Vuoteen 2024 mennessä kukoistavat maailmanlaajuiset energian varastointimarkkinat ovat johtaneet energian kriittisen arvon asteittaiseen tunnustamiseen.akkuenergian varastointijärjestelmätuseilla markkinoilla, erityisesti aurinkoenergiamarkkinoilla, joista on vähitellen tullut tärkeä osa sähköverkkoa. Aurinkoenergian vaihtelevan luonteen vuoksi sen toimitus on epävakaata, ja akkupohjaiset energian varastointijärjestelmät pystyvät säätelemään taajuutta ja tasapainottamaan siten tehokkaasti sähköverkon toimintaa. Jatkossa energian varastointilaitteilla on entistä tärkeämpi rooli huippukapasiteetin tarjoamisessa ja kalliiden jakelu-, siirto- ja tuotantolaitosten investointien tarpeen lykkäämisessä.
Aurinko- ja akkuenergian varastointijärjestelmien hinta on laskenut dramaattisesti viimeisen vuosikymmenen aikana. Monilla markkinoilla uusiutuvan energian sovellukset heikentävät vähitellen perinteisen fossiilisen ja ydinvoiman tuotannon kilpailukykyä. Kun aiemmin yleisesti uskottiin, että uusiutuvan energian tuotanto on liian kallista, nykyään tiettyjen fossiilisten energialähteiden hinta on paljon korkeampi kuin uusiutuvan energian tuotanto.
Lisäksi,Aurinko- ja energianvarastointilaitteiden yhdistelmä voi tuottaa sähköä verkkoon, jotka korvaavat maakaasukäyttöisten voimalaitosten roolin. Koska aurinkoenergialaitosten investointikustannukset ovat merkittävästi pienentyneet eikä polttoainekustannuksia synny koko niiden elinkaaren ajan, yhdistelmä tarjoaa jo nyt energiaa perinteisiä energialähteitä edullisemmin. Kun aurinkoenergialaitokset yhdistetään akkuvarastointijärjestelmiin, niiden tehoa voidaan käyttää tiettyinä aikoina, ja akkujen nopea vasteaika mahdollistaa projektien joustavan reagoinnin sekä kapasiteettimarkkinoiden että oheispalvelumarkkinoiden tarpeisiin.
Tällä hetkellä,Litium-ioniakut, jotka perustuvat litium-rautafosfaattiteknologiaan (LiFePO4), hallitsevat energian varastointimarkkinoita.Näitä akkuja käytetään laajalti niiden korkean turvallisuuden, pitkän käyttöiän ja vakaan lämpötehon ansiosta. Vaikka niiden energiatiheyslitium-rautafosfaattiparistoton hieman alhaisempi kuin muuntyyppisillä litium-akuilla, ne ovat silti edistyneet merkittävästi optimoimalla tuotantoprosesseja, parantamalla valmistuksen tehokkuutta ja vähentämällä kustannuksia. Litium-rautafosfaattiakkujen hinnan odotetaan laskevan edelleen vuoteen 2030 mennessä, kun taas niiden kilpailukyky energian varastointimarkkinoilla kasvaa edelleen.
Sähköautojen kysynnän nopean kasvun myötä mm.asuinrakennusten energian varastointijärjestelmä, C&I-energian varastointijärjestelmäja laajamittaisissa energian varastointijärjestelmissä Li-FePO4-akkujen edut kustannusten, käyttöiän ja turvallisuuden suhteen tekevät niistä luotettavan vaihtoehdon. Vaikka niiden energiatiheystavoitteet eivät ehkä ole yhtä merkittäviä kuin muiden kemiallisten akkujen, niiden turvallisuus- ja pitkäikäisyysedut antavat niille paikan sovelluksissa, jotka vaativat pitkäaikaista luotettavuutta.
Huomioitavia tekijöitä akkukäyttöisten energian varastointilaitteiden käyttöönotossa
Energian varastointilaitteiden käyttöönotossa on otettava huomioon monia tekijöitä. Akkupohjaisen energian varastointijärjestelmän teho ja kesto riippuvat sen käyttötarkoituksesta projektissa. Projektin tarkoituksen määrää sen taloudellinen arvo. Sen taloudellinen arvo riippuu markkinoista, joilla energian varastointijärjestelmä on mukana. Nämä markkinat lopulta määräävät, miten akku jakaa energiaa, latautuuko vai purkautuuko se, ja kuinka kauan se kestää. Joten akun teho ja kesto eivät ainoastaan määrää energian varastointijärjestelmän investointikustannuksia, vaan myös sen käyttöiän.
Akkuenergian varastointijärjestelmän lataus- ja purkamisprosessi on kannattava joillakin markkinoilla. Toisissa tapauksissa tarvitaan vain latauskustannuksia, ja latauskustannukset ovat energian varastointiliiketoiminnan harjoittamisen kustannuksia. Latauksen määrä ja nopeus eivät ole samat kuin purkauksen määrä.
Esimerkiksi verkkoon kytketyissä aurinko- ja akkukäyttöisissä energian varastointiasennuksissa tai aurinkoenergiaa käyttävissä asiakaspuolen varastointijärjestelmäsovelluksissa akkukäyttöinen varastointijärjestelmä käyttää aurinkovoimalaitoksen energiaa voidakseen saada investointiverohyvityksiä (ITC). Esimerkiksi alueellisten siirto-organisaatioiden (RTO) energian varastointijärjestelmien maksuperusteisessa käsitteessä on vivahteita. Investointiverohyvityksen (ITC) esimerkissä akkukäyttöinen varastointijärjestelmä lisää projektin oman pääoman arvoa ja siten omistajan sisäistä tuottoastetta. PJM-esimerkissä akkukäyttöinen varastointijärjestelmä maksaa lataamisesta ja purkamisesta, joten sen takaisinmaksukorvaus on verrannollinen sen sähkön läpäisykykyyn.
Vaikuttaa epäloogiselta väittää, että akun teho ja kesto määräävät sen käyttöiän. Useat tekijät, kuten teho, kesto ja käyttöikä, erottavat akkuvarastointitekniikat muista energiateknologioista. Akkuenergian varastointijärjestelmän ytimessä on akku. Aurinkokennojen tavoin niiden materiaalit heikkenevät ajan myötä, mikä heikentää suorituskykyä. Aurinkokennot menettävät tehoaan ja hyötysuhdettaan, kun taas akun heikkeneminen johtaa energian varastointikapasiteetin menetykseen.Aurinkojärjestelmät voivat kestää 20–25 vuotta, kun taas akkujärjestelmät kestävät tyypillisesti vain 10–15 vuotta.
Korvaaminen ja korvauskustannukset tulisi ottaa huomioon kaikissa projekteissa. Korvausmahdollisuudet riippuvat projektin läpimenosta ja sen toimintaan liittyvistä olosuhteista.
Neljä tärkeintä akun suorituskyvyn heikkenemiseen johtavaa tekijää ovat?
- Akun käyttölämpötila
- Akun virta
- Akun keskimääräinen varaustila (SOC)
- Akun keskimääräisen varaustilan (SOC) 'värähtely' eli akun keskimääräisen varaustilan (SOC) aikaväli, jossa akku on suurimman osan ajasta. Kolmas ja neljäs tekijä liittyvät toisiinsa.
Projektissa on kaksi strategiaa akun käyttöiän hallintaan.Ensimmäinen strategia on pienentää akun kokoa, jos projektia tuetaan tuloilla, ja alentaa suunniteltuja tulevia korvauskustannuksia. Monilla markkinoilla suunnitellut tulot voivat kattaa tulevia korvauskustannuksia. Yleisesti ottaen tulevat komponenttien kustannussäästöt on otettava huomioon arvioitaessa tulevia korvauskustannuksia, mikä on yhdenmukaista markkinakokemusten kanssa viimeisten 10 vuoden ajalta. Toinen strategia on suurentaa akun kokoa sen kokonaisvirran (tai C-nopeuden, joka määritellään yksinkertaisesti latauksen tai purkauksen määräksi tunnissa) minimoimiseksi ottamalla käyttöön rinnakkaiskennot. Pienemmät lataus- ja purkausvirrat tuottavat yleensä alhaisempia lämpötiloja, koska akku tuottaa lämpöä latauksen ja purkauksen aikana. Jos akun varastojärjestelmässä on ylimääräistä energiaa ja energiaa käytetään vähemmän, akun lataus- ja purkausmäärä vähenee ja sen käyttöikä pidentyy.
Akun lataus/purkaus on avaintermi.Autoteollisuudessa akun käyttöiän mittana käytetään tyypillisesti syklejä. Kiinteissä energian varastointisovelluksissa akut todennäköisemmin jaksotetaan osittain, mikä tarkoittaa, että ne voidaan ladata osittain tai purkaa osittain, jolloin jokainen lataus ja purkaus ovat riittämättömiä.
Käytettävissä oleva akun energia.Energian varastointijärjestelmäsovellukset voivat käynnistyä harvemmin kuin kerran päivässä ja markkinasovelluksesta riippuen ne voivat ylittää tämän mittarin. Siksi henkilöstön tulisi määrittää akun käyttöikä arvioimalla akun läpäisykykyä.
Energian varastointilaitteen käyttöikä ja varmennus
Energian varastointilaitteiden testaus koostuu kahdesta pääalueesta.Ensinnäkin akkukennojen testaus on kriittistä akun energian varastointijärjestelmän käyttöiän arvioinnissa.Akkukennojen testaus paljastaa akkukennojen vahvuudet ja heikkoudet ja auttaa käyttäjiä ymmärtämään, miten akut tulisi integroida energian varastointijärjestelmään ja onko tämä integrointi tarkoituksenmukaista.
Akkukennojen sarja- ja rinnakkaiskonfiguraatiot auttavat ymmärtämään, miten akkujärjestelmä toimii ja miten se on suunniteltu.Sarjaan kytketyt akkukennot mahdollistavat akkujännitteiden pinoamisen, mikä tarkoittaa, että useiden sarjaan kytkettyjen akkukennojen sisältävän akkujärjestelmän järjestelmäjännite on yhtä suuri kuin yksittäisen akkukennon jännite kerrottuna kennojen lukumäärällä. Sarjaan kytketyt akkuarkkitehtuurit tarjoavat kustannusetuja, mutta niillä on myös joitakin haittoja. Kun akut kytketään sarjaan, yksittäiset kennot kuluttavat saman virran kuin akkupaketti. Esimerkiksi jos yhden kennon maksimijännite on 1 V ja maksimivirta 1 A, niin 10 sarjaan kytketyn kennon maksimijännite on 10 V, mutta niiden maksimivirta on silti 1 A, jolloin kokonaisteho on 10 V * 1 A = 10 W. Sarjaan kytkettynä akkujärjestelmä kohtaa jännitteen valvonnan haasteen. Jännitteen valvontaa voidaan suorittaa sarjaan kytketyille akkupaketeille kustannusten vähentämiseksi, mutta yksittäisten kennojen vaurioiden tai kapasiteetin heikkenemisen havaitseminen on vaikeaa.
Toisaalta rinnakkaisakut mahdollistavat virran pinoamisen, mikä tarkoittaa, että rinnakkaisakun jännite on yhtä suuri kuin yksittäisen kennon jännite ja järjestelmävirta on yhtä suuri kuin yksittäisen kennon virta kerrottuna rinnakkain kytkettyjen kennojen lukumäärällä. Esimerkiksi jos käytetään samaa 1 V:n, 1 A:n akkua, kaksi akkua voidaan kytkeä rinnan, mikä puolittaa virran, ja sitten 10 paria rinnakkaisia akkuja voidaan kytkeä sarjaan, jolloin saavutetaan 10 V 1 V:n jännitteellä ja 1 A:n virralla, mutta tämä on yleisempää rinnakkaiskokoonpanossa.
Tämä akun sarja- ja rinnakkaiskytkentätapojen välinen ero on tärkeä akun kapasiteettitakuita tai takuukäytäntöjä tarkasteltaessa. Seuraavat tekijät etenevät hierarkiassa alaspäin ja vaikuttavat lopulta akun käyttöikään:Markkinoiden ominaisuudet ➜ lataus-/purkauskäyttäytyminen ➜ järjestelmän rajoitukset ➜ akkusarja- ja rinnakkaisarkkitehtuuri.Siksi akun tyyppikilven mukainen kapasiteetti ei ole osoitus siitä, että akkujärjestelmässä saattaa olla ylikuormitusta. Ylikuormituksen olemassaolo on tärkeää akun takuun kannalta, koska se määrittää akun virran ja lämpötilan (kennon viipymälämpötila SOC-alueella), kun taas päivittäinen käyttö määrää akun käyttöiän.
Järjestelmätestaus on akkukennojen testauksen lisä ja sitä voidaan usein soveltaa paremmin projektivaatimuksiin, jotka osoittavat akkujärjestelmän asianmukaisen toiminnan.
Sopimuksen täyttämiseksi energian varastointiakkujen valmistajat kehittävät tyypillisesti tehdas- tai kenttäkäyttöönottotestausprotokollia järjestelmän ja osajärjestelmien toimivuuden varmistamiseksi, mutta ne eivät välttämättä käsittele akkujärjestelmän suorituskyvyn riskiä, joka ylittää akun käyttöiän. Yleinen keskustelu kenttäkäyttöönotosta koskee kapasiteettitestausolosuhteita ja sitä, ovatko ne merkityksellisiä akkujärjestelmän sovellukselle.
Akkujen testaamisen tärkeys
Kun DNV GL on testannut akun, tiedot sisällytetään vuosittaiseen akun suorituskykyä mittaavaan pistekorttiin, joka tarjoaa akkujärjestelmien ostajille riippumatonta tietoa. Pistekortti näyttää, miten akku reagoi neljään käyttöolosuhteeseen: lämpötilaan, virtaan, keskimääräiseen varaustilaan (SOC) ja keskimääräisen varaustilan (SOC) vaihteluihin.
Testissä vertaillaan akun suorituskykyä sen sarjaan-rinnakkaiskokoonpanoon, järjestelmän rajoituksiin, markkinoiden lataus-/purkauskäyttäytymiseen ja markkinoiden toimivuuteen. Tämä ainutlaatuinen palvelu varmistaa itsenäisesti, että akkuvalmistajat ovat vastuullisia ja arvioivat takuunsa oikein, jotta akkujärjestelmien omistajat voivat tehdä tietoon perustuvan arvion altistumisestaan teknisille riskeille.
Energian varastointilaitteiden toimittajan valinta
Akkujen varastointivision toteuttamiseksitoimittajan valinta on ratkaisevan tärkeää– joten paras resepti projektin onnistumiselle on yhteistyö luotettavien teknisten asiantuntijoiden kanssa, jotka ymmärtävät kaikki sähkölaitosten mittakaavan haasteet ja mahdollisuudet. Akkuvarastointijärjestelmien toimittajan valinnassa tulisi varmistaa, että järjestelmä täyttää kansainväliset sertifiointistandardit. Esimerkiksi akkuvarastointijärjestelmät on testattu UL9450A-standardin mukaisesti ja testiraportit ovat saatavilla tarkastettavaksi. Muita sijaintikohtaisia vaatimuksia, kuten lisäpalonilmaisua ja -suojausta tai ilmanvaihtoa, ei välttämättä sisälly valmistajan perustuotteeseen, ja ne on merkittävä pakolliseksi lisäosaksi.
Yhteenvetona voidaan todeta, että suuryritysten mittakaavan energian varastointilaitteita voidaan käyttää sähköenergian varastointiin ja tukemaan kuormituspisteen, huippukulutuksen ja ajoittaisen virransyötön ratkaisuja. Näitä järjestelmiä käytetään monilla alueilla, joilla fossiilisten polttoaineiden järjestelmiä ja/tai perinteisiä päivityksiä pidetään tehottomina, epäkäytännöllisinä tai kalliina. Monet tekijät voivat vaikuttaa tällaisten hankkeiden onnistuneeseen kehitykseen ja niiden taloudelliseen kannattavuuteen.
On tärkeää tehdä yhteistyötä luotettavan akkujen valmistajan kanssa.BSLBATT Energy on markkinoiden johtava älykkäiden akkuvarastointiratkaisujen toimittaja, joka suunnittelee, valmistaa ja toimittaa edistyneitä teknisiä ratkaisuja erikoissovelluksiin. Yrityksen visiona on auttaa asiakkaita ratkaisemaan heidän liiketoimintaansa vaikuttavia ainutlaatuisia energiaongelmia, ja BSLBATTin asiantuntemus voi tarjota täysin räätälöityjä ratkaisuja asiakkaiden tavoitteiden saavuttamiseksi.
Julkaisun aika: 28.8.2024