Avec l'augmentation continue de la proportion de nouvelles énergies volatiles telles que l'énergie éolienne et le photovoltaïque dans le réseau électrique, la capacité de régulation de la fréquence de la production traditionnelle d'énergie thermique est progressivement incapable de répondre aux exigences de stabilité du réseau électrique. Les conteneurs de stockage d'énergie sont devenus le "nouveau chouchou" du marché des services auxiliaires du réseau électrique avec une vitesse de réponse en millisecondes, une durée de vie à cycle élevé et des caractéristiques de déploiement flexibles. Ils jouent un rôle irremplaçable dans la régulation des fréquences primaires, la régulation de la fréquence secondaire, le rasage de pointe et le remplissage de la vallée, et redéfinir le mode de contrôle stable du système d'alimentation.
1 milliseconde RÉPONSE DE NIVEAU: le "régulateur à grande vitesse" pour la régulation de la fréquence du réseau électrique
La stabilité de la fréquence du réseau électrique (50 Hz ± 0,2 Hz en Chine) est l'indicateur de base pour le fonctionnement sûr du système d'alimentation. Lorsque la charge augmente soudainement ou que la sortie de nouvelles énergies baisse fortement, la fréquence s'écartera instantanément de la valeur standard. S'il n'est pas ajusté dans le temps, il peut provoquer des pannes de courant à grande échelle. Le temps de réponse en fréquence des unités de puissance thermique traditionnels est généralement de 10 à 30 secondes, tandis que la vitesse de réponse des conteneurs de stockage d'énergie peut être aussi faible que 50 millisecondes, ce qui est plus de 200 fois celle des unités de puissance thermique. Ils peuvent rapidement intervenir dans les premiers stades des fluctuations de fréquence et supprimer l'expansion des écarts.
Dans une régulation de fréquence, le conteneur de stockage d'énergie simule les caractéristiques d'inertie d'un générateur synchrone par "contrôle virtuel d'inertie". Lorsque le taux de changement de fréquence du réseau électrique dépasse 0,1 Hz / s, le système de stockage d'énergie libère ou absorbe automatiquement la puissance active. Chaque groupe de conteneurs de stockage d'énergie de 100 MW / 20MWh peut fournir 50 MW de capacité de régulation instantanée, équivalent à la contribution de modulation de fréquence de deux unités de puissance thermique de 300 MW. Le projet de conteneur de stockage d'énergie soutenant un parc éolien de million de kilowatt à Jiangsu a augmenté le taux de qualification de fréquence de la connexion du réseau éolien de 98,5% à 99,9% grâce à un service de régulation de fréquence, réduisant les amendes de plus de 3 millions de yuans par an en raison de la fréquence dépassant la norme.
La régulation de fréquence secondaire teste la capacité de régulation continue du système de stockage d'énergie. Les conteneurs de stockage d'énergie doivent maintenir la puissance stable en 1 à 5 minutes en fonction des instructions de répartition du réseau pour compenser les écarts résiduels après un règlement de fréquence. Le conteneur adopte une solution de stockage d'énergie hybride de "phosphate de fer au lithium + supercondensateur", qui peut équilibrer la densité d'énergie et la densité de puissance: le supercondensateur est responsable de l'impact de haute puissance dans les 10 premières secondes, et la batterie de lithium entreprend l'ajustement continu par la suite, ce qui fait que la plus grande précision de la solution de piles de 20MWh à 1%.
2 rasage de pointe et remplissage de la vallée: "l'expert en arbitrage énergétique" sur le marché de l'électricité
Sur le marché de l'électricité où il existe une différence significative entre les prix de pic et de l'électricité de la vallée, les conteneurs de stockage d'énergie peuvent fournir à la fois un rasage de pointe et un remplissage de la vallée pour le réseau électrique, ainsi que des rendements stables pour les investisseurs, grâce au modèle d'arbitrage de la "charge de la vallée et déchargement de pic". En prenant Shanghai comme exemple, en 2024, le prix de l'électricité pendant les heures de pointe (10: 00-11: 00, 14: 00-15: 00) atteindra 1,2 yuan / khh, tandis que pendant les heures de pointe (0: 00-7: 00), il ne sera que de 0,25 yuan / kWh, avec une différence de prix de près de 5 fois. Un groupe de conteneurs de stockage d'énergie de 100mwh peut effectuer un cycle de charge et de décharge par jour, avec un bénéfice quotidien d'environ 80000 yuans après avoir déduit des pertes, et un bénéfice annualisé de plus de 29 millions de yuans. La période de récupération d'investissement peut être contrôlée dans les 5 à 6 ans.
En réponse au phénomène de «réduction de l'énergie solaire» causée par le développement rapide de nouvelles énergies, les conteneurs de stockage d'énergie peuvent être chargés pendant le pic de midi de la production photovoltaïque et déchargés pendant la charge de pointe du soir, améliorant le taux d'absorption de l'énergie propre. Le projet de conteneur de stockage d'énergie de 500 mWh soutenant une base photovoltaïque au Gansu peut augmenter la consommation annuelle photovoltaïque de 120 millions de kWh, réduire le taux de réduction de 15% à moins de 5% et fournir une capacité de rasage de pointe de 100 MW pour le réseau électrique, recevant des subventions de rasage de pointe d'environ 20 millions de yuans par an.
Les services de sauvegarde des capacités sont une autre source de revenus pour les conteneurs de stockage d'énergie. Pendant les périodes de charge de pointe du réseau électrique, le système de stockage d'énergie sert de source d'alimentation de secours pour maintenir un état de secours chaud, prêt à répondre aux pénuries d'alimentation à tout moment et à recevoir des subventions en fonction de la capacité de sauvegarde. Un conteneur de stockage d'énergie de 20mWh dans un parc industriel du Guangdong peut générer un revenu annuel supplémentaire de 1,2 million de yuans en participant au marché de la réserve de capacité, ce qui équivaut à une réduction de 0,15 yuane des coûts d'électricité par kilowatt heure.
3 Cluster modulaire: le "Corps élastique" des services auxiliaires de la grille
La nature modulaire des conteneurs de stockage d'énergie leur permet de former rapidement des "grappes de régulation de fréquence" et d'ajuster de manière flexible leur échelle en fonction des besoins du réseau électrique. Un seul conteneur de 20 pieds peut fournir 5 à 10 mh de capacité de stockage d'énergie. Grâce à la technologie de contrôle des cluster, des centaines de conteneurs peuvent former une centrale électrique de stockage d'énergie au niveau GWH, répondant aux besoins de réglementation de puissance à grande échelle du réseau électrique. Le projet de stockage d'énergie Vistra au Texas, aux États-Unis, se compose d'un système de 1,2 gwh composé de 400 conteneurs de stockage d'énergie. Pendant la période de consommation de pointe de l'électricité à l'été 2023, il fournira des services de réglementation de fréquence plus de 500 fois par jour, stabilisant la fréquence locale du réseau électrique.
Le cœur de la technologie de contrôle des cluster est la plate-forme de gestion de la centrale électrique virtuelle (VPP). La plate-forme recueille le SOC en temps réel (état de charge), la puissance de sortie et d'autres données de chaque conteneur via la communication 5G. En utilisant des algorithmes de contrôle prédictif du modèle, il équilibre les temps de charge et de décharge de chaque conteneur tout en répondant aux instructions de la grille, étendant ainsi la durée de vie globale de l'amas de 10%. Dans le projet de cluster de stockage d'énergie du réseau électrique d'une certaine province, la plate-forme VPP a contrôlé les différences de charge et de décharge de 100 conteneurs à moins de 5%, en évitant la retraite prématurée de l'équipement individuel en raison d'une surutilisation.
La capacité de démarrage noire est la garantie ultime des grappes de conteneurs de stockage d'énergie. Lorsqu'il y a une panne de courant à grande échelle dans le réseau électrique, le cluster de stockage d'énergie peut servir de source d'alimentation noire de démarrage pour alimenter l'équipement auxiliaire dans les centrales thermiques et les centrales hydroélectriques, aidant la principale source d'alimentation pour reprendre le fonctionnement. Le groupe de conteneurs de 100mwh d'une certaine centrale électrique de stockage d'énergie dans la province du Zhejiang a été vérifié par le biais de tests de démarrage noir pour fournir une puissance de démarrage pour deux unités de puissance thermique de 600 MW en 30 minutes, en raccourcissant le temps de récupération du réseau électrique à moins de 2 heures et en la réduisant de 4 heures par rapport aux régimes traditionnels de démarrage noir.
L'application généralisée de conteneurs de stockage d'énergie dans le domaine des services auxiliaires du réseau marque la transformation du système d'alimentation de la "source suivante" à "coordination de stockage de charge de grille de source". Ces "régulateurs d'énergie" flexibles améliorent non seulement la stabilité du réseau électrique et la capacité d'absorber une nouvelle énergie, mais également des avantages considérables en participant au marché de l'électricité, en formant un modèle gagnant-gagnant de "avantages sociaux + avantages économiques", fournissant un soutien clé à la construction de nouveaux systèmes électriques.