Что такое BESS: система накопления энергии простыми словами

Определение в одном абзаце

BESS — это система накопления электроэнергии на аккумуляторах, рассчитанная на промышленные мощности: от десятков киловатт до десятков мегаватт. Она подключается параллельно к вашей сети питания, запасает энергию в аккумуляторах и возвращает её обратно в сеть объекта тогда, когда это выгодно или необходимо. Технически это не «большой повербанк»: ключевая часть системы — не батарея, а управление ею.

Аббревиатура читается как «бесс», встречается написание «БЭС» и «бэс». По-русски нормативно — СНЭ, система накопления энергии, в украинских документах — УЗЕ. Ещё встречается ESS (Energy Storage System) — это более широкий термин, который включает и неаккумуляторные способы хранения: маховики, гидроаккумулирующие станции, тепловые накопители.

Из чего состоит система

Пять блоков. Убрать можно только последний, и то не всегда.

Батарейные модули. Призматические или цилиндрические ячейки LiFePO4, собранные в модули, модули — в стойки. Это та часть, что хранит энергию, и на неё приходится бо́льшая часть веса и стоимости. Химия LFP вытеснила NMC в стационарных применениях из-за тепловой стабильности и ресурса.

BMS — система управления батареей. Следит за напряжением и температурой каждой ячейки, балансирует их между собой, ограничивает ток и отключает стойку при выходе за пределы. BMS существует на трёх уровнях: модуль, стойка, система.

PCS — двунаправленный преобразователь. Преобразует постоянный ток батареи в переменный и обратно. Именно он определяет мощность системы в киловаттах и то, как она ведёт себя при просадках в сети. Grid-following инвертор умеет работать только рядом с живой сетью; grid-forming сам формирует напряжение и частоту, поэтому островной режим и чёрный старт возможны только с ним.

EMS — контроллер режимов. Решает, когда заряжаться и когда разряжаться: по тарифному расписанию, по порогу мощности, по сигналу от АСКУЭ или от оператора системы. Без EMS у вас аккумулятор, а не система накопления.

Вспомогательные системы. Климатика (воздушная до ~500 кВт, жидкостная выше), пожаротушение с детекцией газов, коммутация и защиты, шкаф или контейнер.

Как это выглядит за сутки

Самый понятный пример — производство с двухзонным тарифом и пиком нагрузки в 9 утра.

Ночь, 23:00–07:00. Тариф ночной, завод почти стоит. EMS заряжает батарею до рабочей верхней границы — обычно 90 %, а не 100 %, потому что полный заряд ускоряет деградацию.

Утро, 08:30. Включается основное оборудование, потребление растёт до 780 кВт при договорной мощности 700. Раньше это означало штраф за превышение. Теперь EMS видит приближение к порогу и выдаёт из батареи 80–100 кВт, удерживая замеренную мощность ниже границы. Это и есть peak shaving.

День. Если на крыше есть СЭС, избыток солнечной генерации идёт в батарею вместо того, чтобы отдаваться в сеть по невыгодному тарифу.

Вечер, 18:00–22:00. Дорогая зона тарифа. Система разряжается на собственное потребление. Разница между ночной и вечерней ценой — это тарифный арбитраж.

Авария в сети, в любой момент. При исчезновении напряжения система переходит в островной режим и держит критическую нагрузку. Время переключения зависит от схемы: 0 мс, если BESS работает в режиме онлайн-ИБП, до 20 мс при быстром АВР, до 15 с при обычном.

Чем BESS отличается от ИБП и от генератора

На практике они не конкурируют, а дополняют друг друга. Типичная схема для критического объекта: ИБП держит миллисекунды, BESS держит часы и экономит на тарифе, дизель остаётся для редких длинных отключений. Так же и сравнение с дизелем чаще заканчивается не заменой генератора, а резким сокращением его моточасов.

Зачем это бизнесу

Шесть сценариев, которые реально окупаются в Украине.

• Срезание пиков. Держать замеренную мощность ниже договорной и не платить за превышение. Самая быстрая окупаемость на объектах с резким профилем.
• Тарифный арбитраж. Заряд в ночной зоне, разряд в пиковых. Как считать разницу.
• Резервирование. Производство не останавливается при отключении — что это стоит, если останавливается.
• Работа с СЭС. Поднять собственное потребление солнечной генерации с типичных 30–40 % до 70–80 % вместо отдачи в сеть.
• Замещение дизеля. Меньше моточасов, меньше топлива, меньше регламентных работ.
• Рынок вспомогательных услуг. Участие в РПЧ и резервах — для систем от нескольких мегаватт.

Словарь: 20 терминов, которые встретятся в коммерческом предложении

SOC

State of Charge — текущий заряд в процентах от номинальной ёмкости. Подробно о SOC.

DOD

Depth of Discharge — глубина разряда. Ресурс в циклах всегда заявляют при конкретном DOD, обычно 80 или 90 %.

SOH

State of Health — остаточная ёмкость относительно первоначальной. 80 % SOH считают концом расчётного срока службы.

C-rate

Скорость заряда или разряда относительно ёмкости. 0,5C для системы на 400 кВт·ч — это 200 кВт, то есть полный разряд за два часа.

PCS

Power Conversion System — двунаправленный преобразователь. Определяет мощность системы в кВт.

BMS

Battery Management System — защита и балансировка ячеек.

EMS

Energy Management System — логика режимов: когда заряжать, когда разряжать, с каким приоритетом.

LiFePO4 (LFP)

Литий-железо-фосфат. Стандарт для стационарных систем: хуже удельная ёмкость, чем у NMC, зато выше тепловая стабильность и ресурс.

LCOS

Levelised Cost of Storage — приведённая стоимость хранения кВт·ч за весь срок службы. Главная цифра при сравнении предложений.

КПД полного цикла (RTE)

Сколько энергии возвращается после заряда и разряда с учётом преобразователя. У современных систем 88–94 %.

Peak Shaving

Срезание пиков: удержание замеренной мощности ниже договорного порога.

Тарифный арбитраж

Заряд в дешёвой тарифной зоне, разряд в дорогой.

Островной режим

Работа объекта без внешней сети, от собственной генерации и накопителя.

Grid-forming

Инвертор, который сам формирует напряжение и частоту. Без него островной режим невозможен.

Чёрный старт

Запуск объекта из полностью обесточенного состояния без внешней сети.

АВР

Автоматический ввод резерва — коммутация, переключающая нагрузку на резервный источник.

РСВ / ВСР

Рынок «на сутки вперёд» и внутрисуточный рынок — площадки, где торгуется электроэнергия в Украине.

РПЧ

Резерв поддержания частоты — самая быстрая из вспомогательных услуг; BESS подходит для неё лучше всех источников.

AC- и DC-coupled

Способ подключения к СЭС: через переменный ток (проще модернизировать) или общая шина постоянного (выше КПД).

СНЭ

Система накопления энергии — русскоязычный эквивалент BESS.