До 2024 року бурхливо зростаючий світовий ринок накопичення енергії призвів до поступового визнання критичної цінностісистеми накопичення енергії в акумуляторахна різних ринках, особливо на ринку сонячної енергії, який поступово став важливою частиною мережі. Через переривчастий характер сонячної енергії її постачання нестабільне, а системи акумуляторного накопичення енергії здатні забезпечувати регулювання частоти, тим самим ефективно балансуючи роботу мережі. У майбутньому пристрої накопичення енергії відіграватимуть ще важливішу роль у забезпеченні пікової потужності та відтермінуванні необхідності дорогих інвестицій у розподільчі, передавальні та генеруючі потужності.
Вартість сонячних та акумуляторних систем накопичення енергії різко впала за останнє десятиліття. На багатьох ринках застосування відновлюваної енергії поступово підриває конкурентоспроможність традиційної викопної та ядерної енергетики. Хоча колись вважалося, що виробництво відновлюваної енергії є занадто дорогим, сьогодні вартість деяких викопних джерел енергії набагато вища, ніж вартість виробництва відновлюваної енергії.
Крім того,Поєднання сонячної енергії та накопичувачів енергії може забезпечити енергією мережу, замінюючи роль електростанцій, що працюють на природному газі. Завдяки значному зниженню інвестиційних витрат на сонячні електростанції та відсутності витрат на паливо протягом їхнього життєвого циклу, таке поєднання вже забезпечує енергію за нижчою ціною, ніж традиційні джерела енергії. Коли сонячні електростанції поєднуються з системами акумуляторного зберігання енергії, їхню енергію можна використовувати протягом певних періодів часу, а швидкий час реакції акумуляторів дозволяє їхнім проектам гнучко реагувати на потреби як ринку потужності, так і ринку допоміжних послуг.
Наразі,Літій-іонні акумулятори на основі технології літій-залізофосфату (LiFePO4) домінують на ринку накопичення енергії.Ці батареї широко використовуються завдяки високій безпеці, тривалому терміну служби та стабільним тепловим характеристикам. Хоча щільність енергіїлітій-залізо-фосфатні батареїдещо нижча, ніж у інших типів літієвих акумуляторів, вони все ж досягли значного прогресу завдяки оптимізації виробничих процесів, підвищенню ефективності виробництва та зниженню витрат. Очікується, що до 2030 року ціна на літій-залізофосфатні акумулятори ще більше знизиться, тоді як їхня конкурентоспроможність на ринку накопичувачів енергії продовжуватиме зростати.
Зі стрімким зростанням попиту на електромобілі,система накопичення енергії в житлових приміщеннях, Система накопичення енергії C&Iта великомасштабних систем накопичення енергії, переваги Li-FePO4 акумуляторів з точки зору вартості, терміну служби та безпеки роблять їх надійним варіантом. Хоча цільові показники щільності енергії можуть бути не такими значними, як у інших хімічних акумуляторів, їхні переваги в безпеці та довговічності дають їм місце в сценаріях застосування, які вимагають довгострокової надійності.
Фактори, які слід враховувати під час розгортання обладнання для зберігання енергії в акумуляторах
Під час розгортання обладнання для накопичення енергії слід враховувати багато факторів. Потужність та тривалість роботи системи накопичення енергії в акумуляторах залежать від її призначення в проекті. Мета проекту визначається його економічною цінністю. Її економічна цінність залежить від ринку, на якому бере участь система накопичення енергії. Цей ринок зрештою визначає, як акумулятор розподілятиме енергію, заряджатиметься чи розряджатиметься, і як довго він прослужить. Таким чином, потужність та тривалість роботи акумулятора визначають не лише інвестиційну вартість системи накопичення енергії, але й термін служби.
Процес заряджання та розряджання системи накопичення енергії акумулятора буде прибутковим на деяких ринках. В інших випадках потрібна лише вартість заряджання, а вартість заряджання – це вартість ведення бізнесу зі зберігання енергії. Обсяг та швидкість заряджання не збігаються з обсягом розряджання.
Наприклад, в установках сонячної енергії та акумуляторного накопичення енергії мережевого масштабу або в клієнтських системах накопичення енергії, що використовують сонячну енергію, система акумуляторного накопичення використовує енергію від сонячної генеруючої установки, щоб претендувати на інвестиційні податкові пільги (ITC). Наприклад, існують нюанси в концепції оплати за сплату для систем накопичення енергії в регіональних організаціях передачі (RTO). У прикладі інвестиційної податкової пільги (ITC) система акумуляторного накопичення збільшує вартість власного капіталу проекту, тим самим збільшуючи внутрішню норму прибутку власника. У прикладі PJM система акумуляторного накопичення оплачує заряджання та розряджання, тому її компенсація окупності пропорційна її електричній пропускній здатності.
Здається нелогічним твердження, що потужність та тривалість роботи акумулятора визначають його термін служби. Ряд факторів, таких як потужність, тривалість та термін служби, відрізняють технології зберігання енергії в акумуляторах від інших енергетичних технологій. В основі системи зберігання енергії в акумуляторах лежить акумулятор. Як і в випадку з сонячними елементами, їхні матеріали з часом деградують, знижуючи продуктивність. Сонячні елементи втрачають вихідну потужність та ефективність, тоді як деградація акумулятора призводить до втрати ємності зберігання енергії.У той час як сонячні системи можуть прослужити 20-25 років, системи акумуляторного зберігання енергії зазвичай служать лише 10-15 років.
Для будь-якого проекту слід враховувати заміну та витрати на заміну. Потенціал заміни залежить від пропускної здатності проекту та умов, пов'язаних з його експлуатацією.
Чотири основні фактори, що призводять до зниження продуктивності акумулятора?
- Робоча температура акумулятора
- Струм акумулятора
- Середній стан заряду акумулятора (SOC)
- «Коливання» середнього стану заряду акумулятора (SOC), тобто інтервал середнього стану заряду акумулятора (SOC), у якому акумулятор перебуває більшу частину часу. Третій і четвертий фактори пов'язані між собою.
У проекті є дві стратегії управління часом роботи батареї.Перша стратегія полягає у зменшенні розміру акумулятора, якщо проект підтримується доходами, та у зменшенні запланованих майбутніх витрат на заміну. На багатьох ринках заплановані доходи можуть покрити майбутні витрати на заміну. Загалом, майбутнє зниження вартості компонентів необхідно враховувати при оцінці майбутніх витрат на заміну, що відповідає ринковому досвіду за останні 10 років. Друга стратегія полягає у збільшенні розміру акумулятора, щоб мінімізувати його загальний струм (або C-коефіцієнт, який просто визначається як заряджання або розряджання за годину) шляхом впровадження паралельних елементів. Нижчі струми заряджання та розряджання, як правило, призводять до нижчих температур, оскільки акумулятор генерує тепло під час заряджання та розряджання. Якщо в системі зберігання акумулятора є надлишок енергії та використовується менше енергії, кількість заряджання та розряджання акумулятора зменшиться, а термін його служби подовжиться.
Заряд/розряд акумулятора – ключовий термін.Автомобільна промисловість зазвичай використовує «цикли» як міру терміну служби акумулятора. У стаціонарних системах зберігання енергії акумулятори частіше за все частково циклічно розряджаються, тобто вони можуть бути частково заряджені або частково розряджені, причому кожного заряду та розряду недостатньо.
Доступна енергія батареї.Системи накопичення енергії можуть циклічно розряджатися рідше одного разу на день і, залежно від ринкового застосування, можуть перевищувати цей показник. Тому персонал повинен визначати термін служби акумулятора, оцінюючи його пропускну здатність.
Термін служби та перевірка пристроїв накопичення енергії
Тестування пристроїв накопичення енергії складається з двох основних напрямків.По-перше, тестування акумуляторних елементів має вирішальне значення для оцінки терміну служби системи накопичення енергії в акумуляторах.Тестування акумуляторних елементів виявляє їх сильні та слабкі сторони та допомагає операторам зрозуміти, як акумулятори слід інтегрувати в систему накопичення енергії та чи є ця інтеграція доцільною.
Послідовне та паралельне з'єднання елементів акумулятора допомагає зрозуміти, як працює система акумуляторів та як вона влаштована.Послідовно з'єднані елементи акумулятора дозволяють накладати напруги акумуляторів, що означає, що системна напруга акумуляторної системи з кількома послідовно з'єднаними елементами акумулятора дорівнює напрузі окремого елемента акумулятора, помноженій на кількість елементів. Послідовно з'єднані архітектури акумуляторів пропонують економічні переваги, але також мають деякі недоліки. Коли акумулятори з'єднані послідовно, окремі елементи споживають той самий струм, що й акумуляторний блок. Наприклад, якщо один елемент має максимальну напругу 1 В і максимальний струм 1 А, то 10 елементів послідовно матимуть максимальну напругу 10 В, але вони все ще мають максимальний струм 1 А, що дає загальну потужність 10 В * 1 А = 10 Вт. При послідовному з'єднанні акумуляторна система стикається з проблемою контролю напруги. Моніторинг напруги можна виконувати на послідовно з'єднаних акумуляторних блоках для зменшення витрат, але важко виявити пошкодження або зниження ємності окремих елементів.
З іншого боку, паралельні батареї дозволяють нарощування струмів, що означає, що напруга паралельного акумуляторного блоку дорівнює напрузі окремого елемента, а струм системи дорівнює струму окремого елемента, помноженому на кількість елементів, з'єднаних паралельно. Наприклад, якщо використовується та сама батарея 1 В, 1 А, дві батареї можна з'єднати паралельно, що зменшить струм вдвічі, а потім 10 пар паралельних батарей можна з'єднати послідовно, щоб досягти 10 В при напрузі 1 В та струмі 1 А, але це частіше трапляється в паралельній конфігурації.
Ця різниця між послідовним та паралельним методами підключення акумуляторів є важливою при розгляді гарантій ємності акумуляторів або гарантійних політик. Наступні фактори проходять через ієрархію та зрештою впливають на термін служби акумулятора:ринкові особливості ➜ поведінка заряджання/розряджання ➜ системні обмеження ➜ послідовна та паралельна архітектура акумуляторів.Таким чином, ємність акумулятора, зазначена на заводській табличці, не є ознакою того, що в системі зберігання акумуляторів може бути надмірний заряд. Наявність надмірного заряду важлива для гарантії на акумулятор, оскільки вона визначає струм і температуру акумулятора (температуру перебування елементів у діапазоні заряду), тоді як щоденна експлуатація визначатиме термін служби акумулятора.
Системне тестування є доповненням до тестування акумуляторних елементів і часто більше застосовується до вимог проекту, що демонструють належну роботу акумуляторної системи.
Для виконання контракту виробники акумуляторних батарей зазвичай розробляють протоколи заводських або польових випробувань для перевірки функціональності системи та підсистеми, але можуть не враховувати ризик перевищення терміну служби акумуляторної системи продуктивністю батареї. Загальною темою обговорення польових випробувань є умови випробування ємності та їх відповідність застосуванню акумуляторної системи.
Важливість тестування акумуляторів
Після того, як DNV GL проведе випробування акумулятора, дані враховуються в щорічній таблиці оцінки продуктивності акумулятора, яка надає незалежні дані для покупців акумуляторних систем. Таблиця оцінки показує, як акумулятор реагує на чотири умови застосування: температуру, струм, середній стан заряду (SOC) та коливання середнього стану заряду (SOC).
Тест порівнює продуктивність акумулятора з його послідовно-паралельною конфігурацією, системними обмеженнями, поведінкою заряджання/розряджання на ринку та функціональністю на ринку. Ця унікальна послуга незалежно перевіряє, чи виробники акумуляторів відповідально ставляться до своїх гарантій та правильно оцінюють свої гарантії, щоб власники акумуляторних систем могли зробити обґрунтовану оцінку свого впливу технічних ризиків.
Вибір постачальника обладнання для зберігання енергії
Щоб реалізувати бачення акумуляторного накопичення енергії,вибір постачальника має вирішальне значення– тому найкращим рецептом успіху проекту є співпраця з перевіреними технічними експертами, які розуміють усі аспекти викликів та можливостей комунального господарства. Вибір постачальника системи акумуляторного зберігання енергії повинен гарантувати, що система відповідає міжнародним стандартам сертифікації. Наприклад, системи акумуляторного зберігання енергії були випробувані відповідно до UL9450A, і звіти про випробування доступні для ознайомлення. Будь-які інші вимоги до певного місця розташування, такі як додаткове виявлення та захист від пожежі або вентиляція, можуть не бути включені до базового продукту виробника та повинні бути позначені як обов'язкове додаткове обладнання.
Підсумовуючи, пристрої накопичення енергії комунального масштабу можуть використовуватися для забезпечення накопичення електроенергії та підтримки рішень для точкового навантаження, пікового попиту та періодичного живлення. Ці системи використовуються в багатьох сферах, де системи викопного палива та/або традиційна модернізація вважаються неефективними, непрактичними або дорогими. Багато факторів можуть вплинути на успішний розвиток таких проектів та їхню фінансову життєздатність.
Важливо співпрацювати з надійним виробником акумуляторних батарей.BSLBATT Energy — провідний постачальник інтелектуальних рішень для акумуляторних накопичувачів енергії, який проектує, виробляє та постачає передові інженерні рішення для спеціалізованих застосувань. Бачення компанії зосереджене на допомозі клієнтам у вирішенні унікальних енергетичних проблем, що впливають на їхній бізнес, а досвід BSLBATT може забезпечити повністю індивідуальні рішення для досягнення цілей клієнтів.
Час публікації: 28 серпня 2024 р.