Đến năm 2024, thị trường lưu trữ năng lượng toàn cầu đang bùng nổ đã dẫn đến việc dần nhận ra giá trị quan trọng củahệ thống lưu trữ năng lượng pinở nhiều thị trường khác nhau, đặc biệt là thị trường năng lượng mặt trời, vốn đã dần trở thành một phần quan trọng của lưới điện. Do bản chất không liên tục của năng lượng mặt trời, nguồn cung cấp của nó không ổn định và các hệ thống lưu trữ năng lượng bằng pin có thể cung cấp khả năng điều chỉnh tần số, do đó cân bằng hiệu quả hoạt động của lưới điện. Trong tương lai, các thiết bị lưu trữ năng lượng sẽ đóng vai trò quan trọng hơn nữa trong việc cung cấp công suất đỉnh và trì hoãn nhu cầu đầu tư tốn kém vào các cơ sở phân phối, truyền tải và sản xuất.
Chi phí của các hệ thống lưu trữ năng lượng mặt trời và pin đã giảm đáng kể trong thập kỷ qua. Ở nhiều thị trường, các ứng dụng năng lượng tái tạo đang dần làm suy yếu khả năng cạnh tranh của thế hệ năng lượng hạt nhân và hóa thạch truyền thống. Trong khi trước đây người ta vẫn tin rằng thế hệ năng lượng tái tạo quá tốn kém, thì ngày nay chi phí của một số nguồn năng lượng hóa thạch cao hơn nhiều so với chi phí thế hệ năng lượng tái tạo.
Ngoài ra,sự kết hợp giữa năng lượng mặt trời + cơ sở lưu trữ có thể cung cấp điện cho lưới điện, thay thế vai trò của các nhà máy điện chạy bằng khí đốt tự nhiên. Với chi phí đầu tư cho các cơ sở điện mặt trời giảm đáng kể và không phát sinh chi phí nhiên liệu trong suốt vòng đời của chúng, sự kết hợp này đã cung cấp năng lượng với chi phí thấp hơn so với các nguồn năng lượng truyền thống. Khi các cơ sở điện mặt trời được kết hợp với hệ thống lưu trữ pin, điện của chúng có thể được sử dụng trong các khoảng thời gian cụ thể và thời gian phản hồi nhanh của pin cho phép các dự án của chúng phản ứng linh hoạt với nhu cầu của cả thị trường công suất và thị trường dịch vụ phụ trợ.
Hiện nay,Pin lithium-ion dựa trên công nghệ lithium sắt phosphate (LiFePO4) đang thống trị thị trường lưu trữ năng lượng.Những loại pin này được sử dụng rộng rãi do tính an toàn cao, tuổi thọ chu kỳ dài và hiệu suất nhiệt ổn định. Mặc dù mật độ năng lượng củapin lithium sắt phosphatethấp hơn một chút so với các loại pin lithium khác, chúng vẫn đạt được tiến bộ đáng kể bằng cách tối ưu hóa quy trình sản xuất, cải thiện hiệu quả sản xuất và giảm chi phí. Dự kiến đến năm 2030, giá pin lithium sắt phosphate sẽ tiếp tục giảm, trong khi khả năng cạnh tranh của chúng trên thị trường lưu trữ năng lượng sẽ tiếp tục tăng.
Với nhu cầu về xe điện tăng nhanh,hệ thống lưu trữ năng lượng dân dụng, Hệ thống tiết kiệm năng lượng C&Ivà các hệ thống lưu trữ năng lượng quy mô lớn, những ưu điểm của pin Li-FePO4 về chi phí, tuổi thọ và độ an toàn khiến chúng trở thành một lựa chọn đáng tin cậy. Mặc dù mục tiêu mật độ năng lượng của nó có thể không đáng kể như các loại pin hóa học khác, nhưng những ưu điểm về độ an toàn và tuổi thọ của nó giúp nó có một vị trí trong các tình huống ứng dụng đòi hỏi độ tin cậy lâu dài.
Các yếu tố cần xem xét khi triển khai thiết bị lưu trữ năng lượng pin
Có nhiều yếu tố cần cân nhắc khi triển khai thiết bị lưu trữ năng lượng. Công suất và thời gian hoạt động của hệ thống lưu trữ năng lượng pin phụ thuộc vào mục đích của nó trong dự án. Mục đích của dự án được xác định bởi giá trị kinh tế của nó. Giá trị kinh tế của nó phụ thuộc vào thị trường mà hệ thống lưu trữ năng lượng tham gia. Thị trường này cuối cùng quyết định cách pin sẽ phân phối năng lượng, sạc hoặc xả và thời gian sử dụng của pin. Vì vậy, công suất và thời gian hoạt động của pin không chỉ quyết định chi phí đầu tư của hệ thống lưu trữ năng lượng mà còn quyết định tuổi thọ hoạt động.
Quá trình sạc và xả hệ thống lưu trữ năng lượng pin sẽ có lợi nhuận ở một số thị trường. Trong những trường hợp khác, chỉ cần chi phí sạc và chi phí sạc là chi phí thực hiện hoạt động lưu trữ năng lượng. Lượng và tốc độ sạc không giống với lượng xả.
Ví dụ, trong các hệ thống lưu trữ năng lượng mặt trời + pin quy mô lưới điện hoặc trong các ứng dụng hệ thống lưu trữ phía khách hàng sử dụng năng lượng mặt trời, hệ thống lưu trữ pin sử dụng điện từ cơ sở phát điện mặt trời để đủ điều kiện được hưởng tín dụng thuế đầu tư (ITC). Ví dụ, có những sắc thái đối với khái niệm trả tiền để tính phí cho các hệ thống lưu trữ năng lượng trong các Tổ chức truyền tải khu vực (RTO). Trong ví dụ về tín dụng thuế đầu tư (ITC), hệ thống lưu trữ pin làm tăng giá trị vốn chủ sở hữu của dự án, do đó làm tăng tỷ lệ hoàn vốn nội bộ của chủ sở hữu. Trong ví dụ PJM, hệ thống lưu trữ pin trả tiền cho việc sạc và xả, do đó, khoản bồi thường hoàn vốn của nó tỷ lệ thuận với thông lượng điện của nó.
Có vẻ như trái ngược với trực giác khi nói rằng công suất và thời lượng của pin quyết định tuổi thọ của pin. Một số yếu tố như công suất, thời lượng và tuổi thọ làm cho công nghệ lưu trữ pin khác với các công nghệ năng lượng khác. Pin là trung tâm của hệ thống lưu trữ năng lượng pin. Giống như pin mặt trời, vật liệu của chúng bị xuống cấp theo thời gian, làm giảm hiệu suất. Pin mặt trời mất công suất đầu ra và hiệu quả, trong khi sự xuống cấp của pin dẫn đến mất khả năng lưu trữ năng lượng.Trong khi hệ thống năng lượng mặt trời có thể hoạt động trong 20-25 năm thì hệ thống lưu trữ pin thường chỉ hoạt động trong 10 đến 15 năm.
Cần cân nhắc đến chi phí thay thế và thay thế cho bất kỳ dự án nào. Khả năng thay thế phụ thuộc vào thông lượng của dự án và các điều kiện liên quan đến hoạt động của dự án.
Bốn yếu tố chính dẫn đến suy giảm hiệu suất pin là gì?
- Nhiệt độ hoạt động của pin
- Dòng điện pin
- Trạng thái sạc pin trung bình (SOC)
- 'Dao động' của trạng thái sạc pin trung bình (SOC), tức là khoảng thời gian của trạng thái sạc pin trung bình (SOC) mà pin ở trong hầu hết thời gian. Yếu tố thứ ba và thứ tư có liên quan.
Có hai chiến lược để quản lý tuổi thọ pin trong dự án.Chiến lược đầu tiên là giảm kích thước của pin nếu dự án được hỗ trợ bởi doanh thu và giảm chi phí thay thế trong tương lai theo kế hoạch. Ở nhiều thị trường, doanh thu theo kế hoạch có thể hỗ trợ chi phí thay thế trong tương lai. Nhìn chung, cần cân nhắc đến việc giảm chi phí trong tương lai đối với các thành phần khi ước tính chi phí thay thế trong tương lai, điều này phù hợp với kinh nghiệm của thị trường trong 10 năm qua. Chiến lược thứ hai là tăng kích thước của pin để giảm thiểu tổng dòng điện (hoặc tốc độ C, được định nghĩa đơn giản là sạc hoặc xả mỗi giờ) bằng cách triển khai các ô song song. Dòng điện sạc và xả thấp hơn có xu hướng tạo ra nhiệt độ thấp hơn vì pin tạo ra nhiệt trong quá trình sạc và xả. Nếu có năng lượng dư thừa trong hệ thống lưu trữ pin và sử dụng ít năng lượng hơn, lượng sạc và xả của pin sẽ giảm và kéo dài tuổi thọ của pin.
Sạc/xả pin là một thuật ngữ quan trọng.Ngành công nghiệp ô tô thường sử dụng 'chu kỳ' làm thước đo tuổi thọ pin. Trong các ứng dụng lưu trữ năng lượng cố định, pin có nhiều khả năng được tuần hoàn một phần, nghĩa là chúng có thể được sạc một phần hoặc xả một phần, với mỗi lần sạc và xả đều không đủ.
Năng lượng pin khả dụng.Các ứng dụng hệ thống lưu trữ năng lượng có thể chạy ít hơn một lần mỗi ngày và tùy thuộc vào ứng dụng thị trường, có thể vượt quá số liệu này. Do đó, nhân viên nên xác định tuổi thọ pin bằng cách đánh giá thông lượng pin.
Tuổi thọ và xác minh của thiết bị lưu trữ năng lượng
Kiểm tra thiết bị lưu trữ năng lượng bao gồm hai lĩnh vực chính.Đầu tiên, việc thử nghiệm cell pin rất quan trọng để đánh giá tuổi thọ của hệ thống lưu trữ năng lượng pin.Việc thử nghiệm cell pin cho thấy điểm mạnh và điểm yếu của cell pin và giúp người vận hành hiểu cách tích hợp pin vào hệ thống lưu trữ năng lượng và liệu việc tích hợp này có phù hợp hay không.
Cấu hình nối tiếp và song song của các cell pin giúp hiểu được cách thức hoạt động của hệ thống pin và cách thiết kế của nó.Các cell pin được kết nối nối tiếp cho phép xếp chồng các điện áp pin, nghĩa là điện áp hệ thống của hệ thống pin có nhiều cell pin được kết nối nối tiếp bằng điện áp của từng cell pin nhân với số lượng cell. Kiến trúc pin được kết nối nối tiếp mang lại lợi thế về chi phí, nhưng cũng có một số nhược điểm. Khi pin được kết nối nối tiếp, từng cell sẽ tiêu thụ cùng một dòng điện như bộ pin. Ví dụ, nếu một cell có điện áp tối đa là 1V và dòng điện tối đa là 1A, thì 10 cell nối tiếp có điện áp tối đa là 10V, nhưng chúng vẫn có dòng điện tối đa là 1A, với tổng công suất là 10V * 1A = 10W. Khi được kết nối nối tiếp, hệ thống pin phải đối mặt với thách thức là giám sát điện áp. Có thể thực hiện giám sát điện áp trên các bộ pin được kết nối nối tiếp để giảm chi phí, nhưng rất khó để phát hiện hư hỏng hoặc suy giảm dung lượng của từng cell.
Mặt khác, pin song song cho phép xếp chồng dòng điện, nghĩa là điện áp của cụm pin song song bằng với điện áp của từng cell và dòng điện của hệ thống bằng với dòng điện của từng cell nhân với số cell song song. Ví dụ, nếu sử dụng cùng một pin 1V, 1A, có thể kết nối hai pin song song, điều này sẽ cắt giảm một nửa dòng điện, sau đó có thể kết nối 10 cặp pin song song theo chuỗi để đạt được 10V ở điện áp 1V và dòng điện 1A, nhưng điều này phổ biến hơn trong cấu hình song song.
Sự khác biệt giữa phương pháp kết nối pin nối tiếp và song song này rất quan trọng khi xem xét các chính sách bảo hành hoặc đảm bảo dung lượng pin. Các yếu tố sau đây chảy xuống theo thứ bậc và cuối cùng ảnh hưởng đến tuổi thọ pin:tính năng thị trường ➜ hành vi sạc/xả ➜ hạn chế của hệ thống ➜ kiến trúc pin nối tiếp và song song.Do đó, dung lượng trên nhãn pin không phải là dấu hiệu cho thấy có thể có tình trạng tích tụ quá mức trong hệ thống lưu trữ pin. Sự hiện diện của tình trạng tích tụ quá mức rất quan trọng đối với chế độ bảo hành pin, vì nó quyết định dòng điện và nhiệt độ của pin (nhiệt độ lưu trú của cell trong phạm vi SOC), trong khi hoạt động hàng ngày sẽ quyết định tuổi thọ của pin.
Kiểm tra hệ thống là hoạt động bổ sung cho kiểm tra cell pin và thường áp dụng nhiều hơn cho các yêu cầu của dự án nhằm chứng minh hệ thống pin hoạt động bình thường.
Để thực hiện hợp đồng, các nhà sản xuất pin lưu trữ năng lượng thường phát triển các giao thức thử nghiệm đưa vào vận hành tại nhà máy hoặc tại hiện trường để xác minh chức năng của hệ thống và hệ thống con, nhưng có thể không giải quyết được rủi ro về hiệu suất của hệ thống pin vượt quá tuổi thọ pin. Một cuộc thảo luận phổ biến về việc đưa vào vận hành tại hiện trường là các điều kiện thử nghiệm dung lượng và liệu chúng có liên quan đến ứng dụng hệ thống pin hay không.
Tầm quan trọng của việc kiểm tra pin
Sau khi DNV GL thử nghiệm pin, dữ liệu được đưa vào bảng điểm hiệu suất pin hàng năm, cung cấp dữ liệu độc lập cho người mua hệ thống pin. Bảng điểm cho biết pin phản ứng như thế nào với bốn điều kiện ứng dụng: nhiệt độ, dòng điện, trạng thái sạc trung bình (SOC) và biến động trạng thái sạc trung bình (SOC).
Bài kiểm tra so sánh hiệu suất pin với cấu hình nối tiếp-song song, giới hạn hệ thống, hành vi sạc/xả trên thị trường và chức năng trên thị trường. Dịch vụ độc đáo này xác minh độc lập rằng các nhà sản xuất pin có trách nhiệm và đánh giá chính xác chế độ bảo hành của họ để chủ sở hữu hệ thống pin có thể đánh giá sáng suốt về mức độ rủi ro kỹ thuật của họ.
Lựa chọn nhà cung cấp thiết bị lưu trữ năng lượng
Để hiện thực hóa tầm nhìn về lưu trữ pin,việc lựa chọn nhà cung cấp là rất quan trọng– do đó, làm việc với các chuyên gia kỹ thuật đáng tin cậy, những người hiểu mọi khía cạnh của các thách thức và cơ hội ở quy mô tiện ích là công thức tốt nhất cho sự thành công của dự án. Việc lựa chọn nhà cung cấp hệ thống lưu trữ pin phải đảm bảo rằng hệ thống đáp ứng các tiêu chuẩn chứng nhận quốc tế. Ví dụ, hệ thống lưu trữ pin đã được thử nghiệm theo UL9450A và các báo cáo thử nghiệm có sẵn để xem xét. Bất kỳ yêu cầu cụ thể nào khác về vị trí, chẳng hạn như phát hiện và bảo vệ cháy hoặc thông gió bổ sung, có thể không được bao gồm trong sản phẩm cơ sở của nhà sản xuất và sẽ cần được dán nhãn là phần bổ sung bắt buộc.
Tóm lại, các thiết bị lưu trữ năng lượng quy mô tiện ích có thể được sử dụng để cung cấp lưu trữ năng lượng điện và hỗ trợ các giải pháp điện tại điểm tải, nhu cầu cao điểm và không liên tục. Các hệ thống này được sử dụng ở nhiều khu vực mà hệ thống nhiên liệu hóa thạch và/hoặc các nâng cấp truyền thống được coi là không hiệu quả, không thực tế hoặc tốn kém. Nhiều yếu tố có thể tác động đến sự phát triển thành công của các dự án như vậy và khả năng tài chính của chúng.
Điều quan trọng là phải hợp tác với nhà sản xuất pin lưu trữ đáng tin cậy.BSLBATT Energy là nhà cung cấp hàng đầu thị trường về các giải pháp lưu trữ pin thông minh, thiết kế, sản xuất và cung cấp các giải pháp kỹ thuật tiên tiến cho các ứng dụng chuyên biệt. Tầm nhìn của công ty tập trung vào việc giúp khách hàng giải quyết các vấn đề năng lượng độc đáo ảnh hưởng đến doanh nghiệp của họ và chuyên môn của BSLBATT có thể cung cấp các giải pháp hoàn toàn tùy chỉnh để đáp ứng các mục tiêu của khách hàng.
Thời gian đăng: 28-08-2024