Спеціально для України: Huawei розробила нові "батареї", як вони врятують енергосистему

15 березня "Хуавей Україна" організувала форум під назвою "Зберігай та накопичуй" про інвестиції, технології і законодавство в галузі установок зберігання енергії (УЗЕ). Українські та міжнародні експерти ринку енергетики визначили тенденції і виклики для цієї сфери, а також обговорили інновації, інвестиційні можливості та законодавче регулювання сектора. Наш кореспондент побував на форумі та довідався, чому ці технології важливі для українців у 2024 році. Старший продакт-менеджер департаменту цифрової енергетики "Хуавей Україна" Олександр Альохін ексклюзивно розповів про переваги УЗЕ та про нові системи, які розробили спеціально для потреб України.

Під час форуму "Хуавей Україна" представила свої нові продукти — акумуляторні системи накопичення енергії ємністю 200 кВт·год комерційного та індустріального масштабу для виробництв, сонячних електростанцій на власне споживання, а також УЗЕ контейнерного виконання ємністю 2 МВт·год для великомасштабних СЕС та ВЕС, електропостачання великих підприємств і надання допоміжних послуг (РПЧ і РВЧ). Як зазначив директор департаменту Digital Power у "Хуавей Україна" Чжао Сюечжен, вони допоможуть вистояти під час блекаутів.

"Huawei розуміє вирішальну роль сонячної енергії у забезпеченні сталого майбутнього. Тому на цей форум ми запросили фахівців і експертів із різних країн для обміну досвідом та ідеями, які б допомогли окреслити майбутнє інноваційних систем накопичення енергії в Україні та поза її межами", — прокоментував Чжао Сюечжен.

Енергетична криза в Україні

Учасники заходу наголосили на важливості стимулювання енергетичної галузі України. Варто зазначити, що ситуація у країні досі складна, оскільки енергетична система повністю не відновилася після чисельних пошкоджень, завданих ударами російських ракет та дронів-камікадзе у 2022 та 2023 роках. Минулого листопада та грудня енергосистема не могла працювати на повну потужність. За словами представника комітету Верховної Ради з питань енергетики та житлово-комунальних послуг Сергія Нагорняка, тоді уникнути масових відключень електропостачання вдалося завдяки вдалій диспетчеризації енергосистеми з боку "Укренерго", а також аварійній допомозі Румунії, Словаччини, Польщі, Молдови. Крім того, йшов законтрактований комерційний імпорт електроенергії з європейських країн.

На початку березня директор з управління ОЕС України — головний диспетчер "Укренерго" Віталій Зайченко зізнався, що взимку 2024 року ситуація в енергосистемі була складною, атомна і теплова генерація працювали на повну потужність, уникнути масштабних відключень світла вдалося завдяки високому рівню води у Дніпрі, яка забезпечила ефективну роботу гідроелектростанцій

У Huawei вважають, що Україна вже не зможе повернутися до довоєнної моделі енергетики, потрібно створювати нову. Водночас спричинену повномасштабною війною енергетичну кризу можна використати як поштовх для швидшого переходу до зеленої цифрової економіки. Наразі у цій сфері перед Україною стоять два головні виклики: вистояти війну та відбудувати енергосистему після її завершення.

Вистояти війну: для чого УЗЕ потрібні Україні

Щоб уникнути нової кризи з електропостачанням під час бойових дій, Кабінет міністрів уже почав децентралізацію енергосистеми. Прем'єр-міністр України Денис Шмигаль у серпні 2023 року зазначив, що російські війська атакували насамперед статичні великі електростанції, тоді як невеликі пересувні об’єкти уразити набагато складніше.

Під час форуму радник міністра розвитку громад, територій та інфраструктури України Валерій Безус повідомив, що в Україні вже попередньо сформована нормативна база для розвитку "установок зберігання енергії", а також розроблена та прийнята концепція розвитку так званих "розумних мереж" (Smart Grid). Це електрична мережа, яка має забезпечити високу ефективність, надійність і значно знизити втрати на передачу та виробництво енергії, спираючись на сучасні технології видобутку відновлювальної енергії, контролю та моніторингу, такі як розумні лічильники.

"На жаль, не вдалося зі зрозумілих причин, у тому числі через обмеження організаційного ресурсу, серйозно просунутися у цьому напрямку, але це питання постійно знаходиться у фокусі. Нещодавно Міністерство енергетики підготувало зміни до законодавства високого рівня, бо сьогодні у нас навіть немає визначення багатьох понять щодо розвитку "розумних мереж", — зазначив він. — Мені здається, що комбінація фотовольтаїки і систем зберігання енергії на базі потужностей українських водоканалів — це чи не найперспективніший напрям у застосуванні і розвитку саме установок зберігання електроенергії… Сподіваюся, за допомогою наших партнерів ми зможемо вибрати декілька взірцевих проєктів і розробити повний пакет фізібіліті-стадій проєктів типових об’єктів. І в тому числі побачимо обсяг і виклики регуляторних бар’єрів, тому що в Україні дуже багато зарегульованих сфер. Розраховуємо, що ця робота призведе до того, що ми подолаємо ці бар’єри і відкриємо ринок для інтеграції у тому числі і установок зберігання електроенергії"

Голова Української енергетичної ініціативи Віталій Опришко наголосив, що енергетичний сектор України необхідно відбудувати, адже без електроенергії неможливо розвивати економіку. Причина проста — її потребує кожне підприємство, а у випадку тривалих блекаутів зазнає значних збитків.

"Більшість українців, напевно, пам'ятає минулий рік і розуміє, що вартість електричної енергії набагато вища за її грошовий еквівалент. Тому що при масованих атаках на електросистему кожний кіловат на вагу золота, особливо коли вже другу добу лишаєшся без світла. Установки зберігання енергії у масштабі домогосподарства допоможуть вирішити цю проблему", — висловився Віталій Опришко.

Щоб зберегти свою працездатність, багато українських компаній зараз прагнуть досягти енергетичної незалежності, встановлюючи акумулятори чи сонячні електростанції. Президент "МХП Еко Енерджи" Олександр Домбровський розповів, що його компанія ще кілька років тому вирішила до 2030 року стати повністю декарбонізованою, але для цього їй потрібно генерувати дуже багато власної "зеленої" енергії. Наразі "МХП Еко Енерджи" має більше 10 проєктів різної потужності та розміру — від сонячних батарей на логістичних центрах у Харкові або Одесі до величезних сонячних станцій промислового рівня.

"Моє відчуття: ми знаходимося на порозі величезного буму в Україні з практичної імплементації і запуску систем накопичення. Нам для цього потрібний дуже серйозний законодавчий і нормативний поштовх, щоб створити систему мотивації, щоб цей бізнес і з точки зору використання для власного споживання, і для арбітражу, і для пік-шейвінгу, і для РПЧ-РВЧ давав стабільне повернення інвестиційних коштів. Бо я хочу нагадати, що вся зелена генерація, яка створена в Україні за останні роки, а це майже 10 гігаватів, створена за рахунок внутрішніх і зовнішніх інвесторів без залучення практично жодної державної копійки. Крім того, була дуже серйозно модернізована інфраструктура "Укренерго" й операторів систем розподілу", — зазначив Олександр Домбровський.

Системи накопичення врятують енергосистему

Представники Huawei запевняють, що установки зберігання енергії уже сьогодні допомагають забезпечувати стійкість енергетичної галузі України, а глобальний досвід впровадження таких систем в інших країнах доводить необхідність їх застосування. Акумуляторні установки зберігання енергії від Huawei дозволяють балансувати роботу відновлювальних джерел енергії, надавати допоміжні послуги, вирівнювати споживання та генерацію й забезпечувати резервне живлення для споживачів.

Щоб краще економити електроенергію та знизити витрати на енергетику, Україні варто перейти від викопного палива до відновлювальних джерел енергії. Старший директор рішень систем збереження енергії (ESS) Huawei Девід Мінніс зазначив, що різкий перехід може спричини багато проблем, якщо не використовувати системи збереження енергії.

Перш за все, це частотні коливання, які дестабілізують енергосистему і загрожують блекаутами. Саме це могло статися на з’єднувальних лініях між Францією та Великою Британією 22 грудня 2023 року, якраз перед Різдвом, але батареї передали 1,2 ГВт електроенергії, завдяки чому підприємства запрацювали і почали відновлювати частоту до безпечного рівня. В іншому випадку відновлення зайняло б години або навіть дні. Таким чином, УЗЕ відіграють важливу роль у стабільній роботі енергосистем, їх варто використовувати у різних сферах — від генерації до розподілення енергії від сонця або вітру.

Щоб акумулятори зі збереженою енергією могли підтримувати енергосистему, потрібно будувати розгалужені мережі, які забезпечать велику стабільність напруги і частоти, а також дозволять швидко регулювати генерацію/споживання, що необхідно у ситуації, коли до системи підключається все більше і більше пристроїв.

Виконувач обов’язків генерального директора компанії "Хуавей Україна" Тоні Цао зазначив у рамках форуму, що Україна, як і багато інших держав, стикається з проблемами балансу споживання та постачання енергії. Акумуляторні системи накопичення енергії усувають їх, надаючи рішення щодо зберігання надлишкової енергії із відновлювальних джерел, таких як сонце й вітер, аби використовувати її, коли необхідно.

"Система накопичення енергії Huawei — це кардинальний перехід до екологічної та надійної енергосистеми. Це рішення — не просто наше технічне досягнення. Воно є символом відданості Huawei принципам сталого розвитку, що має на меті скорочення викидів вуглекислого газу та побудову кращого майбутнього для наступних поколінь. Ми інвестуємо не лише у технології, а й у добробут України та всієї планети", — розповів Тоні Цао.

Акумуляторні установки збереження енергії також рятують людство від наслідків масштабного вирубування лісів і допомагають не задихнутися від викидів генераторів у містах. Останні є особливою проблемою, адже саме дизельні чи бензинові генератори стали основним джерелом електроенергії для багатьох підприємств під час блекаутів у 2022-2023 роках.

Як повідомляла Всеукраїнська екологічна ліга, масове використання генераторів завдає шкоди довкіллю. Під час роботи дизель-генератора в повітря потрапляють забруднювальні речовини — оксид вуглецю, речовини у вигляді суспендованих твердих частинок (сажа), азоту діоксид, вуглеводні С12-С19, діоксид сірки. Всі вони негативно впливають на здоров’я людей та інших живих організмів. Не треба забувати і про постійний шум, який досягає 95 децибелів при денній нормі у 55 децибелів. Установки ж зберігання електроенергії працюють значно тихіше.

Надійність та економія

Коли Україна відбудує свою пошкоджену енергосистему під час або вже після завершення війни, їй варто подумати про економію електроенергії та оптимізацію витрат. Саме для цього призначена продукція Huawei. Старший продакт-менеджер "Хуавей Україна" Олександр Альохін зазначив у презентації, що установки зберігання енергії пропонують українським користувачам багато переваг. Це можуть бути гуртові енергетичні послуги, наприклад арбітраж, перепродаж накопиченої енергії за вищою ціною, а також допоміжні послуги: регулювання частоти, обертові і допоміжні резерви, підтримка напруги, автономний запуск — блекстарт.

Сюди також входять послуги інфраструктури передачі, забезпечення відтермінування, переоснащення системи передачі чи зниження перевантаження, інфраструктури розподілу послуги, підтримка напруги на рівні розподілу, клієнтські сервіси, коли установка зберігання знаходиться у споживача і забезпечує якість електроенергії і надійність електропостачання. Вони також забезпечать автономне живлення як для окремих домогосподарств, так і для цілих громад.

Наразі Huawei пропонує великомасштабне рішення для зберігання електроенергії ємністю 2 МВт·год, а наступного року планує випустити систему на 4,5 МВт·год з рідинним охолодженням. Система перетворення потужності Power Conversion System, або PCS (двосторонні інвертори), таких установок зберігання енергії має модульну конструкцію, яка забезпечує значно більшу надійність завдяки перерозподілу ризиків. Наприклад, вихід з ладу однієї PCS потужністю 200 кВт майже ніяк не вплине на роботу всієї мережі. Установки зберігання можуть працювати і з сонячними електростанціями, і окремо. Також Huawei постачає трансформаторні підстанції, системи моніторингу та управління, а у 2025 році з’явиться контролер електростанції Power Plant Controller.

Типове рішення для УЗЕ від Huawei — це 20-футовий контейнер(6 метрів), простий для встановлення та перевезення. Всередині розміщені модулі з акумуляторами ємністю близько 16 кВт·год кожен, оптимізатори енергії (поєднують функції BMS, захисту, байпасу, автоматичного калібрування УЗЕ тощо), система керування та система пожежогасіння. Натомість перетворювачі PCS потужністю 200 кВт розташовуються ззовні, завдяки чому підвищується надійність системи та знижуються витрати на охолодження. Установки зберігання енергії Huawei можуть комплектуватися 3,3 МВА або 6,6 МВА комплектними трансформаторними підстанціями.

"Завдяки тому, що система модульна, інвестиції можуть бути оптимальними. Тобто напочатку може бути встановлена менша ємність, аж на 30%, а згодом її можна дооснастити в будь-якому порядку, — зазначив Олександр Альохін. — І в майбутньому рішення Huawei дозволяє встановлювати тільки акумулятор, без встановлення додаткових трансформаторних підстанцій і PCS. Нові і старі батареї можна змішувати, комбінувати, довстановлювати. Тобто це дозволить ефективно використовувати та переоснащувати УЗЕ впродовж усього терміну експлуатації".

Приклади використання УЗЕ за кордоном

Як зазначив Девід Мінніс, у Великій Британії користуються практикою формування мереж, яка використовується в Італії, Фінляндії, США. Але щоб їх розширювати, потрібні спільні законодавчі норми зі стандартами виготовлення таких мереж. Huawei разом з іншими великими компаніями, які виробляють продукти для міжнародного ринку, можуть створити новий стандарт.

За словами Олександра Альохіна, Huawei зараз реалізовує у Саудівській Аравії біля Червоного моря найбільший у світі проєкт мікромереж із сонячними електростанціями, який використовує виключно відновлювальні джерела енергії. Система має установку зберігання потужністю 1,3 ГВт·год і живить ціле місто.

Олександр Альохін розповів ще про декілька вдалих проєктів Huawei. Один із них реалізований у Сінгапурі, має потужність 100 МВт і ємність 200 МВт·год. Одна з переваг, яка була ключовою для власників, — це автоматична оптимізація рівня заряду, що дозволяє обходитися без персоналу для обслуговування при тому, що установка зберігання об’єднує сотню контейнерів. Іншу УЗЕ встановили у Амазонії, щоб забезпечити електроенергією кілька місцевих поселень.

"Через те, що рівень електрифікації Південної Америки далекий від ідеального, за допомогою установок зберігання і мікромереж можна забезпечити надійне і безпечне цілодобове живлення електроенергією без дизель-генераторів, забруднення тощо", — пояснив старший менеджер.

Ян Фусек, генеральний директор Асоціації зберігання енергії AKU-BAT та голова правління Асоціації сонячної енергії розповів, яка ситуація з відновлювальною енергетикою у Чехії. У 2009-2011 роках країна встановила загалом 2 ГВт сонячних електростанцій, а потім майже десять років нічого не будувала. З початку енергетичної кризи Чеська Республіка переживає другий бум розвитку зберігання енергії та фотоелектричної системи, спричинений енергетичною кризою через війну в Україні. Загальна кількість сонячних установок усіх розмірів становить приблизно 170 000, загальна встановлена потужність досягла 3,5 ГВт на кінець 2023 року.

"Близько 92% усіх фотоелектричних установок у сімейних будинках побудовано з використанням накопичувачів енергії, що є рекордом для Чехії. Ми посідаємо перше місце в Європі за кількістю нових підключених акумуляторів на душу населення і третє місце в ЄС у зберіганні енергії у житловому секторі", — підкреслив Ян Фусек.

Проблема полягає в тому, що майже всі великі електростанції потужністю 1 МВт будують без систем зберігання енергії. Чому це важливо: малі установки працюють лише на своїх власників і у критичній ситуації ніяк не допоможуть промисловості чи державі забезпечити електроенергією мільйони сімей. Схожа ситуація склалася і в Україні, яка до повномасштабної війни випереджала деякі країни за кількістю побутових сонячних батарей.

Зараз у Чехії не встановлено жодного автономного акумулятора, бо їх використання досі не врегульовано на законодавчому рівні, попри сім років боротьби за зміни. Крім того, країна ніяк не прийме так званий "Пакет чистої енергії", як того вимагає законодавство ЄС. Варто зазначити, що його давно запровадили всі інші країни, включно з Польщею, Німеччиною, Словаччиною. Через затримку у травні 2022 року Єврокомісія подала на Чехію до суду за невиконання європейського закону.

Війна диктує правила: що Huawei приготувала спеціально для України

У кулуарах форуму ми поспілкувалися з Олександром Альохіним, щоб більше дізнатися про те, наскільки системи збереження енергії актуальні для України. Представник "Хуавей Україна" зазначив, що згідно з різними джерелами, у 2022-2023 роках в Україні побутові споживачі встановили акумуляторні батареї на сотні мегават-годин. Щоб забезпечити безперебійне постачання та резервне живлення під час блекаутів, вони придбали батарейки різних типів та масштабів, починаючи з зарядних станцій і закінчуючи повноцінними сонячними станціями з накопиченням.

"Наразі, напевно, єдиний сценарій застосування батарей для побутових споживачів — це суто резервне живлення. Завданням на 2022-2023 рік було забезпечити енергетичну безпеку. У нас сценарії дещо відрізняються від європейських, бо у Європі діють "рибейти" — повернення податків чи прямі компенсації за встановлення батарейки у побуті. В Україні поки що такого не передбачено", — висловився менеджер.

Він звернув увагу, що в Україні вартість побутових тарифів на електроенергію фактично нижча за собівартість. Підвищувати їх, з одного боку, важко, бо є незахищені верстви населення, а з іншого — ці гроші все одно будуть заплачені через механізми PSO з податків громадян та через вищу вартість продукції народного господарства. Однак, якщо тарифи не підвищать, то незахищені верстви фактично платитимуть більше.

"Через те, що вартість електроенергії нижча, ті, хто могли би собі дозволити сплачувати повну вартість, користуються певними преференціями. Людина, яка здатна платити за електроенергію багато, платить мало, бо за це платять усі платники податків", — пояснив Олександр Альохін.

Він додав, що у Huawei було рішення для зберігання енергії, представлене в Україні, але воно не користувалося попитом саме тому, що не відповідало потребам українського споживача. Українська філія змусила компанію дещо змінити, щоб нові установки стали кориснішими.

"Ми йдемо назустріч українському споживачеві, і наше рішення як однофазних (до 10 кВт), так і трифазних (до 12 кВт) систем матиме можливість швидкого переключення на резервне живлення до 20 мс із підтримкою всіх типів сонячних батарей, роботи з дизельними генераторами, а також енергетичним менеджментом. Тобто розумна розетка може автоматично вмикати або вимикати споживачів відповідно до запрограмованих сценаріїв, — зазначив Альохін. — Ми у "Хуавей Україна" неодноразово писали скарги у штаб-квартиру, що нам потрібне рішення, яке забезпечить резервне живлення для забезпечення енергетичної незалежності українців".

Huawei планує завершити однофазне рішення зі швидким резервом вже на початку літа, а на початку осені — випустити варіант із трифазним живленням. Зараз компанія збирається випробовувати вже розроблене обладнання, щоб представити на українському ринку рішення, готове до всіх сценаріїв використання. Олександр Альохін не назвав орієнтовну вартість систем, оскільки продажами займаються дистриб’ютори, однак запевнив, що українці з середнім рівнем доходів зможуть їх придбати.

"Стосовно окупності — енергетична безпека є безцінною. Минулої зими ми це відчули, багато хто користувався дизельними генераторами для електропостачання, і ми зрозуміли, що електроенергія не тільки має ціну у 20-30 грн за кіловат-годину, а ще й запах горілого пального. Разом із нашим рішенням ми пропонуємо чисту та безпечну електроенергію. Попри те, що рішення може бути в середньому дорожчим, ніж у конкурентів, ми забезпечуємо такі переваги, які конкуренти надати не в змозі", — прокоментував він.

Окремою темою для обговорення стали переваги УЗЕ. Тут Олександр Альохін зазначив, що є безліч сценаріїв використання, наприклад, для комерційної батарейки 90-95% завдань, які запитують підприємства, — це енергетична незалежність. Але відключення стаються не щодня, і коли електроенергія надходить із мережі, батарейка може забезпечити ефективнішу роботу сонячної електростанції, споживання. У моменти, коли електроенергія дорожча, батарея може прийти на допомогу користувачу і зменшити витрати, коли це потрібно. Також УЗЕ може заряджатися з мережі у ті години, коли електроенергія дешевша.

"Стосовно частотного регулювання, НЕК "Укренерго", наш оператор передачі, потребує допоміжних послуг, які дозволяють стабілізувати частоту. Серед таких я зазначу резерв підтримки частоти (РВЧ) і автоматичний резерв відновлення частоти (АРВЧ). Це послуги, які може надавати оператор, що використовує установки зберігання. Частота електроенергії змінюється, якщо у системі занадто багато потужності або її не вистачає. Тоді установка зберігання може швидко підставити плече енергосистемі і надати послугу, яка забезпечить надійність роботи всієї енергосистеми. За це НЕК "Укренерго" платить гроші, а оператор УЗЕ надає таку послугу", — поділився Альохін.

Ми поцікавилися, чи допоможе наявність в Україні значної кількості установок збереження енергії легше увійти до Європейського союзу у майбутньому? За словами Олександра Альохіна, вже сьогодні виробники та різні бізнеси, які користуються відновлювальною енергетикою, мають певні преференції. Завдяки Carbon Border Adjustment Mechanism (CBAM) вони матимуть змогу постачати свою більш конкурентну продукцію на європейський ринок. План розвитку нашої енергетичної системи до 2050 року передбачає енергетичну незалежність і розвиток відновлювальних джерел енергії, тож ми синхронізовані із запитом Європейського Союзу. Чи допоможуть установки зберігання енергії українцям економити, коли платіжки за електроенергію зростуть до європейського рівня? Це питання лишається спірним, але Олександр Альохін припускає, що фінансова вигода можлива.

"Я скажу: і так, і ні. Установки зберігання енергії дуже ефективно працюють, коли є велика різниця між вартістю електроенергії у якісь пікові моменти. У деяких країнах, де коротший часовий проміжок, ніж у нас, а у нас це одна година, вартість енергії може злітати до небес. Як це відбулося у Техасі кілька років тому, коли були блекаути і проблеми з генерацією. Установки зберігання водночас здатні допомогти споживачу й енергосистемі і збалансувати такі моменти. Вартість не буде занадто високою, бо пропозиція піде за попитом, батарейка візьме удар на себе, її власник заробить трошки грошей, а споживач заплатить не так багато, бо знайдеться той, хто запропонує енергію дешевше, ніж на ринку".