К 2024 году быстро развивающийся мировой рынок хранения энергии приведет к постепенному признанию критической ценностиаккумуляторные системы хранения энергиина различных рынках, особенно на рынке солнечной энергии, который постепенно стал важной частью энергосистемы. Из-за прерывистого характера солнечной энергии ее подача нестабильна, а аккумуляторные системы хранения энергии способны обеспечивать регулирование частоты, тем самым эффективно балансируя работу сети. В будущем устройства хранения энергии будут играть еще более важную роль в обеспечении пиковой мощности и отсрочке необходимости дорогостоящих инвестиций в объекты распределения, передачи и генерации.
Стоимость систем хранения солнечной и аккумуляторной энергии резко упала за последнее десятилетие. На многих рынках применение возобновляемых источников энергии постепенно подрывает конкурентоспособность традиционных источников энергии из ископаемых и ядерных источников. Если когда-то широко распространено мнение, что производство возобновляемой энергии является слишком дорогостоящим, сегодня стоимость некоторых ископаемых источников энергии намного выше, чем стоимость производства возобновляемой энергии.
Кроме того,сочетание солнечной энергии + накопителей может обеспечить электроэнергию в сеть, заменяя роль электростанций, работающих на природном газе. Благодаря значительному сокращению инвестиционных затрат на солнечные электростанции и отсутствию затрат на топливо на протяжении всего их жизненного цикла, такая комбинация уже обеспечивает энергию по более низкой цене, чем традиционные источники энергии. При объединении объектов солнечной энергетики с аккумуляторными системами хранения их мощность может использоваться в течение определенных периодов времени, а быстрое время отклика батарей позволяет их проектам гибко реагировать на потребности как рынка мощности, так и рынка вспомогательных услуг.
В настоящее время,Литий-ионные аккумуляторы на основе технологии литий-железо-фосфата (LiFePO4) доминируют на рынке хранения энергии.Эти батареи широко используются благодаря их высокой безопасности, длительному сроку службы и стабильным тепловым характеристикам. Хотя плотность энергиилитий-железо-фосфатные батареинемного ниже, чем у других типов литиевых батарей, они все же добились значительного прогресса за счет оптимизации производственных процессов, повышения эффективности производства и снижения затрат. Ожидается, что к 2030 году цена на литий-железо-фосфатные аккумуляторы еще больше снизится, а их конкурентоспособность на рынке хранения энергии продолжит расти.
В связи с быстрым ростом спроса на электромобили,бытовая система хранения энергии, Система энергоснабжения C&Iи крупномасштабных системах хранения энергии, преимущества батарей Li-FePO4 с точки зрения стоимости, срока службы и безопасности делают их надежным вариантом. Хотя его целевые показатели плотности энергии могут быть не такими значительными, как у других химических батарей, его преимущества в безопасности и долговечности дают ему место в сценариях применения, требующих долгосрочной надежности.
Факторы, которые следует учитывать при использовании аккумуляторного оборудования для хранения энергии
При использовании оборудования для хранения энергии следует учитывать множество факторов. Мощность и длительность работы аккумуляторной системы хранения энергии зависит от ее назначения в проекте. Цель проекта определяется его экономической ценностью. Ее экономическая ценность зависит от рынка, на котором участвует система хранения энергии. Этот рынок в конечном итоге определяет, как батарея будет распределять энергию, заряжаться или разряжаться и как долго она прослужит. Таким образом, мощность и срок службы батареи определяют не только инвестиционные затраты на систему хранения энергии, но и срок ее эксплуатации.
Процесс зарядки и разрядки аккумуляторной системы хранения энергии будет прибыльным на некоторых рынках. В других случаях требуется только стоимость зарядки, а стоимость зарядки — это затраты на ведение бизнеса по хранению энергии. Величина и скорость зарядки не совпадают с величиной разрядки.
Например, в сетевых установках хранения солнечной и аккумуляторной энергии или в приложениях систем хранения на стороне клиента, использующих солнечную энергию, система хранения аккумуляторов использует энергию солнечной электростанции, чтобы претендовать на инвестиционные налоговые льготы (ITC). Например, существуют нюансы в концепции оплаты систем хранения энергии в региональных передающих организациях (МРК). В примере с инвестиционной налоговой льготой (ITC) система хранения аккумуляторов увеличивает акционерную стоимость проекта, тем самым увеличивая внутреннюю норму прибыли владельца. В примере PJM система хранения аккумуляторов платит за зарядку и разрядку, поэтому ее компенсация окупаемости пропорциональна ее электрической пропускной способности.
Кажется нелогичным утверждать, что мощность и срок службы батареи определяют ее срок службы. Ряд факторов, таких как мощность, продолжительность и срок службы, отличают технологии аккумуляторных батарей от других энергетических технологий. Сердцем аккумуляторной системы хранения энергии является аккумулятор. Как и в случае с солнечными элементами, их материалы со временем портятся, снижая производительность. Солнечные элементы теряют выходную мощность и эффективность, а деградация аккумуляторов приводит к потере емкости хранения энергии.Солнечные системы могут прослужить 20–25 лет, а аккумуляторные системы хранения обычно служат всего 10–15 лет.
Затраты на замену и замену следует учитывать для любого проекта. Возможность замены зависит от пропускной способности проекта и условий, связанных с его эксплуатацией.
Четыре основных фактора, которые приводят к снижению производительности аккумулятора:
- Рабочая температура аккумулятора
- Ток батареи
- Средний уровень заряда аккумулятора (SOC)
- «Колебание» среднего состояния заряда батареи (SOC), т. е. интервал среднего состояния заряда батареи (SOC), в котором батарея находится большую часть времени. Третий и четвертый факторы взаимосвязаны.
В проекте есть две стратегии управления временем автономной работы.Первая стратегия — уменьшить размер батареи, если проект поддерживается доходом, и снизить запланированную стоимость замены в будущем. На многих рынках запланированные доходы могут покрыть будущие затраты на замену. В целом, при оценке будущих затрат на замену необходимо учитывать будущее снижение стоимости компонентов, что согласуется с рыночным опытом за последние 10 лет. Вторая стратегия — увеличить размер батареи, чтобы минимизировать ее общий ток (или C-скорость, просто определяемую как зарядка или разрядка в час) путем внедрения параллельных ячеек. Более низкие токи зарядки и разрядки обычно приводят к более низким температурам, поскольку батарея выделяет тепло во время зарядки и разрядки. Если в системе хранения аккумуляторов имеется избыточная энергия и используется меньше энергии, то количество зарядки и разрядки аккумулятора будет уменьшено, а срок его службы продлится.
Заряд/разряд аккумулятора – ключевой термин.Автомобильная промышленность обычно использует «циклы» как меру срока службы батареи. В стационарных устройствах хранения энергии батареи с большей вероятностью будут частично циклическими, то есть они могут быть частично заряжены или частично разряжены, причем каждая зарядка и разрядка недостаточны.
Доступная энергия аккумулятора.Приложения систем хранения энергии могут работать реже одного раза в день и, в зависимости от рыночного применения, могут превышать этот показатель. Поэтому персонал должен определять срок службы батареи, оценив ее пропускную способность.
Срок службы и проверка накопителя энергии
Тестирование накопителей энергии состоит из двух основных направлений.Во-первых, тестирование аккумуляторных элементов имеет решающее значение для оценки срока службы аккумуляторной системы хранения энергии.Тестирование аккумуляторных элементов выявляет сильные и слабые стороны аккумуляторных элементов и помогает операторам понять, как аккумуляторы следует интегрировать в систему хранения энергии и является ли такая интеграция целесообразной.
Последовательные и параллельные конфигурации аккумуляторных элементов помогают понять, как работает аккумуляторная система и как она устроена.Элементы батареи, соединенные последовательно, позволяют суммировать напряжения батареи, что означает, что системное напряжение аккумуляторной системы с несколькими последовательно соединенными элементами батареи равно напряжению отдельного элемента батареи, умноженному на количество ячеек. Архитектура аккумуляторов с последовательным соединением обеспечивает ценовые преимущества, но также имеет некоторые недостатки. Когда батареи соединены последовательно, отдельные ячейки потребляют тот же ток, что и аккумуляторный блок. Например, если одна ячейка имеет максимальное напряжение 1 В и максимальный ток 1 А, то 10 ячеек последовательно имеют максимальное напряжение 10 В, но максимальный ток у них все равно 1 А, для общей мощности 10 В * 1 А = 10 Вт. При последовательном соединении аккумуляторная система сталкивается с проблемой контроля напряжения. Мониторинг напряжения может выполняться на последовательно соединенных аккумуляторных блоках для снижения затрат, но трудно обнаружить повреждение или снижение емкости отдельных элементов.
С другой стороны, параллельные батареи допускают суммирование тока, что означает, что напряжение параллельного аккумуляторного блока равно напряжению отдельной ячейки, а ток системы равен току отдельной ячейки, умноженному на количество параллельно соединенных ячеек. Например, если используется одна и та же батарея 1 В, 1 А, две батареи можно соединить параллельно, что уменьшит ток вдвое, а затем 10 пар параллельных батарей можно соединить последовательно, чтобы получить 10 В при напряжении 1 В и токе 1 А. , но это чаще встречается в параллельной конфигурации.
Эта разница между последовательным и параллельным методами подключения батареи важна при рассмотрении гарантий емкости батареи или гарантийной политики. Следующие факторы проходят вниз по иерархии и в конечном итоге влияют на срок службы батареи:особенности рынка ➜ поведение при зарядке/разрядке ➜ системные ограничения ➜ серии аккумуляторов и параллельная архитектура.Таким образом, паспортная емкость аккумулятора не является показателем того, что в системе хранения аккумуляторов может существовать перегрузка. Наличие перестроения важно для гарантии на батарею, поскольку оно определяет ток и температуру батареи (температура пребывания элемента в диапазоне SOC), а ежедневная эксплуатация определяет срок службы батареи.
Тестирование системы является дополнением к тестированию аккумуляторных элементов и часто более применимо к требованиям проекта, которые демонстрируют правильную работу аккумуляторной системы.
Для выполнения контракта производители аккумуляторных батарей обычно разрабатывают протоколы заводских или полевых пусконаладочных испытаний для проверки функциональности системы и подсистем, но не могут учитывать риск превышения производительностью аккумуляторной системы срока службы батареи. Обычно при вводе в эксплуатацию в полевых условиях обсуждаются условия проверки емкости и их соответствие приложению аккумуляторной системы.
Важность тестирования аккумуляторов
После того как DNV GL протестирует батарею, данные включаются в ежегодную оценочную карту производительности батареи, которая предоставляет независимые данные для покупателей аккумуляторных систем. Система показателей показывает, как батарея реагирует на четыре условия применения: температуру, ток, среднее состояние заряда (SOC) и колебания среднего состояния заряда (SOC).
В тесте сравниваются характеристики батареи с ее последовательно-параллельной конфигурацией, ограничениями системы, рыночным поведением при зарядке/разрядке и рыночными функциональными возможностями. Эта уникальная услуга независимо проверяет ответственность производителей аккумуляторов и правильно оценивает свои гарантии, чтобы владельцы аккумуляторных систем могли провести обоснованную оценку своей подверженности техническому риску.
Выбор поставщика оборудования для хранения энергии
Чтобы реализовать концепцию хранения аккумуляторов,Выбор поставщика имеет решающее значение– поэтому работа с проверенными техническими экспертами, которые понимают все аспекты проблем и возможностей коммунального предприятия, является лучшим рецептом успеха проекта. Выбор поставщика аккумуляторной системы хранения должен гарантировать, что система соответствует международным стандартам сертификации. Например, аккумуляторные системы хранения прошли испытания в соответствии со стандартом UL9450A, и отчеты об испытаниях доступны для ознакомления. Любые другие требования, специфичные для конкретного местоположения, такие как дополнительное обнаружение пожара и защита или вентиляция, могут не быть включены в базовый продукт производителя и должны быть помечены как необходимое дополнение.
Таким образом, устройства накопления энергии в коммунальном масштабе могут использоваться для хранения электрической энергии и поддержки решений в точке нагрузки, пиковой нагрузки и прерывистого энергоснабжения. Эти системы используются во многих областях, где системы ископаемого топлива и/или традиционные модернизации считаются неэффективными, непрактичными или дорогостоящими. На успешное развитие таких проектов и их финансовую жизнеспособность могут повлиять многие факторы.
Важно работать с надежным производителем аккумуляторных батарей.BSLBATT Energy — ведущий поставщик интеллектуальных аккумуляторных решений для хранения данных, разрабатывающий, производящий и поставляющий передовые инженерные решения для специализированных применений. Видение компании сосредоточено на том, чтобы помочь клиентам решить уникальные энергетические проблемы, влияющие на их бизнес, а опыт BSLBATT может предоставить полностью индивидуальные решения для достижения целей клиентов.
Время публикации: 28 августа 2024 г.