D’ici 2024, l’essor du marché mondial du stockage d’énergie a conduit à la reconnaissance progressive de la valeur critique dusystèmes de stockage d'énergie par batteriesur divers marchés, notamment celui de l'énergie solaire, qui est progressivement devenue une partie importante du réseau. En raison de la nature intermittente de l’énergie solaire, son approvisionnement est instable et les systèmes de stockage d’énergie par batterie sont capables de réguler la fréquence, équilibrant ainsi efficacement le fonctionnement du réseau. À l’avenir, les dispositifs de stockage d’énergie joueront un rôle encore plus important en fournissant une capacité de pointe et en différant le besoin d’investissements coûteux dans les installations de distribution, de transport et de production.
Le coût des systèmes de stockage d’énergie solaire et par batterie a considérablement diminué au cours de la dernière décennie. Sur de nombreux marchés, les applications des énergies renouvelables sapent progressivement la compétitivité de la production d’énergie fossile et nucléaire traditionnelle. Alors qu’il était autrefois largement admis que la production d’énergies renouvelables était trop coûteuse, le coût de certaines sources d’énergie fossiles est aujourd’hui bien plus élevé que le coût de la production d’énergies renouvelables.
En plus,une combinaison d'installations solaires et de stockage peut fournir de l'électricité au réseau, remplaçant le rôle des centrales électriques alimentées au gaz naturel. Avec des coûts d'investissement pour les installations solaires considérablement réduits et aucun coût de carburant engagé tout au long de leur cycle de vie, cette combinaison fournit déjà de l'énergie à un coût inférieur à celui des sources d'énergie traditionnelles. Lorsque les installations d'énergie solaire sont combinées avec des systèmes de stockage par batteries, leur énergie peut être utilisée pendant des périodes de temps spécifiques, et le temps de réponse rapide des batteries permet à leurs projets de répondre de manière flexible aux besoins du marché de capacité et du marché des services auxiliaires.
Actuellement,Les batteries lithium-ion basées sur la technologie lithium fer phosphate (LiFePO4) dominent le marché du stockage d’énergie.Ces batteries sont largement utilisées en raison de leur sécurité élevée, de leur longue durée de vie et de leurs performances thermiques stables. Bien que la densité énergétique debatteries au lithium fer phosphateest légèrement inférieure à celle des autres types de batteries au lithium, elles ont quand même fait des progrès significatifs en optimisant les processus de production, en améliorant l'efficacité de la fabrication et en réduisant les coûts. On s’attend à ce que d’ici 2030, le prix des batteries au lithium fer phosphate continue de baisser, tandis que leur compétitivité sur le marché du stockage d’énergie continuera d’augmenter.
Avec la croissance rapide de la demande de véhicules électriques,système de stockage d'énergie résidentiel, Système de stockage d'énergie C&Iet les systèmes de stockage d'énergie à grande échelle, les avantages des batteries Li-FePO4 en termes de coût, de durée de vie et de sécurité en font une option fiable. Même si ses objectifs en matière de densité énergétique ne sont peut-être pas aussi importants que ceux d’autres batteries chimiques, ses avantages en matière de sécurité et de longévité lui confèrent une place dans des scénarios d’application nécessitant une fiabilité à long terme.
Facteurs à prendre en compte lors du déploiement d’un équipement de stockage d’énergie par batterie
De nombreux facteurs doivent être pris en compte lors du déploiement d’équipements de stockage d’énergie. La puissance et la durée du système de stockage d'énergie par batterie dépendent de son objectif dans le projet. Le but du projet est déterminé par sa valeur économique. Sa valeur économique dépend du marché auquel participe le système de stockage d’énergie. Ce marché détermine en fin de compte comment la batterie distribuera l’énergie, se chargera ou se déchargera, et combien de temps elle durera. Ainsi, la puissance et la durée de vie de la batterie déterminent non seulement le coût d’investissement du système de stockage d’énergie, mais également sa durée de vie opérationnelle.
Le processus de charge et de décharge d’un système de stockage d’énergie par batterie sera rentable sur certains marchés. Dans d’autres cas, seul le coût de la recharge est requis, et le coût de la recharge correspond au coût de l’exploitation de l’activité de stockage d’énergie. La quantité et le taux de charge ne sont pas les mêmes que la quantité de décharge.
Par exemple, dans les installations de stockage d'énergie solaire et par batterie à l'échelle du réseau, ou dans les applications de système de stockage côté client qui utilisent l'énergie solaire, le système de stockage par batterie utilise l'énergie de l'installation de production solaire afin d'être admissible aux crédits d'impôt à l'investissement (CTI). Par exemple, il existe des nuances dans le concept de paiement pour facturer les systèmes de stockage d’énergie dans les organismes régionaux de transport (RTO). Dans l'exemple du crédit d'impôt à l'investissement (CTI), le système de stockage par batterie augmente la valeur nette du projet, augmentant ainsi le taux de rendement interne du propriétaire. Dans l’exemple PJM, le système de stockage par batterie paie pour la charge et la décharge, de sorte que sa compensation de récupération est proportionnelle à son débit électrique.
Il semble contre-intuitif de dire que la puissance et la durée d’une batterie déterminent sa durée de vie. Un certain nombre de facteurs tels que la puissance, la durée et la durée de vie différencient les technologies de stockage sur batterie des autres technologies énergétiques. La batterie est au cœur d’un système de stockage d’énergie par batterie. Comme les cellules solaires, leurs matériaux se dégradent avec le temps, réduisant ainsi leurs performances. Les cellules solaires perdent de la puissance et de l’efficacité, tandis que la dégradation des batteries entraîne une perte de capacité de stockage d’énergie.Alors que les systèmes solaires peuvent durer de 20 à 25 ans, les systèmes de stockage par batterie ne durent généralement que 10 à 15 ans.
Les coûts de remplacement et de remplacement doivent être pris en compte pour tout projet. Le potentiel de remplacement dépend du débit du projet et des conditions associées à son exploitation.
Les quatre principaux facteurs qui conduisent à une baisse des performances de la batterie sont :
- Température de fonctionnement de la batterie
- Courant de la batterie
- État de charge moyen de la batterie (SOC)
- L'« oscillation » de l'état de charge moyen de la batterie (SOC), c'est-à-dire l'intervalle de l'état de charge moyen de la batterie (SOC) dans lequel se trouve la batterie la plupart du temps. Les troisième et quatrième facteurs sont liés.
Il existe deux stratégies pour gérer la durée de vie de la batterie dans le projet.La première stratégie consiste à réduire la taille de la batterie si le projet est soutenu par des revenus et à réduire le coût de remplacement futur prévu. Sur de nombreux marchés, les revenus prévus peuvent soutenir les futurs coûts de remplacement. En général, les réductions futures des coûts des composants doivent être prises en compte lors de l'estimation des coûts de remplacement futurs, ce qui est cohérent avec l'expérience du marché au cours des 10 dernières années. La deuxième stratégie consiste à augmenter la taille de la batterie afin de minimiser son courant total (ou taux C, simplement défini comme charge ou décharge par heure) en mettant en œuvre des cellules parallèles. Des courants de charge et de décharge plus faibles ont tendance à produire des températures plus basses puisque la batterie génère de la chaleur pendant la charge et la décharge. S'il y a un excès d'énergie dans le système de stockage de la batterie et que moins d'énergie est utilisée, la quantité de charge et de décharge de la batterie sera réduite et sa durée de vie sera prolongée.
La charge/décharge de la batterie est un terme clé.L'industrie automobile utilise généralement les « cycles » comme mesure de la durée de vie d'une batterie. Dans les applications de stockage d'énergie stationnaires, les batteries sont plus susceptibles d'être partiellement cyclées, ce qui signifie qu'elles peuvent être partiellement chargées ou partiellement déchargées, chaque charge et décharge étant insuffisante.
Énergie de la batterie disponible.Les applications de systèmes de stockage d'énergie peuvent fonctionner moins d'une fois par jour et, selon l'application du marché, peuvent dépasser cette mesure. Par conséquent, le personnel doit déterminer la durée de vie de la batterie en évaluant son débit.
Durée de vie et vérification du dispositif de stockage d'énergie
Les tests des dispositifs de stockage d’énergie comprennent deux domaines principaux.Premièrement, les tests des cellules de batterie sont essentiels pour évaluer la durée de vie d’un système de stockage d’énergie par batterie.Les tests des cellules de batterie révèlent les forces et les faiblesses des cellules de batterie et aident les opérateurs à comprendre comment les batteries doivent être intégrées dans le système de stockage d'énergie et si cette intégration est appropriée.
Les configurations en série et en parallèle des cellules de batterie aident à comprendre le fonctionnement d'un système de batterie et sa conception.Les cellules de batterie connectées en série permettent d'empiler les tensions de batterie, ce qui signifie que la tension du système d'un système de batterie avec plusieurs cellules de batterie connectées en série est égale à la tension des cellules de batterie individuelles multipliée par le nombre de cellules. Les architectures de batteries connectées en série offrent des avantages en termes de coûts, mais présentent également certains inconvénients. Lorsque les batteries sont connectées en série, les cellules individuelles consomment le même courant que le bloc-batterie. Par exemple, si une cellule a une tension maximale de 1 V et un courant maximal de 1 A, alors 10 cellules en série ont une tension maximale de 10 V, mais elles ont toujours un courant maximal de 1 A, pour une puissance totale de 10 V * 1 A = 10W. Lorsqu'il est connecté en série, le système de batterie est confronté à un défi de surveillance de la tension. La surveillance de la tension peut être effectuée sur les blocs-batteries connectés en série pour réduire les coûts, mais il est difficile de détecter les dommages ou la dégradation de la capacité des cellules individuelles.
D'autre part, les batteries parallèles permettent l'empilement de courant, ce qui signifie que la tension du bloc de batteries parallèle est égale à la tension de chaque cellule et que le courant du système est égal au courant de chaque cellule multiplié par le nombre de cellules en parallèle. Par exemple, si la même batterie 1 V, 1 A est utilisée, deux batteries peuvent être connectées en parallèle, ce qui réduira le courant de moitié, puis 10 paires de batteries parallèles peuvent être connectées en série pour obtenir 10 V à une tension de 1 V et un courant de 1 A. , mais cela est plus courant dans une configuration parallèle.
Cette différence entre les méthodes de connexion de batterie en série et en parallèle est importante lorsque l’on considère les garanties de capacité de la batterie ou les politiques de garantie. Les facteurs suivants descendent dans la hiérarchie et affectent en fin de compte la durée de vie de la batterie :caractéristiques du marché ➜ comportement de charge/décharge ➜ limitations du système ➜ série de batteries et architecture parallèle.Par conséquent, la capacité indiquée sur la plaque signalétique de la batterie n’indique pas qu’une surcharge peut exister dans le système de stockage par batterie. La présence d'une surcharge est importante pour la garantie de la batterie, car elle détermine le courant et la température de la batterie (température de maintien des cellules dans la plage SOC), tandis que le fonctionnement quotidien déterminera la durée de vie de la batterie.
Les tests du système sont un complément aux tests des cellules de batterie et sont souvent plus applicables aux exigences du projet qui démontrent le bon fonctionnement du système de batterie.
Afin de remplir un contrat, les fabricants de batteries de stockage d'énergie développent généralement des protocoles de test de mise en service en usine ou sur le terrain pour vérifier la fonctionnalité du système et du sous-système, mais ne peuvent pas gérer le risque que les performances du système de batterie dépassent la durée de vie de la batterie. Une discussion courante sur la mise en service sur le terrain concerne les conditions de test de capacité et leur pertinence pour l'application du système de batterie.
Importance des tests de batterie
Une fois que DNV GL a testé une batterie, les données sont intégrées dans un tableau de bord annuel des performances de la batterie, qui fournit des données indépendantes aux acheteurs de systèmes de batterie. La carte de pointage montre comment la batterie réagit à quatre conditions d'application : température, courant, fluctuations de l'état de charge moyen (SOC) et de l'état de charge moyen (SOC).
Le test compare les performances de la batterie à sa configuration série-parallèle, aux limitations du système, au comportement de charge/décharge du marché et aux fonctionnalités du marché. Ce service unique vérifie de manière indépendante que les fabricants de batteries sont responsables et évaluent correctement leurs garanties afin que les propriétaires de systèmes de batteries puissent évaluer en connaissance de cause leur exposition au risque technique.
Sélection de fournisseurs d’équipements de stockage d’énergie
Afin de réaliser la vision du stockage par batterie,la sélection des fournisseurs est essentielle– donc travailler avec des experts techniques de confiance qui comprennent tous les aspects des défis et des opportunités à l’échelle des services publics est la meilleure recette pour réussir un projet. La sélection d'un fournisseur de système de stockage par batterie doit garantir que le système répond aux normes de certification internationales. Par exemple, les systèmes de stockage sur batterie ont été testés conformément à la norme UL9450A et les rapports de test sont disponibles pour examen. Toute autre exigence spécifique à l'emplacement, telle qu'une détection et une protection incendie supplémentaires ou une ventilation, peut ne pas être incluse dans le produit de base du fabricant et devra être étiquetée comme un module complémentaire requis.
En résumé, les dispositifs de stockage d'énergie à l'échelle des services publics peuvent être utilisés pour fournir un stockage d'énergie électrique et prendre en charge les solutions de point de charge, de demande de pointe et d'alimentation intermittente. Ces systèmes sont utilisés dans de nombreux domaines où les systèmes à combustibles fossiles et/ou les mises à niveau traditionnelles sont considérés comme inefficaces, peu pratiques ou coûteux. De nombreux facteurs peuvent influencer le succès du développement de tels projets et leur viabilité financière.
Il est important de travailler avec un fabricant de stockage sur batterie fiable.BSLBATT Energy est l'un des principaux fournisseurs de solutions de stockage par batterie intelligentes, concevant, fabriquant et fournissant des solutions d'ingénierie avancées pour des applications spécialisées. La vision de l'entreprise consiste à aider ses clients à résoudre les problèmes énergétiques uniques qui affectent leur activité, et l'expertise de BSLBATT peut fournir des solutions entièrement personnalisées pour répondre aux objectifs des clients.
Heure de publication : 28 août 2024