คุณควรทราบอะไรบ้างเมื่อเลือกอุปกรณ์กักเก็บพลังงานแบตเตอรี่?

ภายในปี 2024 ตลาดการจัดเก็บพลังงานระดับโลกที่เติบโตอย่างรวดเร็วส่งผลให้มีการรับรู้ถึงคุณค่าสำคัญของระบบกักเก็บพลังงานแบตเตอรี่ในตลาดต่างๆ โดยเฉพาะในตลาดพลังงานแสงอาทิตย์ ซึ่งค่อยๆ กลายมาเป็นส่วนสำคัญของระบบส่งไฟฟ้า เนื่องจากพลังงานแสงอาทิตย์มีการทำงานไม่ต่อเนื่อง ทำให้การจ่ายไฟไม่เสถียร และระบบกักเก็บพลังงานด้วยแบตเตอรี่จึงสามารถควบคุมความถี่ได้ จึงช่วยปรับสมดุลการทำงานของระบบส่งไฟฟ้าได้อย่างมีประสิทธิภาพ ในอนาคต อุปกรณ์กักเก็บพลังงานจะมีบทบาทสำคัญยิ่งขึ้นในการให้กำลังการผลิตสูงสุดและชะลอความจำเป็นในการลงทุนด้านระบบจำหน่าย ระบบส่ง และระบบผลิตไฟฟ้าที่มีต้นทุนสูง

ต้นทุนของระบบกักเก็บพลังงานจากแสงอาทิตย์และแบตเตอรี่ลดลงอย่างมากในช่วงทศวรรษที่ผ่านมา ในหลายตลาด การใช้พลังงานหมุนเวียนกำลังทำลายความสามารถในการแข่งขันของการผลิตพลังงานฟอสซิลและนิวเคลียร์แบบดั้งเดิมลงเรื่อยๆ ในขณะที่ครั้งหนึ่งเคยเชื่อกันอย่างกว้างขวางว่าการผลิตพลังงานหมุนเวียนมีต้นทุนสูงเกินไป แต่ปัจจุบัน ต้นทุนของแหล่งพลังงานฟอสซิลบางแหล่งสูงกว่าต้นทุนการผลิตพลังงานหมุนเวียนมาก

นอกจากนี้,การผสมผสานระหว่างพลังงานแสงอาทิตย์และระบบกักเก็บพลังงานสามารถจ่ายพลังงานให้กับระบบกริดได้ทดแทนบทบาทของโรงไฟฟ้าที่ใช้ก๊าซธรรมชาติ โดยที่ต้นทุนการลงทุนสำหรับโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ลดลงอย่างมากและไม่ต้องเสียค่าใช้จ่ายด้านเชื้อเพลิงตลอดอายุการใช้งาน การผสมผสานนี้จึงให้พลังงานในต้นทุนที่ต่ำกว่าแหล่งพลังงานแบบดั้งเดิม เมื่อรวมโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์เข้ากับระบบกักเก็บแบตเตอรี่ ก็จะสามารถใช้พลังงานได้ในช่วงเวลาที่กำหนด และเวลาในการตอบสนองที่รวดเร็วของแบตเตอรี่ทำให้โครงการต่างๆ ตอบสนองต่อความต้องการของทั้งตลาดกำลังการผลิตและตลาดบริการเสริมได้อย่างยืดหยุ่น

ตอนนี้,แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่ใช้เทคโนโลยีลิเธียมไออนฟอสเฟต (LiFePO4) ครองตลาดการจัดเก็บพลังงานแบตเตอรี่เหล่านี้ใช้กันอย่างแพร่หลายเนื่องจากมีความปลอดภัยสูง อายุการใช้งานยาวนาน และประสิทธิภาพความร้อนที่เสถียร แม้ว่าความหนาแน่นของพลังงานของแบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟตต่ำกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมประเภทอื่นเล็กน้อย แต่ยังคงมีความคืบหน้าอย่างมากในการปรับปรุงกระบวนการผลิต ปรับปรุงประสิทธิภาพการผลิต และลดต้นทุน คาดว่าภายในปี 2030 ราคาของแบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟตจะลดลงอีก ในขณะที่ความสามารถในการแข่งขันในตลาดการจัดเก็บพลังงานจะเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง

ด้วยความต้องการรถยนต์ไฟฟ้าที่เติบโตอย่างรวดเร็วระบบกักเก็บพลังงานที่อยู่อาศัย, ระบบจัดเก็บพลังงาน C&Iและระบบกักเก็บพลังงานขนาดใหญ่ ข้อดีของแบตเตอรี่ Li-FePO4 ในแง่ของต้นทุน อายุการใช้งาน และความปลอดภัยทำให้แบตเตอรี่ชนิดนี้เป็นตัวเลือกที่เชื่อถือได้ แม้ว่าเป้าหมายความหนาแน่นของพลังงานอาจไม่สำคัญเท่ากับแบตเตอรี่เคมีชนิดอื่น แต่ข้อดีในด้านความปลอดภัยและอายุการใช้งานทำให้แบตเตอรี่ชนิดนี้เหมาะสำหรับการใช้งานที่ต้องเชื่อถือได้ในระยะยาว

ปัจจัยที่ต้องพิจารณาเมื่อติดตั้งอุปกรณ์จัดเก็บพลังงานแบตเตอรี่

มีปัจจัยหลายประการที่ต้องพิจารณาเมื่อจะติดตั้งอุปกรณ์จัดเก็บพลังงาน พลังงานและระยะเวลาใช้งานของระบบจัดเก็บพลังงานด้วยแบตเตอรี่ขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์ของโครงการ วัตถุประสงค์ของโครงการนั้นกำหนดโดยมูลค่าทางเศรษฐกิจ มูลค่าทางเศรษฐกิจขึ้นอยู่กับตลาดที่ระบบจัดเก็บพลังงานเข้าร่วม ตลาดนี้จะกำหนดในที่สุดว่าแบตเตอรี่จะจ่ายพลังงาน ชาร์จหรือคายประจุอย่างไร และจะใช้งานได้นานเพียงใด ดังนั้น พลังงานและระยะเวลาใช้งานของแบตเตอรี่จึงไม่เพียงแต่กำหนดต้นทุนการลงทุนของระบบจัดเก็บพลังงานเท่านั้น แต่ยังรวมถึงอายุการใช้งานด้วย

กระบวนการชาร์จและปล่อยพลังงานจากระบบกักเก็บพลังงานแบตเตอรี่จะทำกำไรได้ในบางตลาด ในกรณีอื่นๆ จำเป็นต้องมีเพียงค่าใช้จ่ายในการชาร์จเท่านั้น และค่าใช้จ่ายในการชาร์จก็คือค่าใช้จ่ายในการดำเนินธุรกิจกักเก็บพลังงาน ปริมาณและอัตราการชาร์จไม่เหมือนกับปริมาณการปล่อยพลังงาน

ตัวอย่างเช่น ในการติดตั้งระบบกักเก็บพลังงานจากพลังงานแสงอาทิตย์และแบตเตอรี่ในระดับกริด หรือในแอปพลิเคชันระบบกักเก็บพลังงานด้านไคลเอนต์ที่ใช้พลังงานแสงอาทิตย์ ระบบกักเก็บพลังงานจากแบตเตอรี่จะใช้พลังงานจากโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์เพื่อให้มีสิทธิ์ได้รับเครดิตภาษีการลงทุน (ITC) ตัวอย่างเช่น แนวคิดการจ่ายเงินเพื่อชาร์จสำหรับระบบกักเก็บพลังงานในองค์กรส่งไฟฟ้าระดับภูมิภาค (RTO) มีความแตกต่างเล็กน้อย ในตัวอย่างเครดิตภาษีการลงทุน (ITC) ระบบกักเก็บพลังงานจากแบตเตอรี่จะเพิ่มมูลค่าของส่วนทุนของโครงการ จึงทำให้อัตราผลตอบแทนภายในของเจ้าของเพิ่มขึ้น ในตัวอย่าง PJM ระบบกักเก็บพลังงานจากแบตเตอรี่จะจ่ายค่าชาร์จและปล่อยประจุ ดังนั้นผลตอบแทนคืนทุนจึงเป็นสัดส่วนกับปริมาณไฟฟ้าที่ไหลผ่าน

ดูเหมือนจะขัดกับสามัญสำนึกที่จะกล่าวว่าพลังงานและระยะเวลาใช้งานของแบตเตอรี่จะกำหนดอายุการใช้งานของแบตเตอรี่ ปัจจัยหลายประการ เช่น พลังงาน ระยะเวลาใช้งาน และอายุการใช้งานทำให้เทคโนโลยีการกักเก็บแบตเตอรี่แตกต่างจากเทคโนโลยีพลังงานอื่น ๆ หัวใจสำคัญของระบบการกักเก็บพลังงานด้วยแบตเตอรี่คือแบตเตอรี่ เช่นเดียวกับเซลล์แสงอาทิตย์ วัสดุของเซลล์แสงอาทิตย์จะเสื่อมสภาพลงตามกาลเวลา ทำให้ประสิทธิภาพการทำงานลดลง เซลล์แสงอาทิตย์สูญเสียกำลังไฟฟ้าและประสิทธิภาพการทำงาน ในขณะที่การเสื่อมสภาพของแบตเตอรี่ส่งผลให้สูญเสียความจุในการกักเก็บพลังงานแม้ว่าระบบพลังงานแสงอาทิตย์จะมีอายุการใช้งาน 20-25 ปี แต่ระบบกักเก็บแบตเตอรี่โดยทั่วไปจะมีอายุการใช้งานเพียง 10-15 ปีเท่านั้น

ควรพิจารณาต้นทุนการเปลี่ยนทดแทนสำหรับโครงการใดๆ ศักยภาพในการเปลี่ยนทดแทนขึ้นอยู่กับปริมาณงานของโครงการและเงื่อนไขที่เกี่ยวข้องกับการดำเนินการ

ปัจจัยหลักสี่ประการที่ทำให้ประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ลดลง ได้แก่?

• อุณหภูมิการทำงานของแบตเตอรี่
• กระแสไฟแบตเตอรี่
• ค่าเฉลี่ยสถานะการชาร์จแบตเตอรี (SOC)
• 'การแกว่ง' ของสถานะการชาร์จเฉลี่ยของแบตเตอรี่ (SOC) หรือช่วงเวลาของสถานะการชาร์จเฉลี่ยของแบตเตอรี่ (SOC) ที่แบตเตอรี่อยู่ในเวลาส่วนใหญ่ ปัจจัยที่สามและสี่มีความเกี่ยวข้องกัน

มีสองกลยุทธ์ในการจัดการอายุแบตเตอรี่ในโครงการกลยุทธ์แรกคือการลดขนาดของแบตเตอรี่หากโครงการได้รับการสนับสนุนจากรายได้และลดต้นทุนการเปลี่ยนแบตเตอรี่ในอนาคตที่วางแผนไว้ ในหลายตลาด รายได้ที่วางแผนไว้สามารถรองรับต้นทุนการเปลี่ยนแบตเตอรี่ในอนาคตได้ โดยทั่วไป จำเป็นต้องพิจารณาการลดต้นทุนในอนาคตของส่วนประกอบเมื่อประเมินต้นทุนการเปลี่ยนแบตเตอรี่ในอนาคต ซึ่งสอดคล้องกับประสบการณ์ในตลาดในช่วง 10 ปีที่ผ่านมา กลยุทธ์ที่สองคือการเพิ่มขนาดของแบตเตอรี่เพื่อลดกระแสไฟทั้งหมด (หรืออัตรา C ซึ่งกำหนดอย่างง่าย ๆ ว่าเป็นการชาร์จหรือการคายประจุต่อชั่วโมง) โดยการใช้เซลล์ขนาน กระแสไฟในการชาร์จและการคายประจุที่ต่ำลงมักจะทำให้เกิดอุณหภูมิที่ต่ำลงเนื่องจากแบตเตอรี่สร้างความร้อนในระหว่างการชาร์จและการคายประจุ หากมีพลังงานส่วนเกินในระบบจัดเก็บแบตเตอรี่และใช้พลังงานน้อยลง ปริมาณการชาร์จและการคายประจุของแบตเตอรี่จะลดลงและอายุการใช้งานจะยาวนานขึ้น

การชาร์จ/ปล่อยแบตเตอรี่เป็นคำหลักโดยทั่วไปอุตสาหกรรมยานยนต์จะใช้ "รอบการทำงาน" เป็นตัววัดอายุแบตเตอรี่ ในการใช้งานระบบกักเก็บพลังงานแบบคงที่ แบตเตอรี่มักจะถูกหมุนเวียนบางส่วน ซึ่งหมายความว่าแบตเตอรี่อาจถูกชาร์จหรือปล่อยประจุบางส่วน โดยการชาร์จและปล่อยประจุแต่ละครั้งจะไม่เพียงพอ

พลังงานแบตเตอรี่ที่มีอยู่การใช้งานระบบกักเก็บพลังงานอาจมีรอบการทำงานน้อยกว่าหนึ่งครั้งต่อวัน และอาจเกินค่าเมตริกนี้ ขึ้นอยู่กับการใช้งานในตลาด ดังนั้น เจ้าหน้าที่ควรพิจารณาอายุการใช้งานแบตเตอรี่โดยการประเมินปริมาณงานของแบตเตอรี่

อายุการใช้งานและการตรวจสอบอุปกรณ์กักเก็บพลังงาน

การทดสอบอุปกรณ์กักเก็บพลังงานประกอบด้วยสองด้านหลักประการแรก การทดสอบเซลล์แบตเตอรี่เป็นสิ่งสำคัญในการประเมินอายุการใช้งานของระบบกักเก็บพลังงานแบตเตอรี่การทดสอบเซลล์แบตเตอรี่เผยให้เห็นจุดแข็งและจุดอ่อนของเซลล์แบตเตอรี่ และช่วยให้ผู้ปฏิบัติงานเข้าใจว่าควรจะรวมแบตเตอรี่เข้ากับระบบกักเก็บพลังงานอย่างไร และการผสานรวมนี้เหมาะสมหรือไม่

การกำหนดค่าเซลล์แบตเตอรี่แบบอนุกรมและขนานช่วยให้เข้าใจวิธีการทำงานของระบบแบตเตอรี่และการออกแบบเซลล์แบตเตอรี่ที่เชื่อมต่อแบบอนุกรมช่วยให้สามารถซ้อนแรงดันไฟของแบตเตอรี่ได้ ซึ่งหมายความว่าแรงดันไฟของระบบแบตเตอรี่ที่มีเซลล์แบตเตอรี่ที่เชื่อมต่อแบบอนุกรมหลายเซลล์จะเท่ากับแรงดันไฟของเซลล์แบตเตอรี่แต่ละเซลล์คูณด้วยจำนวนเซลล์ สถาปัตยกรรมแบตเตอรี่ที่เชื่อมต่อแบบอนุกรมมีข้อได้เปรียบด้านต้นทุน แต่ก็มีข้อเสียเช่นกัน เมื่อเชื่อมต่อแบตเตอรี่แบบอนุกรม เซลล์แต่ละเซลล์จะดึงกระแสเท่ากับชุดแบตเตอรี่ ตัวอย่างเช่น หากเซลล์หนึ่งมีแรงดันไฟสูงสุด 1V และกระแสไฟสูงสุด 1A เซลล์ที่เชื่อมต่อแบบอนุกรม 10 เซลล์จะมีแรงดันไฟสูงสุด 10V แต่ยังคงมีกระแสไฟสูงสุด 1A ทำให้มีกำลังไฟฟ้ารวม 10V * 1A = 10W เมื่อเชื่อมต่อแบบอนุกรม ระบบแบตเตอรี่จะเผชิญกับความท้าทายในการตรวจสอบแรงดันไฟ การตรวจสอบแรงดันไฟสามารถทำได้กับชุดแบตเตอรี่ที่เชื่อมต่อแบบอนุกรมเพื่อลดต้นทุน แต่การตรวจจับความเสียหายหรือการเสื่อมสภาพของความจุของเซลล์แต่ละเซลล์นั้นทำได้ยาก

ในทางกลับกัน แบตเตอรี่แบบขนานช่วยให้สามารถเรียงกระแสได้ ซึ่งหมายความว่าแรงดันไฟฟ้าของชุดแบตเตอรี่แบบขนานจะเท่ากับแรงดันไฟฟ้าของเซลล์แต่ละเซลล์ และกระแสไฟฟ้าของระบบจะเท่ากับกระแสไฟฟ้าของเซลล์แต่ละเซลล์คูณด้วยจำนวนเซลล์ที่ขนานกัน ตัวอย่างเช่น หากใช้แบตเตอรี่ 1V, 1A เดียวกัน ก็สามารถเชื่อมต่อแบตเตอรี่สองก้อนแบบขนานได้ ซึ่งจะลดกระแสไฟฟ้าลงครึ่งหนึ่ง จากนั้นจึงเชื่อมต่อแบตเตอรี่แบบขนาน 10 คู่แบบอนุกรมเพื่อให้ได้ 10V ที่แรงดันไฟฟ้า 1V และกระแสไฟฟ้า 1A แต่สิ่งนี้พบได้บ่อยกว่าในการกำหนดค่าแบบขนาน

ความแตกต่างระหว่างวิธีการเชื่อมต่อแบตเตอรี่แบบอนุกรมและแบบขนานนั้นมีความสำคัญเมื่อพิจารณาถึงการรับประกันความจุของแบตเตอรี่หรือเงื่อนไขการรับประกัน ปัจจัยต่อไปนี้จะไหลลงมาตามลำดับชั้นและส่งผลต่ออายุการใช้งานแบตเตอรี่ในที่สุด:คุณสมบัติตลาด ➜ พฤติกรรมการชาร์จ/การปล่อยประจุ ➜ ข้อจำกัดของระบบ ➜ ชุดแบตเตอรี่และสถาปัตยกรรมแบบขนานดังนั้น ความจุของแบตเตอรี่ที่ระบุบนป้ายชื่อจึงไม่ได้บ่งชี้ว่าอาจมีการสร้างเกินในระบบจัดเก็บแบตเตอรี่ การมีอยู่ของการสร้างเกินนั้นมีความสำคัญต่อการรับประกันแบตเตอรี่ เนื่องจากจะกำหนดกระแสไฟและอุณหภูมิของแบตเตอรี่ (อุณหภูมิขณะเซลล์ทำงานในช่วง SOC) ในขณะที่การทำงานประจำวันจะกำหนดอายุการใช้งานของแบตเตอรี่

การทดสอบระบบเป็นส่วนเสริมของการทดสอบเซลล์แบตเตอรี่ และมักจะใช้ได้กับข้อกำหนดของโครงการที่แสดงให้เห็นการทำงานที่ถูกต้องของระบบแบตเตอรี่

เพื่อให้เป็นไปตามสัญญา ผู้ผลิตแบตเตอรี่สำรองพลังงานมักจะพัฒนาโปรโตคอลการทดสอบการใช้งานในโรงงานหรือภาคสนามเพื่อตรวจสอบการทำงานของระบบและระบบย่อย แต่โปรโตคอลดังกล่าวอาจไม่ครอบคลุมถึงความเสี่ยงที่ประสิทธิภาพของระบบแบตเตอรี่จะเกินอายุแบตเตอรี่ การอภิปรายทั่วไปเกี่ยวกับการใช้งานในภาคสนามคือเงื่อนไขการทดสอบความจุและว่าเงื่อนไขเหล่านี้เกี่ยวข้องกับการใช้งานระบบแบตเตอรี่หรือไม่

ความสำคัญของการทดสอบแบตเตอรี่

หลังจากที่ DNV GL ทดสอบแบตเตอรี่แล้ว ข้อมูลดังกล่าวจะถูกนำไปรวมไว้ในตารางคะแนนประสิทธิภาพแบตเตอรี่ประจำปี ซึ่งให้ข้อมูลอิสระแก่ผู้ซื้อระบบแบตเตอรี่ ตารางคะแนนจะแสดงให้เห็นว่าแบตเตอรี่ตอบสนองต่อสภาวะการใช้งาน 4 ประการ ได้แก่ อุณหภูมิ กระแสไฟ สถานะการชาร์จเฉลี่ย (SOC) และความผันผวนของสถานะการชาร์จเฉลี่ย (SOC) อย่างไร

การทดสอบนี้จะเปรียบเทียบประสิทธิภาพของแบตเตอรี่กับการกำหนดค่าแบบอนุกรม-ขนาน ข้อจำกัดของระบบ พฤติกรรมการชาร์จ/ปล่อยประจุในตลาด และฟังก์ชันการทำงานในตลาด บริการพิเศษนี้จะตรวจยืนยันอย่างเป็นอิสระว่าผู้ผลิตแบตเตอรี่มีความรับผิดชอบและประเมินการรับประกันอย่างถูกต้อง เพื่อให้เจ้าของระบบแบตเตอรี่สามารถประเมินความเสี่ยงทางเทคนิคของตนได้อย่างมีข้อมูลเพียงพอ

การเลือกซัพพลายเออร์อุปกรณ์จัดเก็บพลังงาน

เพื่อให้บรรลุวิสัยทัศน์การจัดเก็บแบตเตอรี่การเลือกซัพพลายเออร์เป็นสิ่งสำคัญดังนั้นการทำงานร่วมกับผู้เชี่ยวชาญทางเทคนิคที่เชื่อถือได้ซึ่งเข้าใจทุกแง่มุมของความท้าทายและโอกาสในระดับยูทิลิตี้จึงเป็นสูตรที่ดีที่สุดสำหรับความสำเร็จของโครงการ การเลือกซัพพลายเออร์ระบบจัดเก็บแบตเตอรี่ควรตรวจสอบให้แน่ใจว่าระบบนั้นเป็นไปตามมาตรฐานการรับรองระดับสากล ตัวอย่างเช่น ระบบจัดเก็บแบตเตอรี่ได้รับการทดสอบตาม UL9450A และมีรายงานการทดสอบให้ตรวจสอบได้ ข้อกำหนดเฉพาะสถานที่อื่นๆ เช่น การตรวจจับและป้องกันอัคคีภัยเพิ่มเติมหรือการระบายอากาศ อาจไม่รวมอยู่ในผลิตภัณฑ์พื้นฐานของผู้ผลิตและจะต้องติดฉลากว่าเป็นอุปกรณ์เสริมที่จำเป็น

โดยสรุป อุปกรณ์กักเก็บพลังงานในระดับสาธารณูปโภคสามารถใช้เพื่อกักเก็บพลังงานไฟฟ้าและรองรับจุดโหลด ความต้องการสูงสุด และโซลูชันพลังงานที่ไม่ต่อเนื่อง ระบบเหล่านี้ใช้ในหลายพื้นที่ที่ระบบเชื้อเพลิงฟอสซิลและ/หรือการอัปเกรดแบบดั้งเดิมถือว่าไม่มีประสิทธิภาพ ไม่เหมาะสม หรือมีค่าใช้จ่ายสูง ปัจจัยหลายประการอาจส่งผลต่อการพัฒนาโครงการดังกล่าวให้ประสบความสำเร็จและความสามารถในการทำกำไรได้

การทำงานกับผู้ผลิตอุปกรณ์จัดเก็บแบตเตอรี่ที่เชื่อถือได้ถือเป็นสิ่งสำคัญBSLBATT Energy เป็นผู้ให้บริการโซลูชันการจัดเก็บแบตเตอรี่อัจฉริยะชั้นนำในตลาด โดยออกแบบ ผลิต และส่งมอบโซลูชันทางวิศวกรรมขั้นสูงสำหรับการใช้งานเฉพาะทาง วิสัยทัศน์ของบริษัทมุ่งเน้นไปที่การช่วยให้ลูกค้าแก้ไขปัญหาพลังงานเฉพาะทางที่ส่งผลต่อธุรกิจของพวกเขา และความเชี่ยวชาญของ BSLBATT สามารถมอบโซลูชันที่ปรับแต่งได้อย่างสมบูรณ์เพื่อตอบสนองวัตถุประสงค์ของลูกค้า