2024 年までに、世界的なエネルギー貯蔵市場の急成長により、エネルギー貯蔵の重要な価値が徐々に認識されるようになります。バッテリーエネルギー貯蔵システムさまざまな市場、特に太陽光エネルギー市場で、徐々にグリッドの重要な部分を占めています。太陽エネルギーは断続的な性質があるため、その供給は不安定ですが、バッテリーエネルギー貯蔵システムは周波数調整を行うことができるため、グリッドの運用のバランスを効果的にとることができます。今後、エネルギー貯蔵デバイスは、ピーク容量を提供し、配電、送電、発電設備への高額な投資の必要性を先送りする上で、さらに重要な役割を果たすようになるでしょう。
太陽光発電とバッテリーのエネルギー貯蔵システムのコストは、過去 10 年間で劇的に低下しました。多くの市場では、再生可能エネルギーの利用により、従来の化石発電や原子力発電の競争力が徐々に損なわれています。かつては再生可能エネルギーの発電はコストが高すぎると広く信じられていましたが、現在では特定の化石エネルギー源のコストが再生可能エネルギーの発電コストよりもはるかに高くなっています。
さらに、太陽光発電と蓄電設備を組み合わせて電力網に電力を供給できる、天然ガス火力発電所の役割を置き換えます。太陽光発電施設への投資コストが大幅に削減され、ライフサイクル全体を通じて燃料コストが発生しないため、この組み合わせはすでに従来のエネルギー源よりも低コストでエネルギーを供給しています。太陽光発電施設を蓄電池システムと組み合わせると、その電力を特定の期間使用することができ、蓄電池の応答時間が速いため、プロジェクトは容量市場と付帯サービス市場の両方のニーズに柔軟に対応できます。
現在、リン酸鉄リチウム (LiFePO4) 技術に基づくリチウムイオン電池は、エネルギー貯蔵市場を支配しています。これらの電池は、高い安全性、長いサイクル寿命、安定した熱性能により広く使用されています。エネルギー密度はあるものの、リン酸鉄リチウム電池他の種類のリチウム電池に比べてわずかに低いものの、生産プロセスの最適化、製造効率の向上、コスト削減によって依然として大きな進歩を遂げています。 2030 年までに、リン酸鉄リチウム電池の価格はさらに低下すると予想されており、エネルギー貯蔵市場における競争力は引き続き向上すると予想されています。
電気自動車の需要が急速に高まる中、住宅用蓄電システム, C&Iエネルギー貯蔵システムLi-FePO4 電池は、コスト、寿命、安全性の点で優れており、大規模エネルギー貯蔵システムにとって信頼できる選択肢となっています。そのエネルギー密度目標は他の化学電池ほど重要ではないかもしれませんが、安全性と長寿命における利点により、長期的な信頼性が必要なアプリケーションシナリオに適しています。
バッテリーエネルギー貯蔵装置を導入する際に考慮すべき要素
エネルギー貯蔵装置を導入する際には、考慮すべき要素が数多くあります。バッテリーエネルギー貯蔵システムの電力と持続時間は、プロジェクトの目的によって異なります。プロジェクトの目的はその経済的価値によって決まります。その経済的価値は、エネルギー貯蔵システムが参加する市場によって異なります。この市場は最終的に、バッテリーがどのようにエネルギーを分配し、充電または放電し、どのくらい持続するかを決定します。したがって、バッテリーの電力と持続時間は、エネルギー貯蔵システムの投資コストを決定するだけでなく、動作寿命も決定します。
バッテリーエネルギー貯蔵システムの充電と放電のプロセスは、一部の市場では利益をもたらします。また、充電コストのみが必要な場合もあり、充電コストがエネルギー貯蔵事業の実施コストとなります。充電の量と速度は、放電の量と同じではありません。
たとえば、グリッドスケールの太陽光 + バッテリーエネルギー貯蔵設備、または太陽エネルギーを使用するクライアント側の貯蔵システムアプリケーションでは、投資税額控除 (ITC) の資格を得るために、バッテリー貯蔵システムは太陽光発電施設からの電力を使用します。たとえば、地域送電機関 (RTO) のエネルギー貯蔵システムの従量課金制の概念には微妙な違いがあります。投資税額控除 (ITC) の例では、蓄電池システムによってプロジェクトの資産価値が増加し、それによって所有者の内部収益率が増加します。 PJM の例では、蓄電池システムが充電と放電の料金を支払うため、その回収補償は電気スループットに比例します。
バッテリーの電力と持続時間によって寿命が決まるというのは直観に反するように思えます。電力、持続時間、寿命などの多くの要因により、バッテリー貯蔵技術は他のエネルギー技術とは異なります。バッテリーエネルギー貯蔵システムの中心となるのはバッテリーです。太陽電池と同様に、その材料は時間の経過とともに劣化し、性能が低下します。太陽電池は出力と効率を失い、バッテリーの劣化によりエネルギー貯蔵容量が失われます。太陽光発電システムは 20 ～ 25 年間持続しますが、蓄電池システムは通常 10 ～ 15 年間しか持続しません。
どのプロジェクトでも交換と交換のコストを考慮する必要があります。置き換えの可能性は、プロジェクトのスループットとその運用に関連する条件によって異なります。
バッテリーの性能低下につながる主な要因は4つあるのでしょうか？
- バッテリー動作温度
- バッテリー電流
- バッテリーの平均充電状態 (SOC)
- バッテリーの平均充電状態 (SOC) の「振動」、つまり、バッテリーがほとんどの時間に存在する平均バッテリー充電状態 (SOC) の間隔。 3 番目と 4 番目の要素は関連しています。
プロジェクトではバッテリー寿命を管理するための 2 つの戦略があります。最初の戦略は、プロジェクトが収益によって支えられている場合はバッテリーのサイズを縮小し、将来予定されている交換コストを削減することです。多くの市場では、計画された収益で将来の交換コストを賄うことができます。一般に、将来の交換コストを見積もる際には、コンポーネントの将来のコスト削減を考慮する必要がありますが、これは過去 10 年間の市場経験と一致しています。 2 番目の戦略は、並列セルを実装することで、バッテリーの総電流 (または C レート、単純に 1 時間あたりの充電または放電と定義される) を最小限に抑えるためにバッテリーのサイズを大きくすることです。充放電中にバッテリーが発熱するため、充放電電流が低いと温度が低くなる傾向があります。蓄電池システムに余剰エネルギーがあり、使用するエネルギーが減れば、電池の充放電量が減り、寿命が延びます。
バッテリーの充放電は重要な用語です。自動車業界では通常、バッテリー寿命の尺度として「サイクル」を使用します。定置型エネルギー貯蔵用途では、バッテリーが部分的にサイクルされる可能性が高くなります。つまり、充電と放電がそれぞれ不十分で、部分的に充電または部分的に放電される可能性があります。
利用可能なバッテリーエネルギー。エネルギー貯蔵システムのアプリケーションは、サイクルが 1 日に 1 回未満である場合があり、市場のアプリケーションによっては、この指標を超える場合があります。したがって、スタッフはバッテリーのスループットを評価してバッテリー寿命を判断する必要があります。
エネルギー貯蔵デバイスの寿命と検証
エネルギー貯蔵デバイスのテストは、2 つの主要な領域で構成されます。まず、バッテリー セルのテストは、バッテリー エネルギー貯蔵システムの寿命を評価するために重要です。バッテリーセルのテストにより、バッテリーセルの長所と短所が明らかになり、オペレータはバッテリーをエネルギー貯蔵システムにどのように統合すべきか、そしてこの統合が適切かどうかを理解するのに役立ちます。
バッテリーセルの直列および並列構成は、バッテリーシステムがどのように動作し、どのように設計されているかを理解するのに役立ちます。直列に接続されたバッテリー セルにより、バッテリー電圧のスタックが可能になります。つまり、複数の直列接続されたバッテリー セルを備えたバッテリー システムのシステム電圧は、個々のバッテリー セルの電圧にセルの数を乗算したものと等しくなります。直列接続されたバッテリーアーキテクチャにはコスト面での利点がありますが、いくつかの欠点もあります。バッテリーが直列に接続されている場合、個々のセルにはバッテリー パックと同じ電流が流れます。たとえば、1 つのセルの最大電圧が 1V、最大電流が 1A の場合、直列に接続された 10 個のセルの最大電圧は 10V ですが、最大電流は 1A なので、合計電力は 10V * 1A = となります。 10W。直列に接続すると、バッテリー システムは電圧監視という課題に直面します。電圧監視はコストを削減するために直列接続されたバッテリーパックで実行できますが、個々のセルの損傷や容量低下を検出するのは困難です。
一方、並列バッテリーでは電流スタッキングが可能です。つまり、並列バッテリーパックの電圧は個々のセルの電圧に等しく、システム電流は個々のセルの電流に並列セルの数を乗算したものに等しくなります。たとえば、同じ 1V、1A のバッテリを使用する場合、2 つのバッテリを並列接続すると電流が半分に減ります。その後、10 組の並列バッテリを直列に接続すると、1V の電圧と 1A の電流で 10V を実現できます。ただし、これは並列構成でより一般的です。
バッテリーの接続方法の直列と並列のこの違いは、バッテリー容量の保証や保証ポリシーを検討する際に重要です。次の要因が階層を下流に流れ、最終的にバッテリー寿命に影響を与えます。市場の特徴 ➜ 充電/放電動作 ➜ システムの制限 ➜ バッテリーの直列および並列アーキテクチャ。したがって、バッテリーの銘板の容量は、バッテリー貯蔵システムに過剰構築が存在する可能性を示すものではありません。オーバービルドの存在はバッテリーの電流と温度 (SOC 範囲内のセル滞留温度) を決定するため、バッテリーの保証にとって重要です。一方、毎日の動作によってバッテリーの寿命が決まります。
システム テストはバッテリー セル テストの補助的なものであり、多くの場合、バッテリー システムの適切な動作を実証するプロジェクト要件により適しています。
契約を履行するために、エネルギー貯蔵電池メーカーは通常、システムおよびサブシステムの機能を検証するための工場または現場での試運転テストプロトコルを開発しますが、電池システムの性能が電池寿命を超えるリスクに対処できない場合があります。現場での試運転に関する一般的な議論は、容量テスト条件と、それがバッテリー システム アプリケーションに関連するかどうかです。
バッテリーテストの重要性
DNV GL がバッテリーをテストした後、データは年次バッテリー性能スコアカードに組み込まれ、バッテリー システム購入者に独立したデータが提供されます。スコアカードは、温度、電流、平均充電状態 (SOC)、および平均充電状態 (SOC) の変動という 4 つのアプリケーション条件にバッテリーがどのように反応するかを示します。
このテストでは、バッテリーの性能を直並列構成、システムの制限、市場の充放電動作、および市場の機能と比較します。この独自のサービスは、バッテリー メーカーが責任を負い、その保証を正しく評価していることを独自に検証し、バッテリー システムの所有者が技術的リスクへのエクスポージャを情報に基づいて評価できるようにします。
エネルギー貯蔵装置サプライヤーの選択
蓄電池ビジョンを実現するために、サプライヤーの選択は重要です– したがって、事業規模の課題と機会のあらゆる側面を理解している信頼できる技術専門家と協力することが、プロジェクトを成功させるための最良のレシピです。蓄電池システムのサプライヤーを選択するには、システムが国際認証基準を満たしていることを確認する必要があります。たとえば、蓄電池システムは UL9450A に従ってテストされており、テストレポートはレビューに利用できます。追加の火災検知および保護、換気など、その他の場所固有の要件は、メーカーの基本製品に含まれていない可能性があるため、必須のアドオンとしてラベルを付ける必要があります。
要約すると、実用規模のエネルギー貯蔵デバイスを使用して電気エネルギー貯蔵を提供し、ポイントオブロード、ピーク需要、および断続的な電力ソリューションをサポートできます。これらのシステムは、化石燃料システムや従来のアップグレードが非効率的、非現実的、またはコストがかかると考えられている多くの分野で使用されています。このようなプロジェクトの開発の成功と経済的な実行可能性に影響を与える要因は数多くあります。
信頼できるバッテリーストレージメーカーと協力することが重要です。BSLBATT Energy は、インテリジェントな蓄電池ソリューションの市場をリードするプロバイダーであり、専門用途向けの高度なエンジニアリング ソリューションを設計、製造、提供しています。同社のビジョンは、顧客がビジネスに影響を与える固有のエネルギー問題を解決できるよう支援することに焦点を当てており、BSLBATT の専門知識により、顧客の目的を満たす完全にカスタマイズされたソリューションを提供できます。
投稿日時: 2024 年 8 月 28 日