2024年までに、世界のエネルギー貯蔵市場の急成長により、バッテリーエネルギー貯蔵システム様々な市場、特に太陽光発電市場において、太陽光発電は徐々に電力網の重要な一部となりつつあります。太陽光発電は間欠性があるため供給が不安定ですが、蓄電池式エネルギー貯蔵システムは周波数調整機能を提供し、電力網の運用バランスを効果的に確保することができます。今後、エネルギー貯蔵装置はピーク容量の供給において、そして配電、送電、発電設備への高額な投資を先送りする上で、さらに重要な役割を果たすでしょう。
太陽光発電システムと蓄電池システムのコストは、過去10年間で劇的に低下しました。多くの市場において、再生可能エネルギーの活用は、従来の化石燃料発電や原子力発電の競争力を徐々に低下させています。かつては再生可能エネルギーの発電コストが高すぎると広く信じられていましたが、今日では、特定の化石燃料のコストは再生可能エネルギーの発電コストをはるかに上回っています。
さらに、太陽光発電と蓄電設備を組み合わせることで、電力網に電力を供給できる。天然ガス火力発電所の役割を代替する太陽光発電設備。太陽光発電設備への投資コストは大幅に削減され、ライフサイクル全体を通じて燃料費が発生しないため、この組み合わせは既に従来のエネルギー源よりも低コストでエネルギーを供給しています。太陽光発電設備と蓄電池システムを組み合わせることで、電力を特定の時間だけ利用することができ、蓄電池の応答速度が速いため、プロジェクトは容量市場とアンシラリーサービス市場の両方のニーズに柔軟に対応できます。
現在、リン酸鉄リチウム（LiFePO4）技術をベースにしたリチウムイオン電池がエネルギー貯蔵市場を支配しています。これらの電池は、高い安全性、長いサイクル寿命、安定した熱性能により広く使用されています。リン酸鉄リチウム電池他の種類のリチウム電池に比べてわずかに低いものの、生産プロセスの最適化、製造効率の向上、コスト削減により、大きな進歩を遂げています。2030年までにリン酸鉄リチウム電池の価格はさらに低下し、エネルギー貯蔵市場における競争力は引き続き向上すると予想されています。
電気自動車の需要が急速に増加し、住宅用エネルギー貯蔵システム, C&Iエネルギー貯蔵システム大規模エネルギー貯蔵システムにおいて、コスト、寿命、安全性といった面で優れたLi-FePO4電池は信頼できる選択肢となります。エネルギー密度の目標値は他の化学電池ほど高くないかもしれませんが、安全性と寿命の長さという点で優れているため、長期的な信頼性が求められる用途シナリオにおいて、その地位を確立しています。
バッテリーエネルギー貯蔵装置の導入時に考慮すべき要素
エネルギー貯蔵設備の導入には、考慮すべき要素が数多くあります。バッテリーエネルギー貯蔵システムの出力と持続時間は、プロジェクトにおけるその用途によって異なります。プロジェクトの目的は、その経済的価値によって決定されます。その経済的価値は、エネルギー貯蔵システムが参入する市場に依存します。この市場は、バッテリーがどのようにエネルギーを分配し、充電または放電するか、そしてどれくらいの寿命があるのかを最終的に決定します。したがって、バッテリーの出力と持続時間は、エネルギー貯蔵システムの投資コストだけでなく、運用寿命も決定します。
バッテリーエネルギー貯蔵システムの充放電プロセスは、一部の市場では収益性が高いでしょう。しかし、他の市場では充電コストのみが必要となり、充電コストがエネルギー貯蔵事業の運営コストとなります。充電量と放電速度は、放電量と同じではありません。
例えば、グリッド規模の太陽光発電＋バッテリー蓄電設備、または太陽エネルギーを利用するクライアントサイドの蓄電システムアプリケーションでは、バッテリー蓄電システムは太陽光発電施設からの電力を使用することで、投資税額控除（ITC）の対象となる。例えば、地域送電組織（RTO）におけるエネルギー貯蔵システムの「Pay-to-Charge（課金制）」の概念には微妙な差異がある。投資税額控除（ITC）の例では、バッテリー蓄電システムはプロジェクトの株主価値を高め、ひいてはオーナーの内部収益率を向上させる。PJMの例では、バッテリー蓄電システムは充放電に対して料金を支払うため、その回収額は電力スループットに比例する。
バッテリーの寿命は出力と持続時間で決まるというのは、直感に反するように思えます。出力、持続時間、寿命といった多くの要因が、バッテリー貯蔵技術を他のエネルギー技術と区別しています。バッテリーエネルギー貯蔵システムの心臓部はバッテリーです。太陽電池と同様に、バッテリーの材料は時間の経過とともに劣化し、性能が低下します。太陽電池は出力と効率が低下し、バッテリーの劣化はエネルギー貯蔵容量の損失につながります。太陽光発電システムは 20 ～ 25 年持続しますが、バッテリー ストレージ システムは通常 10 ～ 15 年しか持続しません。
あらゆるプロジェクトにおいて、交換と交換費用を考慮する必要があります。交換の可能性は、プロジェクトのスループットと運用条件によって異なります。
バッテリー性能の低下につながる主な4つの要因は何ですか?
- バッテリー動作温度
- バッテリー電流
- 平均バッテリー充電状態（SOC）
- バッテリーの平均充電状態（SOC）の「振動」、つまり、バッテリーがほとんどの時間で保持する平均バッテリー充電状態（SOC）の間隔。3つ目と4つ目の要因は関連しています。
このプロジェクトでは、バッテリー寿命を管理するための戦略が 2 つあります。最初の戦略は、プロジェクトが収益によってサポートされている場合はバッテリーのサイズを縮小し、計画されている将来の交換コストを削減することです。多くの市場では、計画されている収益によって将来の交換コストをサポートできます。一般的に、将来の交換コストを見積もる際には、部品の将来のコスト削減を考慮する必要があり、これは過去 10 年間の市場経験と一致しています。2 番目の戦略は、並列セルを実装してバッテリーのサイズを大きくし、総電流 (または C レート、1 時間あたりの充電または放電として簡単に定義される) を最小限に抑えることです。充放電電流が低いと、充放電中にバッテリーが熱を発生するため、温度が低くなる傾向があります。バッテリー ストレージ システムに余剰エネルギーがあり、エネルギーの使用が少ない場合、バッテリーの充放電量が削減され、バッテリーの寿命が延びます。
バッテリーの充電/放電が重要な用語です。自動車業界では、バッテリー寿命の指標として「サイクル」が一般的に用いられます。定置型エネルギー貯蔵アプリケーションでは、バッテリーは部分的なサイクル、つまり部分的に充電または部分的に放電される可能性が高く、それぞれの充電と放電が不十分な状態になることがあります。
利用可能なバッテリーエネルギー。エネルギー貯蔵システムのアプリケーションでは、1日に1回未満のサイクルが発生する場合があり、市場のアプリケーションによっては、この基準を超える場合もあります。そのため、担当者はバッテリーのスループットを評価することでバッテリー寿命を判断する必要があります。
エネルギー貯蔵デバイスの寿命と検証
エネルギー貯蔵デバイスのテストは、主に 2 つの領域で構成されます。まず、バッテリーセルのテストは、バッテリーエネルギー貯蔵システムの寿命を評価する上で重要です。バッテリーセルのテストにより、バッテリーセルの長所と短所が明らかになり、オペレーターはバッテリーをエネルギー貯蔵システムにどのように統合するべきか、またこの統合が適切かどうかを理解するのに役立ちます。
バッテリーセルの直列および並列構成は、バッテリーシステムの動作と設計方法を理解するのに役立ちます。バッテリーセルを直列に接続すると、バッテリー電圧を積み重ねることができます。つまり、複数のバッテリーセルを直列に接続したバッテリーシステムのシステム電圧は、個々のバッテリーセルの電圧にセル数を掛けたものに等しくなります。直列接続のバッテリーアーキテクチャにはコスト上の利点がありますが、いくつかの欠点もあります。バッテリーを直列に接続すると、個々のセルはバッテリーパックと同じ電流を消費します。たとえば、1 つのセルの最大電圧が 1V で最大電流が 1A の場合、直列の 10 個のセルの最大電圧は 10V ですが、最大電流は 1A のままなので、合計電力は 10V * 1A = 10W になります。直列接続すると、バッテリーシステムは電圧の監視という課題に直面します。コストを削減するために、直列接続のバッテリーパックで電圧を監視することはできますが、個々のセルの損傷や容量の劣化を検出することは困難です。
一方、並列バッテリーは電流スタッキングが可能で、並列バッテリーパックの電圧は個々のセル電圧に等しく、システム電流は個々のセル電流に並列セル数を乗じた値に等しくなります。例えば、同じ1V、1Aのバッテリーを2個並列接続すると電流が半分にカットされます。さらに、10組の並列バッテリーを直列接続すると、1Vの電圧と1Aの電流で10Vを実現できますが、これは並列構成でより一般的です。
バッテリー容量の保証や保証ポリシーを検討する際には、バッテリー接続における直列接続と並列接続の違いが重要になります。以下の要因が階層構造を辿り、最終的にバッテリー寿命に影響を与えます。市場の特徴 ➜ 充電/放電動作 ➜ システムの制限 ➜ バッテリーの直列および並列アーキテクチャ。したがって、バッテリーの銘板容量は、蓄電システムにおける過剰充電の可能性を示すものではありません。過剰充電の有無は、バッテリーの電流と温度（SOC範囲内のセルの保持温度）を決定するため、バッテリーの保証にとって重要です。一方、日常的な運用はバッテリーの寿命を左右します。
システム テストは、バッテリー セル テストを補助するものであり、バッテリー システムの適切な動作を実証するプロジェクト要件により適していることが多いです。
契約履行のため、蓄電池メーカーは通常、システムおよびサブシステムの機能を検証するための工場または現場試運転試験プロトコルを開発しますが、バッテリーシステムの性能がバッテリー寿命を超えるリスクを考慮していない場合があります。現場試運転に関するよくある議論は、容量試験の条件と、それがバッテリーシステムのアプリケーションに適切かどうかです。
バッテリーテストの重要性
DNV GLがバッテリーを試験した後、そのデータは年間のバッテリー性能スコアカードに組み入れられ、バッテリーシステムの購入者に独立したデータを提供します。スコアカードは、温度、電流、平均充電状態（SOC）、平均充電状態（SOC）の変動という4つの使用条件に対するバッテリーの反応を示します。
このテストでは、バッテリーの性能を、直並列構成、システムの限界、市場における充放電挙動、そして市場における機能性と比較します。この独自のサービスは、バッテリーメーカーが責任を持って保証を適切に評価していることを独立して検証することで、バッテリーシステムの所有者が技術リスクへのエクスポージャーを十分な情報に基づいて評価できるようにします。
エネルギー貯蔵装置のサプライヤー選定
バッテリーストレージビジョンを実現するために、サプライヤーの選択は重要そのため、公益事業規模の課題と機会のあらゆる側面を理解している信頼できる技術専門家と協力することが、プロジェクト成功の秘訣です。蓄電システムのサプライヤーを選定する際には、システムが国際認証基準を満たしていることを確認する必要があります。例えば、蓄電システムはUL9450Aに準拠して試験されており、試験報告書は閲覧可能です。追加の火災検知・防火対策や換気設備など、地域固有の要件はメーカーの基本製品に含まれていない場合があり、必須の追加機能としてラベル付けする必要があります。
まとめると、公益事業規模のエネルギー貯蔵装置は、電力貯蔵を提供し、ポイントオブロード（POL）、ピーク需要、そして間欠的な電力供給ソリューションをサポートするために使用できます。これらのシステムは、化石燃料システムや従来の設備のアップグレードが非効率、非現実的、あるいはコスト高と見なされる多くの分野で利用されています。このようなプロジェクトの成功と経済的実現可能性には、多くの要因が影響する可能性があります。
信頼できるバッテリーストレージメーカーと協力することが重要です。BSLBATT Energyは、インテリジェントな蓄電ソリューションを提供する市場をリードするプロバイダーであり、特殊用途向けに高度なエンジニアリングソリューションの設計、製造、提供を行っています。同社のビジョンは、お客様の事業に影響を与える固有のエネルギー問題の解決を支援することに重点を置いており、BSLBATTの専門知識は、お客様の目標達成に向けた完全にカスタマイズされたソリューションを提供します。
投稿日時: 2024年8月28日