К 2024 году бурно развивающийся мировой рынок хранения энергии привел к постепенному признанию критической ценностисистемы хранения энергии аккумуляторовна различных рынках, особенно на рынке солнечной энергии, которая постепенно стала важной частью сети. Из-за прерывистого характера солнечной энергии ее подача нестабильна, и системы хранения энергии на основе аккумуляторов способны обеспечить регулирование частоты, тем самым эффективно балансируя работу сети. В дальнейшем устройства хранения энергии будут играть еще более важную роль в обеспечении пиковой мощности и отсрочке необходимости дорогостоящих инвестиций в распределительные, передающие и генерирующие мощности.
Стоимость систем хранения солнечной и аккумуляторной энергии резко упала за последнее десятилетие. На многих рынках применение возобновляемой энергии постепенно подрывает конкурентоспособность традиционной ископаемой и ядерной энергетики. Если раньше считалось, что возобновляемая генерация энергии слишком затратна, то сегодня стоимость некоторых ископаемых источников энергии намного выше стоимости возобновляемой генерации.
Кроме того,Комбинация солнечных батарей и накопителей может обеспечить электроэнергией сеть, заменяя роль электростанций, работающих на природном газе. Благодаря значительному сокращению инвестиционных затрат на солнечные электростанции и отсутствию расходов на топливо в течение всего их жизненного цикла, эта комбинация уже обеспечивает энергию по более низкой стоимости, чем традиционные источники энергии. Когда солнечные электростанции объединяются с системами хранения энергии аккумуляторными батареями, их мощность может использоваться в течение определенных периодов времени, а быстрое время отклика батарей позволяет их проектам гибко реагировать на потребности как рынка мощности, так и рынка дополнительных услуг.
В настоящее время,Литий-ионные аккумуляторы на основе технологии литий-железо-фосфата (LiFePO4) доминируют на рынке накопителей энергии.Эти батареи широко используются благодаря своей высокой безопасности, длительному сроку службы и стабильным тепловым характеристикам. Хотя плотность энергиилитий-железо-фосфатные батареинемного ниже, чем у других типов литиевых батарей, они все же достигли значительного прогресса за счет оптимизации производственных процессов, повышения эффективности производства и снижения затрат. Ожидается, что к 2030 году цена на литий-железо-фосфатные батареи еще больше снизится, в то время как их конкурентоспособность на рынке хранения энергии продолжит расти.
В связи с быстрым ростом спроса на электромобили,система хранения энергии в жилых помещениях, Система энергосбережения C&Iи крупномасштабных систем хранения энергии, преимущества батарей Li-FePO4 с точки зрения стоимости, срока службы и безопасности делают их надежным вариантом. Хотя его целевые показатели плотности энергии могут быть не такими значительными, как у других химических батарей, его преимущества в плане безопасности и долговечности дают ему место в сценариях применения, требующих долгосрочной надежности.
Факторы, которые следует учитывать при развертывании оборудования для хранения энергии на основе аккумуляторных батарей
При развертывании оборудования для хранения энергии необходимо учитывать множество факторов. Мощность и продолжительность работы системы хранения энергии аккумулятора зависят от ее цели в проекте. Цель проекта определяется ее экономической ценностью. Ее экономическая ценность зависит от рынка, на котором работает система хранения энергии. Этот рынок в конечном итоге определяет, как батарея будет распределять энергию, заряжаться или разряжаться, и как долго она прослужит. Таким образом, мощность и продолжительность работы батареи определяют не только инвестиционную стоимость системы хранения энергии, но и срок ее службы.
Процесс зарядки и разрядки аккумуляторной системы хранения энергии будет прибыльным на некоторых рынках. В других случаях требуется только стоимость зарядки, а стоимость зарядки является стоимостью ведения бизнеса по хранению энергии. Объем и скорость зарядки не совпадают с объемом разрядки.
Например, в масштабных установках хранения энергии на основе солнечных батарей и аккумуляторов или в клиентских приложениях систем хранения, использующих солнечную энергию, система хранения энергии на батареях использует электроэнергию от солнечной генерирующей установки для того, чтобы претендовать на инвестиционные налоговые льготы (ITC). Например, существуют нюансы в концепции оплаты по факту для систем хранения энергии в региональных организациях по передаче (RTO). В примере с инвестиционным налоговым кредитом (ITC) система хранения энергии на батареях увеличивает стоимость акционерного капитала проекта, тем самым увеличивая внутреннюю норму прибыли владельца. В примере с PJM система хранения энергии на батареях оплачивает зарядку и разрядку, поэтому ее компенсация окупаемости пропорциональна ее электрической пропускной способности.
Кажется нелогичным утверждать, что мощность и продолжительность работы батареи определяют ее срок службы. Ряд факторов, таких как мощность, продолжительность и срок службы, отличают технологии хранения энергии от других энергетических технологий. В основе системы хранения энергии на основе батареи лежит батарея. Как и солнечные элементы, их материалы со временем деградируют, снижая производительность. Солнечные элементы теряют выходную мощность и эффективность, в то время как деградация батареи приводит к потере емкости для хранения энергии.В то время как солнечные системы могут прослужить 20–25 лет, срок службы аккумуляторных систем хранения обычно составляет всего 10–15 лет.
Замена и расходы на замену должны быть рассмотрены для любого проекта. Потенциал замены зависит от пропускной способности проекта и условий, связанных с его эксплуатацией.
Четыре основных фактора, приводящих к снижению производительности аккумулятора:
- Рабочая температура аккумулятора
- Ток батареи
- Средний уровень заряда аккумулятора (SOC)
- «Колебание» среднего состояния заряда батареи (SOC), т. е. интервал среднего состояния заряда батареи (SOC), в котором батарея находится большую часть времени. Третий и четвертый факторы связаны.
В проекте предусмотрены две стратегии управления сроком службы батареи.Первая стратегия заключается в уменьшении размера батареи, если проект поддерживается доходом, и в снижении запланированной будущей стоимости замены. На многих рынках запланированные доходы могут поддерживать будущие расходы на замену. В целом, при оценке будущих расходов на замену необходимо учитывать будущее снижение стоимости компонентов, что соответствует опыту рынка за последние 10 лет. Вторая стратегия заключается в увеличении размера батареи, чтобы минимизировать ее общий ток (или C-rate, просто определяемый как зарядка или разрядка в час) путем внедрения параллельных ячеек. Более низкие токи зарядки и разрядки, как правило, приводят к более низким температурам, поскольку батарея вырабатывает тепло во время зарядки и разрядки. Если в системе хранения батареи есть избыток энергии и используется меньше энергии, количество зарядок и разрядок батареи будет сокращено, а ее срок службы увеличится.
Заряд/разряд аккумулятора — ключевой термин.В автомобильной промышленности обычно используют «циклы» в качестве меры срока службы батареи. В стационарных системах хранения энергии батареи, скорее всего, будут частично циклироваться, то есть они могут быть частично заряжены или частично разряжены, причем каждая зарядка и разрядка будут недостаточными.
Доступная энергия аккумулятора.Приложения для систем хранения энергии могут циклироваться реже одного раза в день и, в зависимости от рыночного применения, могут превышать этот показатель. Поэтому персонал должен определять срок службы батареи, оценивая пропускную способность батареи.
Срок службы и проверка устройства хранения энергии
Тестирование устройств накопления энергии состоит из двух основных направлений.Во-первых, тестирование аккумуляторных элементов имеет решающее значение для оценки срока службы системы хранения энергии.Тестирование аккумуляторных элементов выявляет их сильные и слабые стороны и помогает операторам понять, как следует интегрировать аккумуляторные элементы в систему хранения энергии и целесообразна ли такая интеграция.
Последовательное и параллельное соединение элементов батареи помогает понять, как работает система батарей и как она устроена.Последовательно соединенные элементы батареи позволяют накладывать напряжения батареи, что означает, что системное напряжение системы батареи с несколькими последовательно соединенными элементами батареи равно напряжению отдельной ячейки батареи, умноженному на количество ячеек. Архитектура последовательно соединенных батарей обеспечивает преимущества по стоимости, но также имеет некоторые недостатки. Когда батареи соединены последовательно, отдельные элементы потребляют тот же ток, что и аккумуляторная батарея. Например, если одна ячейка имеет максимальное напряжение 1 В и максимальный ток 1 А, то 10 ячеек последовательно имеют максимальное напряжение 10 В, но они по-прежнему имеют максимальный ток 1 А, что дает общую мощность 10 В * 1 А = 10 Вт. При последовательном соединении система батарей сталкивается с проблемой контроля напряжения. Контроль напряжения может выполняться на последовательно соединенных аккумуляторных батареях для снижения затрат, но при этом трудно обнаружить повреждение или ухудшение емкости отдельных ячеек.
С другой стороны, параллельные батареи допускают стекирование тока, что означает, что напряжение параллельной батареи равно напряжению отдельной ячейки, а ток системы равен току отдельной ячейки, умноженному на количество ячеек в параллельном соединении. Например, если используется одна и та же батарея 1 В, 1 А, две батареи можно соединить параллельно, что сократит ток вдвое, а затем можно соединить последовательно 10 пар параллельных батарей для достижения 10 В при напряжении 1 В и токе 1 А, но это более распространено в параллельной конфигурации.
Эта разница между последовательными и параллельными методами соединения батарей важна при рассмотрении гарантий емкости батарей или гарантийных политик. Следующие факторы спускаются по иерархии и в конечном итоге влияют на срок службы батарей:особенности рынка ➜ поведение при зарядке/разрядке ➜ системные ограничения ➜ последовательная и параллельная архитектура батарей.Таким образом, паспортная емкость батареи не является показателем того, что в системе хранения батареи может иметь место избыточное наращивание. Наличие избыточного наращивания важно для гарантии на батарею, поскольку оно определяет ток и температуру батареи (температуру пребывания ячейки в диапазоне SOC), в то время как ежедневная эксплуатация будет определять срок службы батареи.
Тестирование системы является дополнением к тестированию аккумуляторных элементов и часто более применимо к требованиям проекта, демонстрирующим правильную работу аккумуляторной системы.
Для выполнения контракта производители аккумуляторных батарей обычно разрабатывают протоколы заводских или полевых испытаний на ввод в эксплуатацию для проверки функциональности системы и подсистемы, но могут не учитывать риск превышения производительности аккумуляторной системы над сроком службы батареи. Распространенной темой обсуждения полевых испытаний являются условия испытаний емкости и их соответствие применению аккумуляторной системы.
Важность тестирования аккумуляторов
После того, как DNV GL протестирует аккумулятор, данные включаются в ежегодную оценочную карту производительности аккумулятора, которая предоставляет независимые данные для покупателей аккумуляторных систем. Оценочная карта показывает, как аккумулятор реагирует на четыре условия применения: температуру, ток, среднее состояние заряда (SOC) и колебания среднего состояния заряда (SOC).
Тест сравнивает производительность батареи с ее последовательно-параллельной конфигурацией, системными ограничениями, рыночным поведением зарядки/разрядки и рыночной функциональностью. Эта уникальная услуга независимо проверяет, что производители батарей несут ответственность и правильно оценивают свои гарантии, чтобы владельцы систем батарей могли провести обоснованную оценку своей подверженности техническому риску.
Выбор поставщика оборудования для хранения энергии
Для того чтобы реализовать концепцию хранения аккумуляторных батарей,Выбор поставщика имеет решающее значение– поэтому работа с проверенными техническими экспертами, которые понимают все аспекты проблем и возможностей масштаба коммунального предприятия, является лучшим рецептом для успеха проекта. Выбор поставщика системы хранения аккумуляторных батарей должен гарантировать, что система соответствует международным стандартам сертификации. Например, системы хранения аккумуляторных батарей были протестированы в соответствии с UL9450A, и отчеты об испытаниях доступны для просмотра. Любые другие требования, специфичные для местоположения, такие как дополнительное обнаружение и защита от пожара или вентиляция, могут не быть включены в базовый продукт производителя и должны быть маркированы как обязательное дополнение.
Подводя итог, можно сказать, что устройства хранения энергии в масштабах коммунальных служб могут использоваться для хранения электроэнергии и поддержки точек нагрузки, пикового спроса и прерывистых решений питания. Эти системы используются во многих областях, где системы на ископаемом топливе и/или традиционные обновления считаются неэффективными, непрактичными или дорогостоящими. На успешное развитие таких проектов и их финансовую жизнеспособность могут влиять многие факторы.
Важно работать с надежным производителем аккумуляторных батарей.BSLBATT Energy — ведущий поставщик интеллектуальных решений для хранения энергии в аккумуляторах, проектирующий, производящий и поставляющий передовые инженерные решения для специализированных приложений. Видение компании направлено на помощь клиентам в решении уникальных энергетических проблем, которые влияют на их бизнес, а опыт BSLBATT позволяет предоставлять полностью индивидуальные решения для достижения целей клиентов.
Время публикации: 28-авг-2024