplacement de la production ou de la génération d'énergie pour profiter des fluctuations de prix) peut être effectué avec un système BESS+DG ou BESS+load.

• La recherche doit démontrer comment utiliser au mieux les caractéristiques de la batterie en créant un plan de prestation de services complet.

• La combinaison de plusieurs services pourrait être étudiée à l'avenir. La multiplicité des parties prenantes améliore également le succès de l’analyse de rentabilisation.