Prevádzkovatelia sietí hádžu peniaze do problému skladovania už roky a výsledky sú všade. Niektoré trhy vidia, že inštalácie rastú rýchlejšie, než ktokoľvek predpovedal, zatiaľ čo iné nedokážu získať projekty prostredníctvom povolení napriek zjavným potrebám.
Nesúlad medzi generovaním a zaťažením nie je novinkou. Slnko v noci nič neprodukuje, v pokojných obdobiach vietor umiera a niekto musí bez ohľadu na to nechať svetlá zapnuté. Veľkokapacitné systémy na skladovanie energie sa stále umiestňujú ako riešenie, ale vzory nasadenia naznačujú, že ekonomické a technické požiadavky sa veľmi líšia v závislosti od miestnych podmienok.
Prečo nasadzovať rozsiahle systémy skladovania energie?
Neexistuje jedna odpoveď. Regulácia frekvencie si vyžaduje milisekundové časy odozvy. Energetická arbitráž si vyžaduje hodiny trvania. Špičkové oholenie vyžaduje iné cyklické vzorce ako záložné napájanie. Prevádzkovatelia sietí potrebujú nástroje, ktoré dokážu zvládnuť viaceré požiadavky, a tradičné elektrárne to zabezpečujú prostredníctvom vlastných vlastností, ktoré musia batérie replikovať prostredníctvom softvéru a ovládacích prvkov.
Len v roku 2023 Čína nainštalovala viac ako 16 GW nového sieťového{1}}úložiska. Toto číslo prevyšuje to, čo sa Európe a Severnej Amerike podarilo nasadiť dokopy. Rozdiel odzrkadľuje výrobné výhody, agresívnu politickú podporu a menej regulačných prekážok pre pripojenie k sieti. Či ostatné regióny dokážu túto priepasť odstrániť, zostáva otázne vzhľadom na to, ako sa tieto výhody zakorenili.
Tesla Hornsdale Power Reserve v južnej Austrálii bola uvedená do prevádzky v roku 2017 s kapacitou 100 MW / 129 MWh a splatila sa približne do troch rokov na základe správ operátora z https://arena.gov.au. Tento projekt však ťažil zo špecifických trhových podmienok v Južnej Austrálii, ktoré nie sú všade, - vysoká nestálosť veľkoobchodných cien, starnúce prepojenia a požiadavky na reguláciu frekvencie, ktoré si cenili rýchle časy odozvy viac ako trvanie.
Trvanie a hustota kompromisov-
Lítium-iónové batérie vám poskytnú 2{5}}4 hodiny vybitia pri menovitom výkone. Hustota energie sa pohybuje okolo 250-340 Wh/kg pre súčasnú chémiu. Tieto špecifikácie fungujú dobre pre denné cyklistické a frekvenčné služby, ale zaostávajú, keď potrebujete sezónne úložisko alebo viacdňové zálohovanie.
Efektivita obojsmernej{0}}cesty 85 – 95 % znie dobre, kým nezohľadníte degradáciu počas 15 – 20-ročnej životnosti projektu. Úbytok kapacity nie je lineárny, pomocné záťaže spotrebúvajú dostupnú energiu a tepelné riadenie spotrebúva energiu, ktorá sa neprejavuje v hlavných číslach účinnosti.
Prečerpávacie vodné elektrárne zostávajú viac ako 90 % celosvetovej skladovacej kapacity a budú trvať desaťročia. Tieto zariadenia fungujú 50+ rokov s minimálnou degradáciou, môžu sa vybíjať 6-20 hodín v závislosti od veľkosti nádrže a majú predvídateľné výkonnostné charakteristiky. Geografia však obmedzuje, kde je možné vybudovať nové lokality, a povoľovanie trvá roky, keď sa objavia environmentálne obavy.
Dynamika nákladov nie je jednoduchá
Ceny batérií klesli z približne 1 100 USD/kWh v roku 2010 na menej ako 140 USD/kWh do roku 2023 podľa sledovania agentúry Bloomberg na https://bnef.com -, že trajektória zmenila ekonomiku projektu na viacerých trhoch. Ale materiálové náklady vytvárajú minimálnu cenu, ktorú samotný výrobný rozsah nedokáže prekonať.
Ceny lítia sa v roku 2022 dramaticky zvýšili a potom trochu ustúpili. Dodávateľské reťazce niklu a kobaltu čelia vlastným obmedzeniam. Predpoklad, že náklady budú naďalej klesať historickým tempom, neplatí, keď sa dostupnosť surovín stane záväzným obmedzením, a nie efektívnosť výroby.
Niektoré trhy teraz vidia, že skladovanie konkuruje špičkám plynu čistou ekonomikou bez dotácií. Iné stále potrebujú kapacitné platby alebo iné mechanizmy na odstránenie medzier vo financovaní. Rozpätie medzi týmito výsledkami závisí od miestnych cien elektriny, úrovne prieniku obnoviteľných zdrojov energie, prenosových obmedzení a existujúceho mixu výroby spôsobom, ktorý sa neobmedzuje na jednoduché vzorce.
Kódy siete neboli navrhnuté pre inštalácie batérií s výkonom 300 MW, ktoré dokážu v priebehu niekoľkých sekúnd prepnúť z nabíjania na vybíjanie 600 MW v systéme. Operátori prenosov museli prepísať ochranné schémy a prevádzkové postupy. Niektoré regióny sa rýchlo prispôsobili. Iní vytvorili úzke miesta, ktoré oneskorili projekty o celé roky napriek životaschopnej ekonomike.
Na softvéri záleží viac, ako si ľudia uvedomujú
Riadiace algoritmy vytvárajú alebo rušia pomocné{0}}projekty úložiska. Optimalizácia cyklov nabíjania/vybíjania, riadenie degradácie, účasť na viacerých trhových službách súčasne, koordinácia s prevádzkovateľmi sietí - sofistikovanosť týchto systémov určuje, či projekty spĺňajú finančné projekcie. Niekoľko prvých inštalácií malo nedostatočný výkon, pretože stratégie kontroly neboli adekvátne zložitosti, ktorej čelili.
Skladanie výnosov znie priamo, kým sa nestretnete s pravidlami trhu, ktoré zakazujú počítať rovnakú kapacitu viackrát alebo sa zúčastniť na viacerých trhoch súčasne. Systém fyzicky schopný poskytovať niekoľko služieb môže byť zmluvne alebo regulačne obmedzený na speňaženie iba jednej alebo dvoch. Tieto obmedzenia sa medzi jurisdikciami dramaticky líšia a menia sa, keď regulátori zisťujú, ako zaobchádzať s úložnými prostriedkami, ktoré nezodpovedajú tradičnej generácii alebo kategóriám zaťaženia.
Alternatívne technológie neustále bojujú o trakciu
Prietokové batérie, zásobníky stlačeného vzduchu, zásobníky energie kvapalným vzduchom - o týchto alternatívach sa neustále diskutuje ako o riešeniach na dlhšie trvanie pri nižších nákladoch na MWh. Počty nasadení však zostávajú nízke.
Highview Power uviedla do prevádzky 50 MW / 250 MWh zariadenie na kvapalný vzduch v Spojenom kráľovstve v priebehu roku 2022, ako je zdokumentované na https://highviewpower.com, čo predstavuje jednu z mála alternatív v komerčnom -rozsahu okrem lítium-iónových- a prečerpávacích vodných elektrární. Či to signalizuje širšie prijatie alebo zostane len okrajovou aplikáciou, závisí od nákladových trajektórií, ktoré sa ešte neuskutočnili.
Existuje zásadný nesúhlas s požiadavkami na trvanie. Koľko 8+ hodín úložiska potrebuje sieť v porovnaní so systémami s kratším-trvaním a doplnkovými zdrojmi? Štúdie od rôznych organizácií dospeli k protichodným záverom o požiadavkách na skladovanie pre scenáre s vysokou penetráciou obnoviteľných zdrojov, pričom rozpätia odrážajú predpoklady o flexibilite dopytu, expanzii prenosu a pokračujúcej kapacite fosílnych palív viac ako technická analýza.
S rastúcimi prevádzkovými záznamami sa banky uspokojujú s projektmi skladovania, hoci podmienky financovania sa značne líšia. Niektoré trhy majú štandardizované zmluvy a zavedené precedensy. Iní považujú každý projekt za jedinečné posúdenie rizika, ktoré si vyžaduje povinnú starostlivosť na mieru. Náklady na poistenie pre riziko požiaru batérie klesli so zlepšením bezpečnostných systémov, ale zostali riadkovou položkou, ktorá ovplyvňuje výpočty životaschopnosti.
Priebeh vývoja ukazuje, že inštalácie zväčšujúcich sa - 500 MW zariadení, ktoré by sa pred desiatimi rokmi zdali nereálne, sú dnes rutinou a projekty s veľkosťou 1 GW-sú vo fázach plánovania. Toto škálovanie prináša zníženie nákladov na-MW prostredníctvom štandardizácie a zdieľanej infraštruktúry, pričom riziko spoľahlivosti siete sa sústreďuje do jednotlivých bodov. Či má tento kompromis-zmysel, závisí od vášho pohľadu na spoľahlivosť technológie a požiadavky na redundanciu siete.
Výrobné obmedzenia sú ťažšie, ako sa očakávalo
Kapacita továrne na články a systémy podstatne vzrástla, no dodávateľské reťazce zostávajú počas prudkého nárastu dopytu natiahnuté. Dodacia lehota pre hlavné komponenty sa predlžuje na 12-18 mesiacov. Nedostatky materiálu spôsobili meškanie projektov, ktoré nemalo nič spoločné s technologickou pripravenosťou alebo dostupnosťou financovania.
Čína produkuje viac ako 75 % celosvetovej produkcie lítium-iónových článkov. Táto koncentrácia vytvára nákladové výhody prostredníctvom rozsahu a tiež zraniteľnosti dodávateľského reťazca v závislosti od geopolitických perspektív. Iné regióny nalievajú kapitál do domácej výroby, ale dobiehanie si vyžaduje čas, keď na výrobných skúsenostiach záleží rovnako ako na kapitálových investíciách.
Úvahy o odolnosti voči zmene klímy sa pri nasadzovaní úložiska zohľadňujú nad rámec výhod integrácie obnoviteľných zdrojov. Zimná búrka v Texase v roku 2021 ukázala, ako sa konvenčná generácia môže stať nedostupnou presne vtedy, keď je to najviac potrebné. Úložný priestor poskytuje zálohovaciu schopnosť, ktorú je ťažké kvantifikovať tradičnými metrikami spoľahlivosti, no stále viac ju oceňujú regulačné orgány a spoločnosti zaoberajúce sa extrémnym nárastom frekvencie počasia.
Technologický vývoj predbieha adaptáciu regulačného rámca. To, čo malo zmysel pre plánovanie siete pred piatimi rokmi, neodráža súčasné možnosti ani náklady. Táto medzera vytvára príležitosti pre projekty, ktoré sa môžu rýchlo pohybovať, zatiaľ čo etablované nástroje pracujú prostredníctvom dlhších cyklov plánovania a schvaľovacích procesov, ktoré neboli navrhnuté pre úložné prostriedky.
Trajektória sektora naznačuje, že rýchly rast bude pokračovať, aj keď distribúcia medzi regiónmi a aplikáciami zostáva nerovnomerná. Technické možnosti do veľkej miery splnili požiadavky - ekonomické a regulačné rámce teraz určujú rýchlosť nasadenia viac ako pripravenosť technológie.
Účasť na trhu sa rýchlo komplikuje
Rôzne veľkoobchodné trhy s elektrinou majú rôzne pravidlá, ako sa môže skladovanie zúčastniť a aké služby sa započítavajú do kapacitných záväzkov. PJM zaobchádza s úložiskom inak ako CAISO, ktorý používa iné štruktúry ako ERCOT. Projekty musia pred dokončením technických špecifikácií porozumieť dizajnu miestneho trhu, pretože to, čo funguje na jednom trhu, môže byť inde neoptimálne.
Trhy doplnkových služieb poskytujú v niektorých regiónoch značné príjmy, v iných však takmer neexistujú. Hodnota frekvenčnej regulácie sa líši v závislosti od charakteristík siete, zloženia existujúcej flotily generátorov a úrovne prieniku obnoviteľných zdrojov. Projekt, ktorý má zmysel v rámci jedného prepojenia, môže mať problém dostať sa do vzdialenosti 200 míľ pod iným prevádzkovateľom siete s inými trhovými pravidlami.
Fronty prepojení sú upchaté projektmi ukladania, ktoré čakajú na štúdie vplyvu na sieť a alokáciu nákladov na upgrade. V niektorých regiónoch sa čakacie doby predlžujú na roky. Medzitým sa technológia neustále zlepšuje a náklady neustále klesajú, čo znamená, že projekty, ktoré sa dostali do frontu pred dvoma rokmi, môžu potrebovať prepracovanie, aby mohli začleniť novšie, lacnejšie zariadenia, kým dostanú súhlas na prepojenie.
Politická podpora sa veľmi líši
Investičné daňové úvery zmenili ekonomiku projektu v niektorých jurisdikciách. Iné regióny sa spoliehajú na kapacitné trhy alebo mandáty na obnoviteľnú energiu, ktoré nepriamo stimulujú skladovanie. Niekoľko miest neurobilo takmer nič z hľadiska politiky-, no stále vidíme nasadenie, pretože základy trhu fungujú bez dotácií.
Trvanlivosť politickej podpory je dôležitá rovnako ako jej štedrosť. Investori potrebujú istotu, že rámce sa v polovici 20-ročnej životnosti projektov dramaticky nezmenia. Retroaktívne zmeny politiky na niektorých európskych trhoch vystrašili vývojárov a spomalili nasadzovanie na roky, dokonca aj potom, čo boli nakoniec implementované stabilnejšie rámce.
Politiky na-úrovni štátu v USA vytvárajú mozaiku požiadaviek a stimulov, ktoré sťažujú rozvojové stratégie na národnej úrovni-. Kalifornské agresívne skladovacie mandáty viedli k skorému nasadeniu, ale vytvárali úzke miesta v dodávateľskom reťazci, pretože vývojári súťažili o obmedzenú výrobnú kapacitu. Iné štáty postupovali pomalšie a ťažili zo získaných skúseností a zlepšenej dostupnosti technológií.
Procesy plánovania prenosu je potrebné aktualizovať, aby sa zohľadnili možnosti úložiska. Tradičné plánovanie predpokladalo, že výrobné zdroje zostali na pevných miestach, ale batérie možno nasadiť takmer kdekoľvek s pripojením k sieti. Táto flexibilita vytvára hodnotu, ktorú plánovači prenosov úplne neprišli na to, ako ich začleniť do svojich modelov a analýz nákladov-prínosov.
Rozhodnutia o nasadení--merača verzus čelo{2}}-rozhodovania zahŕňajú rôzne skupiny zainteresovaných strán, štruktúry financovania a regulačný dohľad. Niektoré aplikácie jednoznačne patria do jednej kategórie, ale mnohé z nich môžu ísť oboma smermi v závislosti od modelov vlastníctva a stratégií optimalizácie výnosov. Rozdiel medzi týmito režimami nasadenia sa mení s vývojom trhov a zmenami predpisov.
Požiadavky na požiarnu bezpečnosť sa neustále revidujú, pretože sa hromadí viac prevádzkových skúseností. Skoré inštalácie používali jednoduchšie systémy tepelného manažmentu, ktoré sa ukázali ako nedostatočné pri určitých poruchových režimoch. Novšie projekty zahŕňajú viacero redundantných bezpečnostných systémov, ktoré zvyšujú náklady, ale znižujú poistné a regulačnú kontrolu. Rovnováha medzi výdavkami na bezpečnosť a prijateľným rizikom sa neustále posúva, ako odvetvie dospieva.