Do roku 2024 rozwijający się na świecie rynek magazynowania energii doprowadził do stopniowego uznania krytycznej wartościsystemy magazynowania energii akumulatorowejna różnych rynkach, szczególnie na rynku energii słonecznej, który stopniowo stał się ważną częścią sieci. Ze względu na przerywany charakter energii słonecznej jej dostawy są niestabilne, a systemy magazynowania energii w akumulatorach są w stanie zapewnić regulację częstotliwości, skutecznie równoważąc działanie sieci. W przyszłości urządzenia do magazynowania energii będą odgrywać jeszcze ważniejszą rolę w zapewnianiu szczytowej mocy i odraczaniu potrzeby kosztownych inwestycji w obiekty dystrybucyjne, przesyłowe i generujące.
Koszt systemów magazynowania energii słonecznej i akumulatorowej spadł drastycznie w ciągu ostatniej dekady. Na wielu rynkach zastosowania energii odnawialnej stopniowo podważają konkurencyjność tradycyjnej produkcji energii kopalnej i jądrowej. Podczas gdy kiedyś powszechnie uważano, że produkcja energii odnawialnej jest zbyt kosztowna, obecnie koszt niektórych kopalnych źródeł energii jest znacznie wyższy niż koszt produkcji energii odnawialnej.
Dodatkowo,połączenie energii słonecznej i obiektów magazynujących może zapewnić zasilanie sieci, zastępując rolę elektrowni zasilanych gazem ziemnym. Dzięki znacznemu obniżeniu kosztów inwestycji w elektrownie słoneczne i braku kosztów paliwa w całym cyklu ich eksploatacji, połączenie to zapewnia już energię po niższych kosztach niż tradycyjne źródła energii. Gdy elektrownie słoneczne są łączone z systemami magazynowania energii w akumulatorach, ich moc może być wykorzystywana przez określone okresy czasu, a szybki czas reakcji akumulatorów pozwala ich projektom elastycznie reagować na potrzeby zarówno rynku mocy, jak i rynku usług pomocniczych.
Obecnie,Na rynku magazynowania energii dominują baterie litowo-jonowe bazujące na technologii litowo-żelazowo-fosforanowej (LiFePO4).Te baterie są szeroko stosowane ze względu na ich wysokie bezpieczeństwo, długi cykl życia i stabilną wydajność cieplną. Chociaż gęstość energiibaterie litowo-żelazowo-fosforanowejest nieco niższa niż w przypadku innych rodzajów baterii litowych, nadal poczynili oni znaczny postęp, optymalizując procesy produkcyjne, poprawiając wydajność produkcji i obniżając koszty. Oczekuje się, że do 2030 r. cena baterii litowo-żelazowo-fosforanowych ulegnie dalszemu obniżeniu, podczas gdy ich konkurencyjność na rynku magazynowania energii będzie nadal rosła.
Wraz z szybkim wzrostem popytu na pojazdy elektryczne,system magazynowania energii w domu, System magazynowania energii C&Ii wielkoskalowych systemów magazynowania energii, zalety baterii Li-FePO4 pod względem kosztów, żywotności i bezpieczeństwa czynią je niezawodną opcją. Podczas gdy jej cele gęstości energii mogą nie być tak znaczące jak w przypadku innych baterii chemicznych, jej zalety w zakresie bezpieczeństwa i długowieczności dają jej miejsce w scenariuszach zastosowań wymagających długoterminowej niezawodności.
Czynniki, które należy wziąć pod uwagę przy wdrażaniu urządzeń do magazynowania energii akumulatorowej
Istnieje wiele czynników, które należy wziąć pod uwagę przy wdrażaniu sprzętu do magazynowania energii. Moc i czas działania systemu magazynowania energii w akumulatorze zależą od jego celu w projekcie. Cel projektu jest określany przez jego wartość ekonomiczną. Jego wartość ekonomiczna zależy od rynku, w którym uczestniczy system magazynowania energii. Ten rynek ostatecznie określa, w jaki sposób akumulator będzie dystrybuował energię, ładował się lub rozładowywał, i jak długo będzie działał. Tak więc moc i czas działania akumulatora nie tylko określają koszt inwestycji w system magazynowania energii, ale także żywotność operacyjną.
Proces ładowania i rozładowywania systemu magazynowania energii akumulatorowej będzie opłacalny na niektórych rynkach. W innych przypadkach wymagany jest tylko koszt ładowania, a koszt ładowania jest kosztem prowadzenia działalności magazynowania energii. Ilość i szybkość ładowania nie są takie same jak ilość rozładowania.
Na przykład w instalacjach magazynowania energii słonecznej i akumulatorowej na skalę sieciową lub w aplikacjach systemów magazynowania po stronie klienta, które wykorzystują energię słoneczną, system magazynowania baterii wykorzystuje energię z elektrowni słonecznej, aby kwalifikować się do ulg podatkowych inwestycyjnych (ITC). Na przykład istnieją niuanse w koncepcji płatności za ładowanie systemów magazynowania energii w Regionalnych Organizacjach Przesyłowych (RTO). W przykładzie ulgi podatkowej inwestycyjnej (ITC) system magazynowania baterii zwiększa wartość kapitału własnego projektu, zwiększając tym samym wewnętrzną stopę zwrotu właściciela. W przykładzie PJM system magazynowania baterii płaci za ładowanie i rozładowywanie, więc jego rekompensata zwrotu jest proporcjonalna do jego przepustowości elektrycznej.
Wydaje się sprzeczne z intuicją stwierdzenie, że moc i czas działania baterii determinują jej żywotność. Wiele czynników, takich jak moc, czas działania i żywotność, odróżnia technologie magazynowania baterii od innych technologii energetycznych. Sercem systemu magazynowania energii w bateriach jest bateria. Podobnie jak ogniwa słoneczne, ich materiały ulegają degradacji z czasem, co zmniejsza wydajność. Ogniwa słoneczne tracą moc wyjściową i wydajność, podczas gdy degradacja baterii powoduje utratę pojemności magazynowania energii.Podczas gdy systemy solarne mogą działać przez 20–25 lat, systemy magazynowania energii w akumulatorach zwykle działają tylko przez 10–15 lat.
Koszty wymiany i wymiany powinny być brane pod uwagę w przypadku każdego projektu. Potencjał wymiany zależy od przepustowości projektu i warunków związanych z jego eksploatacją.
Cztery główne czynniki prowadzące do spadku wydajności baterii to?
- Temperatura pracy akumulatora
- Prąd akumulatora
- Średni stan naładowania akumulatora (SOC)
- „Oscylacja” średniego stanu naładowania baterii (SOC), tj. przedział średniego stanu naładowania baterii (SOC), w którym bateria znajduje się przez większość czasu. Trzeci i czwarty czynnik są powiązane.
W projekcie zastosowano dwie strategie zarządzania czasem pracy baterii.Pierwsza strategia polega na zmniejszeniu rozmiaru baterii, jeśli projekt jest wspierany przychodami i zmniejszeniu planowanych przyszłych kosztów wymiany. Na wielu rynkach planowane przychody mogą wspierać przyszłe koszty wymiany. Ogólnie rzecz biorąc, przyszłe redukcje kosztów komponentów muszą być brane pod uwagę przy szacowaniu przyszłych kosztów wymiany, co jest zgodne z doświadczeniem rynkowym z ostatnich 10 lat. Druga strategia polega na zwiększeniu rozmiaru baterii w celu zminimalizowania jej całkowitego prądu (lub współczynnika C, po prostu definiowanego jako ładowanie lub rozładowywanie na godzinę) poprzez wdrożenie równoległych ogniw. Niższe prądy ładowania i rozładowywania mają tendencję do wytwarzania niższych temperatur, ponieważ bateria generuje ciepło podczas ładowania i rozładowywania. Jeśli w systemie magazynowania baterii znajduje się nadmiar energii i zużywa się mniej energii, ilość ładowania i rozładowywania baterii zostanie zmniejszona, a jej żywotność wydłużona.
Kluczowym pojęciem jest ładowanie/rozładowywanie akumulatora.Przemysł motoryzacyjny zazwyczaj używa „cykli” jako miary żywotności baterii. W stacjonarnych zastosowaniach magazynowania energii baterie są bardziej narażone na częściowe cykle, co oznacza, że mogą być częściowo ładowane lub częściowo rozładowywane, przy czym każde ładowanie i rozładowywanie jest niewystarczające.
Dostępna energia akumulatora.Zastosowania systemów magazynowania energii mogą cyklować się rzadziej niż raz dziennie i, w zależności od zastosowania na rynku, mogą przekraczać tę wartość. Dlatego personel powinien określić żywotność baterii, oceniając jej przepustowość.
Żywotność i weryfikacja urządzenia do magazynowania energii
Testowanie urządzeń magazynujących energię składa się z dwóch głównych obszarów.Po pierwsze, testowanie ogniw akumulatorowych ma kluczowe znaczenie dla oceny żywotności systemu magazynowania energii akumulatorowej.Testowanie ogniw akumulatorowych ujawnia ich mocne i słabe strony oraz pomaga operatorom zrozumieć, w jaki sposób akumulatory powinny być zintegrowane z systemem magazynowania energii i czy taka integracja jest właściwa.
Konfiguracje szeregowe i równoległe ogniw akumulatorowych pomagają zrozumieć, jak działa system akumulatorowy i jak jest zaprojektowany.Ogniwa baterii połączone szeregowo umożliwiają układanie napięć baterii, co oznacza, że napięcie systemu baterii z wieloma ogniwami baterii połączonymi szeregowo jest równe napięciu pojedynczej celi baterii pomnożonemu przez liczbę ogniw. Architektury baterii połączonych szeregowo oferują korzyści finansowe, ale mają też pewne wady. Gdy baterie są połączone szeregowo, poszczególne ogniwa pobierają taki sam prąd jak pakiet baterii. Na przykład, jeśli jedno ogniwo ma maksymalne napięcie 1 V i maksymalny prąd 1 A, to 10 ogniw połączonych szeregowo ma maksymalne napięcie 10 V, ale nadal mają maksymalny prąd 1 A, co daje całkowitą moc 10 V * 1 A = 10 W. Gdy są połączone szeregowo, system baterii staje przed wyzwaniem monitorowania napięcia. Monitorowanie napięcia można przeprowadzić w przypadku pakietów baterii połączonych szeregowo w celu obniżenia kosztów, ale trudno jest wykryć uszkodzenia lub degradację pojemności pojedynczych ogniw.
Z drugiej strony, równoległe baterie umożliwiają układanie w stosy, co oznacza, że napięcie równoległego zestawu baterii jest równe napięciu pojedynczego ogniwa, a prąd systemu jest równy prądowi pojedynczego ogniwa pomnożonemu przez liczbę ogniw połączonych równolegle. Na przykład, jeśli używana jest ta sama bateria 1 V, 1 A, dwie baterie można połączyć równolegle, co zmniejszy prąd o połowę, a następnie 10 par równoległych baterii można połączyć szeregowo, aby uzyskać 10 V przy napięciu 1 V i prądzie 1 A, ale jest to bardziej powszechne w konfiguracji równoległej.
Ta różnica między szeregowymi i równoległymi metodami łączenia baterii jest ważna, gdy rozważa się gwarancje pojemności baterii lub zasady gwarancji. Następujące czynniki spływają w dół hierarchii i ostatecznie wpływają na żywotność baterii:cechy rynku ➜ zachowanie ładowania/rozładowywania ➜ ograniczenia systemu ➜ architektura szeregowa i równoległa baterii.Dlatego pojemność znamionowa akumulatora nie jest wskaźnikiem, że w systemie magazynowania akumulatorów może występować nadbudowa. Obecność nadbudowy jest ważna dla gwarancji akumulatora, ponieważ określa prąd i temperaturę akumulatora (temperaturę przebywania ogniwa w zakresie SOC), podczas gdy codzienne użytkowanie określa żywotność akumulatora.
Testowanie systemu jest czynnością dodatkową w stosunku do testowania ogniw akumulatorowych i często jest bardziej przydatne w kontekście wymagań projektu, które mają wykazać prawidłowe działanie systemu akumulatorowego.
Aby zrealizować kontrakt, producenci akumulatorów do magazynowania energii zazwyczaj opracowują protokoły testów rozruchu fabrycznego lub terenowego w celu weryfikacji funkcjonalności systemu i podsystemu, ale mogą nie uwzględniać ryzyka, że wydajność systemu akumulatorowego przekroczy jego żywotność. Częstą dyskusją na temat rozruchu terenowego są warunki testu pojemności i to, czy są one istotne dla zastosowania systemu akumulatorowego.
Znaczenie testowania baterii
Po przetestowaniu akumulatora przez DNV GL dane są włączane do corocznej karty wyników wydajności akumulatora, która dostarcza niezależnych danych dla nabywców systemów akumulatorowych. Karta wyników pokazuje, jak akumulator reaguje na cztery warunki zastosowania: temperaturę, prąd, średni stan naładowania (SOC) i wahania średniego stanu naładowania (SOC).
Test porównuje wydajność baterii z jej szeregowo-równoległą konfiguracją, ograniczeniami systemu, zachowaniem ładowania/rozładowywania na rynku i funkcjonalnością rynkową. Ta wyjątkowa usługa niezależnie weryfikuje, czy producenci baterii ponoszą odpowiedzialność i prawidłowo oceniają swoje gwarancje, aby właściciele systemów baterii mogli dokonać świadomej oceny swojego narażenia na ryzyko techniczne.
Wybór dostawcy sprzętu do magazynowania energii
Aby zrealizować wizję magazynowania energii w akumulatorach,wybór dostawcy jest kluczowy– dlatego współpraca z zaufanymi ekspertami technicznymi, którzy rozumieją wszystkie aspekty wyzwań i możliwości na skalę przemysłową, jest najlepszym przepisem na sukces projektu. Wybór dostawcy systemu magazynowania baterii powinien zapewnić, że system spełnia międzynarodowe standardy certyfikacji. Na przykład systemy magazynowania baterii zostały przetestowane zgodnie z normą UL9450A, a raporty z testów są dostępne do wglądu. Wszelkie inne wymagania specyficzne dla lokalizacji, takie jak dodatkowa detekcja i ochrona przeciwpożarowa lub wentylacja, mogą nie być uwzględnione w podstawowym produkcie producenta i będą musiały zostać oznaczone jako wymagany dodatek.
Podsumowując, urządzenia do magazynowania energii na skalę przemysłową mogą być używane do magazynowania energii elektrycznej i obsługi punktów obciążenia, szczytowego zapotrzebowania i przerywanych rozwiązań energetycznych. Systemy te są używane w wielu obszarach, w których systemy paliw kopalnych i/lub tradycyjne modernizacje są uważane za nieefektywne, niepraktyczne lub kosztowne. Na pomyślny rozwój takich projektów i ich rentowność finansową może mieć wpływ wiele czynników.
Ważne jest, aby współpracować ze sprawdzonym producentem magazynów energii.BSLBATT Energy jest wiodącym na rynku dostawcą inteligentnych rozwiązań magazynowania baterii, projektującym, produkującym i dostarczającym zaawansowane rozwiązania inżynieryjne do specjalistycznych zastosowań. Wizja firmy koncentruje się na pomaganiu klientom w rozwiązywaniu unikalnych problemów energetycznych, które wpływają na ich działalność, a wiedza specjalistyczna BSLBATT może zapewnić w pełni dostosowane rozwiązania, aby spełnić cele klienta.
Czas publikacji: 28-08-2024