Типи СЕС для підприємств: яку сонячну електростанцію обрати бізнесу

Сонячна електростанція для бізнесу — це не просто панелі на даху і комплект обладнання, а енергетичний бізнес-проєкт, який потребує точного розрахунку та експертності. Правильно спроєктована система може одночасно скоротити витрати на електроенергію та зменшити фінансові ризики, пов’язані з простоєм виробництва під час відключень.

Для підприємства помилка у виборі потужності СЕС, ємності BESS або схеми роботи системи може коштувати значно дорожче, ніж різниця у вартості самого обладнання.

Тому правильне питання для підприємства звучить не «скільки кВт сонячних панелей нам встановити?», а:

«Яку конфігурацію генерації, накопичення та споживання вигідно побудувати саме під наш об'єкт?»

Одному бізнесу достатньо мережевої СЕС, щоб максимально використовувати сонячну генерацію для власного споживання. Іншому потрібна гібридна СЕС із BESS, яка дозволяє накопичувати енергію та підтримувати критичні навантаження під час відключень. Для об'єкта без надійного підключення до електромережі доцільною може бути автономна СЕС.

Нижче розглянемо три типи СЕС для бізнесу, їх принцип роботи, переваги та недоліки, механізм роботи з надлишками електроенергії Net Billing, а також випадки, у яких кожне рішення буде найбільш ефективним.

Мережева сонячна електростанція для підприємства

Мережева СЕС працює паралельно з електричною мережею та призначена насамперед для покриття власного споживання підприємства сонячною генерацією.

У денні години електроенергія від сонячних модулів використовується для живлення навантаження підприємства. Якщо сонячна генерація перевищує поточне споживання, надлишок за відповідної конфігурації та виконання необхідних умов механізму Net Billing може бути переданий в електричну мережу. Накопичені кошти використовуються для компенсації вартості електроенергії, спожитої з мережі.

Основний економічний ефект мережевої СЕС формується завдяки заміщенню електроенергії, яку підприємство купувало б із мережі, власною сонячною генерацією.

Переваги:

• найнижча вартість 1 кВт встановленої потужності серед усіх типів СЕС;
• найкоротший термін реалізації проєкту, оскільки система не потребує акумуляторних батарей;
• мінімальні витрати на обслуговування;
• простіша архітектура та експлуатація;
• зменшує обсяг електроенергії, яку підприємство купує з мережі;
• може працювати з механізмом Net Billing за відповідних технічних і договірних умов;
• особливо ефективна для підприємств із високим денним споживанням.

Чи працює мережева СЕС під час відключення електроенергії?

• Звичайна мережева СЕС без системи резервування не забезпечує електроживлення підприємства під час зникнення напруги в зовнішній мережі.

При відключенні мережі мережевий інвертор припиняє роботу відповідно до вимог захисту від острівного режиму (Anti-Islanding).

Тому мережева СЕС є оптимальним рішенням, якщо головна мета підприємства — зменшити витрати на електроенергію, а резервне живлення не є основною вимогою.

Off-Grid Solar Power Plant

An off-grid solar power plant operates independently of the external power grid. Solar generation supplies the facility’s loads, while excess electricity is directed to charge an energy storage system using separate battery units (BESS), which operate together with an inverter, control and protection systems, or a BESS — a ready-to-use energy storage system in which battery modules, control, protection, and other components are integrated by the manufacturer into a single unit. The stored electricity is used during the evening and nighttime, as well as during periods of insufficient solar generation.

This is the most capital-intensive type of solar power plant, as stable operation requires the correct selection not only of the solar power plant capacity but also of the battery storage capacity needed to provide power in the evening, at night, and during periods of insufficient solar generation.

Recommended for:

• businesses and production facilities located in areas without a reliable connection to the power grid;
• new facilities where building grid infrastructure is economically impractical;
• technological processes where uninterrupted power supply is critical;
• remote production, agricultural, logistics, and infrastructure facilities.

For critical facilities, an off-grid system can additionally be combined with a diesel or gas generator.

Key features:

• provides maximum energy independence from the external power grid;
• requires a professional energy audit and load profile modeling;
• the system’s efficiency and autonomy directly depend on the correct calculation of the solar power plant capacity, solar generation output, battery or BESS capacity, permissible battery depth of discharge, and reserve capacity for periods of low solar generation.

Hybrid Solar Power Plant for Businesses

A hybrid solar power plant combines solar generation, the electrical grid, a hybrid inverter, and an energy storage system. Its main advantage is the ability to simultaneously reduce electricity costs, store excess solar generation, and provide backup power for critical loads during grid outages.

Energy storage in a hybrid solar power plant can be provided by separate battery units (BESS) or ready-to-use Battery Energy Storage Systems (BESS). These are two different approaches to system design that differ in architecture, level of integration, and application.

SMART GRID implements both options depending on the facility’s capacity, load profile, required backup power duration, budget, and system scalability requirements.

Система резервного живлення SMART GRID на базі інвертора та АКБ

Один із найбільш гнучких варіантів для бізнесу — система резервного живлення SMART GRID, яка проєктується та комплектується під конкретний об'єкт з окремих компонентів.

Типова конфігурація:

гібридний інвертор + акумуляторні батареї АКБ + система керування + захист + комутаційне обладнання.

Для таких рішень можуть використовуватися, зокрема, гібридні інвертори Deye, Solis та інше сумісне обладнання, яке підбирається відповідно до технічних параметрів об'єкта.

Система не є стандартним «набором із коробки». Її конфігурація розраховується індивідуально.

Інженери СМАРТ ГРІД визначають:

• необхідну потужність інвертора;
• тип і кількість акумуляторів;
• необхідну ємність АКБ, кВт·год;
• потужність заряду та розряду;
• перелік критичних навантажень;
• необхідну тривалість резервного живлення;
• алгоритм роботи від мережі, СЕС та акумуляторів;
• можливість подальшого масштабування;
• необхідний захист, автоматику та комутацію.

Такий підхід дозволяє сформувати систему резервного живлення для підприємства саме під фактичне навантаження, не закладаючи зайву потужність або надлишкову ємність акумуляторів.

Коли доцільна система інвертор + АКБ?

Модульна система резервного живлення особливо доцільна, коли:

• потрібно резервувати лише визначені критичні навантаження;
• необхідно гнучко підібрати ємність акумуляторів;
• важлива можливість поетапного масштабування;
• потрібно інтегрувати систему у вже існуючу електромережу підприємства;
• СЕС встановлюється поетапно;
• потрібно поєднати сонячну генерацію, мережу, АКБ і резервне живлення в одному алгоритмі роботи.

Це рішення може бути оптимальним для офісів, магазинів, складів, невеликих і середніх виробництв, агропідприємств, комерційних будівель та інших об'єктів, де необхідна гнучка система резервного електроживлення.

Готова система накопичення енергії BESS

Інший варіант — BESS (Battery Energy Storage System), тобто готова інтегрована система накопичення енергії.

BESS — це не окремий акумулятор. Це комплексне заводське рішення, у якому акумуляторні модулі поєднані з системами керування, контролю, захисту та іншими необхідними компонентами.

Залежно від виконання BESS може включати:

• акумуляторні модулі;
• BMS — систему керування батареями;
• PCS або інше силове перетворювальне обладнання;
• систему енергоменеджменту;
• захист і комутацію;
• систему моніторингу;
• систему охолодження або термоменеджменту;
• протипожежний захист;
• шафове або контейнерне виконання.

Готова BESS особливо доцільна для підприємств із більшими навантаженнями, високою потужністю заряду та розряду, складними алгоритмами керування енергоспоживанням або підвищеними вимогами до централізованого моніторингу й безпеки.

Коли доцільна BESS?

BESS варто розглядати, якщо підприємству потрібні:

• значна потужність системи накопичення;
• велика ємність у кВт·год;
• централізоване керування енергетичними потоками;
• швидкий заряд і розряд;
• робота з великими промисловими навантаженнями;
• інтеграція з СЕС, мережею та генератором;
• системне управління піковим навантаженням;
• заводське інтегроване рішення з єдиною системою моніторингу.

Інвертор + АКБ чи BESS: що краще для підприємства?

Універсально кращого рішення немає.

Система резервного живлення SMART GRID на базі інвертора та окремих АКБ дає більшу гнучкість під час проєктування. Можна окремо підібрати потужність інвертора, ємність акумуляторів, автоматику та резервувати саме ті навантаження, які критичні для підприємства.

Готова BESS — це більш інтегроване рішення, яке особливо актуальне для промислових об'єктів, де потрібні значна потужність, велика ємність накопичення, централізований енергоменеджмент та заводська інтеграція компонентів.

Як працює гібридна СЕС

Незалежно від того, використовуються окремі АКБ чи готова BESS, загальний принцип роботи гібридної сонячної електростанції може бути таким:

1. Сонячна генерація покриває поточне споживання підприємства.
2. Надлишок сонячної енергії спрямовується на заряджання акумуляторів або BESS.
3. Після досягнення заданого рівня заряду надлишок за відповідної конфігурації може бути переданий у мережу.
4. Коли сонячної генерації недостатньо, система використовує накопичену енергію.
5. При відключенні зовнішньої мережі система забезпечує визначені проєктом резервні навантаження.
6. За відповідних технічних і договірних умов гібридна СЕС може працювати за механізмом Net Billing.

Таким чином, гібридна СЕС для підприємства може одночасно виконувати кілька функцій:

• зменшувати споживання електроенергії з мережі;
• використовувати власну сонячну генерацію;
• накопичувати електроенергію;
• забезпечувати резервне живлення підприємства;
• оптимізувати споживання в різні години доби;
• за відповідних умов працювати з Net Billing.

Мережева, автономна та гібридна СЕС: порівняння та відмінності

Початкові інвестиції

Термін монтажу

Економія на електроенергії

Резервне електроживлення

Масштабованість

Кому підходить

How to Select Equipment for an Industrial Solar Power Plant

The configuration of an industrial solar power plant is determined by the company's energy consumption profile, electrical grid parameters, load characteristics, and the tasks the system is expected to perform: reducing electricity consumption from the grid, providing backup power, limiting peak demand, or operating independently.

The following factors are considered during the design process:

• rated and maximum load capacity;
• starting currents of electric motors, pumps, compressors, and other equipment;
• reactive power and power factor;
• load distribution across phases;
• the list of critical loads;
• the required duration of backup power;
• permissible charging and discharging power of the battery system;
• the possibility of integration with the solar power plant, electrical grid, and generator.

Industrial Inverters

Inverter capacity is selected based on the calculated load, taking into account the operating modes of the connected equipment. Permissible short-term overload is considered only for handling transient processes, particularly during the startup of electric motors. It is not intended as a normal mode of continuous system operation.

Parallel connection of inverters is used only when supported by the manufacturer. Such a configuration requires coordinated equipment settings, synchronization, load sharing, adequate protection, and properly designed switching equipment.

Battery Systems and BESS

When selecting an energy storage system, the following parameters are determined separately:

• power in kW — the load the system can supply;
• capacity in kWh — how long the system can support that load;
• permissible depth of discharge;
• charging power and duration;
• expected number of cycles;
• operating temperature conditions.

Proper selection of an industrial energy storage system directly affects battery service life: insufficient capacity leads to deep discharge cycles and accelerated degradation, while excessive capacity ties up capital in unused storage capacity.

Battery system scalability is possible only within the architecture specified by the manufacturer. Therefore, the possibility of increasing capacity in the future should be considered at the design stage, taking into account the compatibility of battery modules, the BMS, inverter or PCS, protection systems, and energy management systems.

Monitoring and Energy Management

The monitoring system collects data on solar power generation, the company's electricity consumption, battery state of charge, charging and discharging power, grid operation, and fault events.

For more complex industrial facilities, an Energy Management System (EMS) may be used. It can control the operating modes of the solar power plant and BESS according to the load schedule, established priorities, and predefined power limits.

Configuration selection, load calculations, and the development of the integration scheme are carried out as part of the power plant design and engineering service. Once the technical solution has been approved, SMART GRID specialists perform equipment installation, connection, and commissioning.