Типы СЭС для предприятий: какую солнечную электростанцию выбрать бизнесу

Солнечная электростанция для бизнеса — это не просто панели на крыше и комплект оборудования, а энергетический бизнес-проект, который требует точного расчёта и экспертного подхода. Правильно спроектированная система может одновременно сократить расходы на электроэнергию и уменьшить финансовые риски, связанные с простоем производства во время отключений.

Для предприятия ошибка при выборе мощности СЭС, ёмкости BESS или схемы работы системы может обойтись значительно дороже, чем разница в стоимости самого оборудования.

Поэтому правильный вопрос для предприятия звучит не «сколько кВт солнечных панелей нам установить?», а:

«Какую конфигурацию генерации, накопления и потребления выгодно построить именно для нашего объекта?»

Одному бизнесу достаточно сетевой СЭС, чтобы максимально использовать солнечную генерацию для собственного потребления. Другому необходима гибридная СЭС с BESS, которая позволяет накапливать энергию и поддерживать критические нагрузки во время отключений. Для объекта без надёжного подключения к электросети целесообразным решением может стать автономная СЭС.

Ниже рассмотрим три типа СЭС для бизнеса, принцип их работы, преимущества и недостатки, механизм работы с излишками электроэнергии Net Billing, а также случаи, в которых каждое решение будет наиболее эффективным.

Сетевая солнечная электростанция для предприятия

Сетевая СЭС работает параллельно с электрической сетью и предназначена прежде всего для покрытия собственного потребления предприятия за счёт солнечной генерации.

В дневные часы электроэнергия от солнечных модулей используется для питания нагрузки предприятия. Если солнечная генерация превышает текущее потребление, избыток при соответствующей конфигурации и выполнении необходимых условий механизма Net Billing может передаваться в электрическую сеть. Накопленные средства используются для компенсации стоимости электроэнергии, потреблённой из сети.

Основной экономический эффект сетевой СЭС формируется за счёт замещения электроэнергии, которую предприятие покупало бы из сети, собственной солнечной генерацией.

Преимущества:

• самая низкая стоимость 1 кВт установленной мощности среди всех типов СЭС;
• самый короткий срок реализации проекта, поскольку система не требует аккумуляторных батарей;
• минимальные расходы на обслуживание;
• более простая архитектура и эксплуатация;
• уменьшает объём электроэнергии, которую предприятие покупает из сети;
• может работать с механизмом Net Billing при соответствующих технических и договорных условиях;
• особенно эффективна для предприятий с высоким дневным потреблением.

Работает ли сетевая СЭС во время отключения электроэнергии?

• Обычная сетевая СЭС без системы резервирования не обеспечивает электроснабжение предприятия при исчезновении напряжения во внешней сети.

При отключении сети сетевой инвертор прекращает работу в соответствии с требованиями защиты от островного режима (Anti-Islanding).

Поэтому сетевая СЭС является оптимальным решением, если главная цель предприятия — снизить расходы на электроэнергию, а резервное электроснабжение не является основным требованием.

Автономная солнечная электростанция

Автономная СЭС работает независимо от внешней электрической сети. Солнечная генерация питает нагрузку предприятия, а избыток электроэнергии направляется на зарядку системы накопления энергии в отдельных аккумуляторных батареях (АКБ), которые работают вместе с инвертором, системой управления и защиты, или BESS — готовой системой накопления энергии, в которой батарейные модули, управление, защита и другие компоненты интегрированы производителем в единый комплекс. Накопленная электроэнергия используется в вечернее и ночное время, а также в периоды недостаточной солнечной генерации.

Это наиболее капиталоёмкий тип СЭС, поскольку для стабильной работы необходимо правильно подобрать не только мощность солнечной электростанции, но и ёмкость аккумуляторной системы, способной обеспечить электропитание в вечернее время, ночью и в периоды недостаточной солнечной генерации.

Целесообразно применять для:

• предприятий и производственных площадок, расположенных в местах без надёжного подключения к электросети;
• новых объектов, где строительство сетевой инфраструктуры является экономически нецелесообразным;
• технологических процессов, для которых критически важна непрерывность электроснабжения;
• удалённых производственных, аграрных, логистических и инфраструктурных объектов.

Для ответственных объектов автономная система может дополнительно сочетаться с дизельным или газовым генератором.

Особенности:

• обеспечивает максимальную энергетическую независимость от внешней сети;
• требует профессионального энергетического аудита и моделирования профиля нагрузки;
• эффективность и автономность системы напрямую зависят от правильного расчёта мощности СЭС, объёма солнечной генерации, ёмкости аккумуляторов или BESS, допустимой глубины разряда аккумуляторов и резерва на периоды низкой солнечной генерации.

Гибридная солнечная электростанция для предприятия

Гибридная СЭС объединяет солнечную генерацию, электрическую сеть, гибридный инвертор и систему накопления энергии. Её главное преимущество — возможность одновременно снижать расходы на электроэнергию, накапливать избыток генерации и обеспечивать резервное питание критических нагрузок во время отключения сети.

Для накопления энергии в гибридной СЭС могут использоваться отдельные аккумуляторные батареи АКБ или готовые системы накопления энергии BESS. Это два разных подхода к построению системы, которые отличаются архитектурой, уровнем интеграции и сферой применения.

СМАРТ ГРИД реализует оба варианта — в зависимости от мощности объекта, профиля нагрузки, необходимой продолжительности резервного питания, бюджета и требований к масштабированию системы.

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

Как подобрать оборудование для промышленной СЭС

Конфигурация промышленной солнечной электростанции определяется исходя из профиля потребления предприятия, параметров электрической сети, состава нагрузок и задач, которые должна выполнять система: снижение потребления электроэнергии из сети, резервное питание, ограничение пиковой мощности или автономная работа.

При проектировании учитываются:

• номинальная и максимальная мощность нагрузки;
• пусковые токи электродвигателей, насосов, компрессоров и другого оборудования;
• реактивная мощность и коэффициент мощности;
• распределение нагрузки между фазами;
• перечень критически важных потребителей;
• необходимая продолжительность резервного питания;
• допустимая мощность заряда и разряда аккумуляторной системы;
• возможность интеграции с СЭС, электросетью и генератором.

Промышленные инверторы

Мощность инвертора подбирается в соответствии с расчётной нагрузкой с учётом режимов работы подключённого оборудования. Допустимая кратковременная перегрузка учитывается только для прохождения переходных процессов, в частности при запуске электродвигателей. Она не является штатным режимом постоянной работы системы.

Параллельное подключение инверторов применяется только в том случае, если оно предусмотрено производителем. Такая схема требует согласованной конфигурации оборудования, синхронизации, распределения нагрузки, надлежащей защиты и правильно спроектированной коммутации.

Аккумуляторные системы и BESS

При подборе системы накопления отдельно определяются:

• мощность в кВт — какую нагрузку система может питать;
• ёмкость в кВт·ч — как долго система может обеспечивать данную нагрузку;
• допустимая глубина разряда;
• мощность и продолжительность зарядки;
• ожидаемое количество циклов;
• температурные условия эксплуатации.

Правильный подбор системы хранения энергии для промышленности напрямую влияет на срок службы батарей: недостаточная ёмкость приводит к глубоким циклам разряда и ускоренной деградации, а избыточная — замораживает капитал в неиспользуемой мощности.

Масштабирование аккумуляторной системы возможно только в пределах архитектуры, предусмотренной производителем. Поэтому возможность дальнейшего увеличения ёмкости необходимо закладывать ещё на этапе проектирования с учётом совместимости аккумуляторных модулей, BMS, инвертора или PCS, систем защиты и энергоменеджмента.

Мониторинг и энергоменеджмент

Система мониторинга собирает данные о генерации СЭС, потреблении предприятия, уровне заряда батарей, мощности заряда и разряда, работе электрической сети и аварийных событиях.

Для более сложных промышленных объектов применяется система энергоменеджмента EMS. Она может управлять режимами работы СЭС и BESS в соответствии с графиком нагрузки, установленными приоритетами и заданными ограничениями мощности.

Подбор конфигурации, расчёт нагрузок и разработка схемы интеграции выполняются в рамках услуги проектирование и инжиниринг электростанции. После согласования технического решения специалисты SMART GRID выполняют монтаж, подключение и пусконаладку оборудования.