Tegen 2024 heeft de bloeiende mondiale markt voor energieopslag geleid tot de geleidelijke erkenning van de kritische waarde van energieopslagenergieopslagsystemen op batterijenin verschillende markten, vooral in de markt voor zonne-energie, die langzamerhand een belangrijk onderdeel van het elektriciteitsnet is geworden. Vanwege het intermitterende karakter van zonne-energie is de toevoer ervan onstabiel en kunnen batterij-energieopslagsystemen frequentieregeling bieden, waardoor de werking van het elektriciteitsnet effectief in evenwicht wordt gebracht. In de toekomst zullen apparaten voor energieopslag een nog belangrijkere rol spelen bij het leveren van piekcapaciteit en het uitstellen van de noodzaak van dure investeringen in distributie-, transmissie- en opwekkingsfaciliteiten.
De kosten van energieopslagsystemen op zonne-energie en batterijen zijn de afgelopen tien jaar dramatisch gedaald. Op veel markten ondermijnen toepassingen van hernieuwbare energie geleidelijk het concurrentievermogen van de traditionele opwekking van fossiele energie en kernenergie. Terwijl ooit algemeen werd aangenomen dat de opwekking van hernieuwbare energie te duur was, zijn de kosten van bepaalde fossiele energiebronnen tegenwoordig veel hoger dan de kosten van de opwekking van hernieuwbare energie.
Aanvullend,een combinatie van zonne-energie + opslagfaciliteiten kan stroom aan het elektriciteitsnet leveren, ter vervanging van de rol van aardgasgestookte elektriciteitscentrales. Omdat de investeringskosten voor zonne-energiefaciliteiten aanzienlijk zijn verlaagd en er gedurende de hele levenscyclus geen brandstofkosten zijn gemaakt, levert de combinatie nu al energie tegen lagere kosten dan traditionele energiebronnen. Wanneer zonne-energiefaciliteiten worden gecombineerd met batterijopslagsystemen, kan hun stroom gedurende specifieke perioden worden gebruikt, en dankzij de snelle responstijd van de batterijen kunnen hun projecten flexibel reageren op de behoeften van zowel de capaciteitsmarkt als de markt voor ondersteunende diensten.
Momenteel,Lithium-ionbatterijen op basis van lithiumijzerfosfaattechnologie (LiFePO4) domineren de markt voor energieopslag.Deze batterijen worden veel gebruikt vanwege hun hoge veiligheid, lange levensduur en stabiele thermische prestaties. Hoewel de energiedichtheid vanlithium-ijzerfosfaatbatterijeniets lager is dan die van andere soorten lithiumbatterijen, hebben ze nog steeds aanzienlijke vooruitgang geboekt door de productieprocessen te optimaliseren, de productie-efficiëntie te verbeteren en de kosten te verlagen. Verwacht wordt dat de prijs van lithium-ijzerfosfaatbatterijen in 2030 verder zal dalen, terwijl hun concurrentievermogen op de markt voor energieopslag zal blijven toenemen.
Met de snelle groei van de vraag naar elektrische voertuigen,energieopslagsysteem voor woningen, C&I energieopslagsysteemen grootschalige energieopslagsystemen maken de voordelen van Li-FePO4-batterijen op het gebied van kosten, levensduur en veiligheid ze tot een betrouwbare optie. Hoewel de doelstellingen voor de energiedichtheid misschien niet zo belangrijk zijn als die van andere chemische batterijen, geven de voordelen op het gebied van veiligheid en levensduur het een plaats in toepassingsscenario's die betrouwbaarheid op de lange termijn vereisen.
Factoren waarmee u rekening moet houden bij het inzetten van apparatuur voor batterij-energieopslag
Er zijn veel factoren waarmee u rekening moet houden bij het inzetten van energieopslagapparatuur. Het vermogen en de duur van het batterij-energieopslagsysteem zijn afhankelijk van het doel ervan in het project. Het doel van het project wordt bepaald door de economische waarde ervan. De economische waarde ervan hangt af van de markt waarin het energieopslagsysteem participeert. Deze markt bepaalt uiteindelijk hoe de batterij energie zal verdelen, opladen of ontladen, en hoe lang deze meegaat. Het vermogen en de levensduur van de batterij bepalen dus niet alleen de investeringskosten van het energieopslagsysteem, maar ook de operationele levensduur.
Het proces van het opladen en ontladen van een batterij-energieopslagsysteem zal in sommige markten winstgevend zijn. In andere gevallen zijn alleen de kosten van het opladen vereist, en zijn de kosten van het opladen de kosten van het uitvoeren van de energieopslagactiviteiten. De hoeveelheid en snelheid van opladen is niet hetzelfde als de hoeveelheid ontlading.
In zonne-energieopslaginstallaties + batterij-energie op netschaal, of in toepassingen voor opslagsystemen aan de klantzijde die gebruik maken van zonne-energie, gebruikt het batterijopslagsysteem bijvoorbeeld de stroom van de zonne-energiecentrale om in aanmerking te komen voor investeringsbelastingvoordelen (ITC's). Er zijn bijvoorbeeld nuances in het concept van pay-to-charge voor energieopslagsystemen in regionale transmissieorganisaties (RTO's). In het voorbeeld van het investeringsbelastingkrediet (ITC) verhoogt het batterijopslagsysteem de eigenvermogenswaarde van het project, waardoor het interne rendement van de eigenaar toeneemt. In het PJM-voorbeeld betaalt het batterijopslagsysteem voor het opladen en ontladen, dus de terugverdientijd is evenredig met de elektrische doorvoer.
Het lijkt contra-intuïtief om te zeggen dat het vermogen en de levensduur van een batterij de levensduur ervan bepalen. Een aantal factoren, zoals vermogen, duur en levensduur, maken batterijopslagtechnologieën anders dan andere energietechnologieën. De kern van een batterij-energieopslagsysteem is de batterij. Net als zonnecellen gaan de materialen ervan in de loop van de tijd achteruit, waardoor de prestaties afnemen. Zonnecellen verliezen hun vermogen en efficiëntie, terwijl degradatie van de batterij resulteert in het verlies van energieopslagcapaciteit.Terwijl zonnesystemen 20 tot 25 jaar mee kunnen gaan, gaan batterijopslagsystemen doorgaans slechts 10 tot 15 jaar mee.
Bij elk project moet rekening worden gehouden met vervanging en vervangingskosten. Het potentieel voor vervanging is afhankelijk van de doorloopsnelheid van het project en de omstandigheden die aan de exploitatie ervan verbonden zijn.
De vier belangrijkste factoren die leiden tot een afname van de batterijprestaties zijn:
- Bedrijfstemperatuur van de batterij
- Batterijstroom
- Gemiddelde laadstatus van de batterij (SOC)
- De 'oscillatie' van de gemiddelde batterijlading (SOC), dwz het interval van de gemiddelde batterijlading (SOC) waarin de batterij zich het grootste deel van de tijd bevindt. De derde en vierde factoren houden verband met elkaar.
Er zijn twee strategieën voor het beheren van de levensduur van de batterij in het project.De eerste strategie is om de omvang van de batterij te verkleinen als het project door inkomsten wordt ondersteund, en om de geplande toekomstige vervangingskosten te verlagen. In veel markten kunnen geplande inkomsten toekomstige vervangingskosten ondersteunen. Over het algemeen moet bij het schatten van de toekomstige vervangingskosten rekening worden gehouden met toekomstige kostenbesparingen op componenten, hetgeen consistent is met de marktervaring van de afgelopen tien jaar. De tweede strategie is om de omvang van de batterij te vergroten om de totale stroom (of C-snelheid, eenvoudigweg gedefinieerd als opladen of ontladen per uur) te minimaliseren door parallelle cellen te implementeren. Lagere laad- en ontlaadstromen leiden doorgaans tot lagere temperaturen, omdat de accu tijdens het opladen en ontladen warmte genereert. Als er overtollige energie in het batterijopslagsysteem zit en er minder energie wordt gebruikt, wordt de hoeveelheid laad- en ontlaadtijd van de batterij verminderd en wordt de levensduur ervan verlengd.
Batterij opladen/ontladen is een sleutelbegrip.De auto-industrie gebruikt doorgaans 'cycli' als maatstaf voor de levensduur van batterijen. Bij stationaire energieopslagtoepassingen is de kans groter dat batterijen gedeeltelijk worden opgeladen, wat betekent dat ze gedeeltelijk kunnen worden opgeladen of gedeeltelijk worden ontladen, waarbij elke lading en ontlading onvoldoende is.
Beschikbare batterij-energie.Toepassingen van energieopslagsystemen kunnen minder dan één keer per dag worden gebruikt en kunnen, afhankelijk van de markttoepassing, deze maatstaf overschrijden. Daarom moet het personeel de levensduur van de batterij bepalen door de batterijdoorvoer te beoordelen.
Levensduur en verificatie van energieopslagapparaat
Het testen van energieopslagapparaten bestaat uit twee hoofdgebieden.Ten eerste is het testen van batterijcellen van cruciaal belang voor het beoordelen van de levensduur van een batterij-energieopslagsysteem.Het testen van batterijcellen onthult de sterke en zwakke punten van de batterijcellen en helpt operators te begrijpen hoe de batterijen in het energieopslagsysteem moeten worden geïntegreerd en of deze integratie passend is.
Serie- en parallelle configuraties van batterijcellen helpen begrijpen hoe een batterijsysteem werkt en hoe het is ontworpen.In serie geschakelde accucellen maken stapeling van accuspanningen mogelijk, wat betekent dat de systeemspanning van een accusysteem met meerdere in serie geschakelde accucellen gelijk is aan de individuele accucelspanning vermenigvuldigd met het aantal cellen. In serie geschakelde batterijarchitecturen bieden kostenvoordelen, maar hebben ook enkele nadelen. Wanneer batterijen in serie worden geschakeld, trekken de afzonderlijke cellen dezelfde stroom als het batterijpakket. Als één cel bijvoorbeeld een maximale spanning van 1V en een maximale stroom van 1A heeft, dan hebben 10 cellen in serie een maximale spanning van 10V, maar ze hebben nog steeds een maximale stroom van 1A, voor een totaal vermogen van 10V * 1A = 10W. Wanneer het batterijsysteem in serie wordt aangesloten, wordt het geconfronteerd met de uitdaging van spanningsbewaking. Spanningsmonitoring kan worden uitgevoerd op in serie geschakelde accupakketten om de kosten te verlagen, maar het is moeilijk om schade of capaciteitsverslechtering van individuele cellen te detecteren.
Aan de andere kant maken parallelle batterijen stroomstapeling mogelijk, wat betekent dat de spanning van het parallelle batterijpakket gelijk is aan de individuele celspanning en de systeemstroom gelijk is aan de individuele celstroom vermenigvuldigd met het aantal parallelle cellen. Als bijvoorbeeld dezelfde 1V, 1A-batterij wordt gebruikt, kunnen twee batterijen parallel worden aangesloten, waardoor de stroom wordt gehalveerd, en vervolgens kunnen 10 paar parallelle batterijen in serie worden aangesloten om 10V te bereiken bij 1V-spanning en 1A-stroom. , maar dit komt vaker voor in een parallelle configuratie.
Dit verschil tussen serie- en parallelle methoden voor batterijaansluiting is belangrijk bij het overwegen van batterijcapaciteitsgaranties of garantiebeleid. De volgende factoren stromen door de hiërarchie en beïnvloeden uiteindelijk de levensduur van de batterij:marktkenmerken ➜ laad-/ontlaadgedrag ➜ systeembeperkingen ➜ batterijseries en parallelle architectuur.Daarom is de nominale capaciteit van de batterij geen indicatie dat er mogelijk sprake is van overbelasting in het batterijopslagsysteem. De aanwezigheid van overbelading is belangrijk voor de accugarantie, omdat deze de accustroom en -temperatuur bepaalt (celverblijfstemperatuur in het SOC-bereik), terwijl dagelijks gebruik de levensduur van de accu bepaalt.
Systeemtesten zijn een aanvulling op het testen van batterijcellen en zijn vaak meer van toepassing op projectvereisten die de juiste werking van het batterijsysteem aantonen.
Om aan een contract te voldoen, ontwikkelen fabrikanten van energieopslagbatterijen doorgaans testprotocollen voor inbedrijfstelling in de fabriek of in het veld om de functionaliteit van het systeem en subsystemen te verifiëren, maar het risico dat de prestaties van het batterijsysteem de levensduur van de batterij overschrijden, wordt mogelijk niet aangepakt. Een veel voorkomende discussie over inbedrijfstelling in het veld zijn de omstandigheden voor capaciteitstests en of deze relevant zijn voor de toepassing van het batterijsysteem.
Belang van het testen van batterijen
Nadat DNV GL een batterij heeft getest, worden de gegevens opgenomen in een jaarlijkse batterijprestatiescorekaart, die onafhankelijke gegevens oplevert voor kopers van batterijsystemen. De scorekaart laat zien hoe de batterij reageert op vier toepassingsomstandigheden: temperatuur, stroom, gemiddelde laadtoestand (SOC) en schommelingen in de gemiddelde laadtoestand (SOC).
De test vergelijkt de batterijprestaties met de serie-parallelle configuratie, systeembeperkingen, het laad-/ontlaadgedrag van de markt en de marktfunctionaliteit. Deze unieke service verifieert onafhankelijk dat batterijfabrikanten verantwoordelijk zijn en hun garanties correct beoordelen, zodat eigenaren van batterijsystemen een geïnformeerde inschatting kunnen maken van hun blootstelling aan technische risico's.
Selectie van leveranciers van energieopslagapparatuur
Om de visie op batterijopslag te realiseren,leveranciersselectie is van cruciaal belang– werken met vertrouwde technische experts die alle aspecten van uitdagingen en kansen op nutsschaal begrijpen, is dus het beste recept voor projectsucces. Het selecteren van een leverancier van batterijopslagsystemen moet ervoor zorgen dat het systeem voldoet aan de internationale certificeringsnormen. Zo zijn batterijopslagsystemen getest conform UL9450A en zijn er testrapporten ter inzage beschikbaar. Eventuele andere locatiespecifieke vereisten, zoals extra branddetectie en -bescherming of ventilatie, zijn mogelijk niet opgenomen in het basisproduct van de fabrikant en moeten worden geëtiketteerd als een vereiste add-on.
Samenvattend kunnen energieopslagapparaten op nutsschaal worden gebruikt voor de opslag van elektrische energie en ter ondersteuning van laadpunt-, piekvraag- en intermitterende stroomoplossingen. Deze systemen worden op veel gebieden gebruikt waar fossiele brandstofsystemen en/of traditionele upgrades als inefficiënt, onpraktisch of duur worden beschouwd. Er zijn veel factoren die van invloed kunnen zijn op de succesvolle ontwikkeling van dergelijke projecten en hun financiële levensvatbaarheid.
Het is belangrijk om met een betrouwbare fabrikant van batterijopslag samen te werken.BSLBATT Energy is een toonaangevende leverancier van intelligente batterijopslagoplossingen, die geavanceerde technische oplossingen voor gespecialiseerde toepassingen ontwerpt, produceert en levert. De visie van het bedrijf is gericht op het helpen van klanten bij het oplossen van de unieke energieproblemen die van invloed zijn op hun bedrijf, en de expertise van BSLBATT kan volledig op maat gemaakte oplossingen bieden om aan de doelstellingen van de klant te voldoen.
Posttijd: 28 augustus 2024