Мрежовите оператори хвърлят пари за проблема със съхранението от години и резултатите са повсеместни. На някои пазари инсталациите растат по-бързо от очакваното, докато други не могат да получат проекти чрез разрешителни въпреки очевидните нужди.
Несъответствието между генериране и натоварване не е нещо ново. Слънчевата енергия не произвежда нищо през нощта, вятърът умира през спокойни периоди и някой трябва да държи светлините включени независимо от това. Големомащабните системи за съхранение на енергия продължават да се позиционират като решение, но моделите на внедряване предполагат, че икономическите и техническите изисквания варират значително в зависимост от местните условия.
Защо да използваме широкомащабни системи за съхранение на енергия?
Няма един отговор. Регулирането на честотата изисква време за реакция в милисекунди. Енергийният арбитраж изисква часове продължителност. Пиковото бръснене изисква различни циклични модели от резервното захранване. Мрежовите оператори се нуждаят от инструменти, които могат да се справят с множество изисквания, а традиционните електроцентрали предоставят това чрез присъщи характеристики, които батериите трябва да възпроизвеждат чрез софтуер и контроли.
Само през 2023 г. Китай инсталира над 16 GW нови-мрежови хранилища. Този брой е по-голям от това, което Европа и Северна Америка успяха да внедрят заедно. Разликата отразява производствените предимства, агресивната политическа подкрепа и по-малкото регулаторни бариери пред свързването към мрежата. Дали други региони могат да преодолеят тази празнина остава под въпрос, като се има предвид колко утвърдени са тези предимства.
Електрическият резерв на Tesla Hornsdale в Южна Австралия влезе в експлоатация през 2017 г. с капацитет от 100 MW / 129 MWh и се изплати в рамките на приблизително три години въз основа на доклади на оператора от https://arena.gov.au. Но този проект се възползва от специфични пазарни условия в Южна Австралия, които не съществуват навсякъде - висока нестабилност на цените на едро, стареене на междусистемни връзки и изисквания за регулиране на честотата, които ценят бързите времена за реакция повече от продължителността.
Компромис-с продължителност и плътност
Литиево-йонните батерии ви осигуряват 2-4 часа разреждане при номинална мощност. Енергийната плътност е около 250-340 Wh/kg за настоящите химикали. Тези спецификации работят добре за ежедневни цикли и честотни услуги, но не достигат, когато имате нужда от сезонно съхранение или възможност за многодневно архивиране.
Ефективност-на двупосочно пътуване от 85-95% звучи добре, докато не отчетете влошаване за 15-20 години живот на проекта. Намаляването на капацитета не е линейно, спомагателните натоварвания изяждат наличната енергия, а управлението на топлината консумира енергия, която не се показва в основните числа за ефективност.
Помпените хидроцентрали остават над 90% от световния капацитет за съхранение и ще останат десетилетия наред. Тези съоръжения работят 50+ години с минимално влошаване, могат да изпускат за 6-20 часа в зависимост от размера на резервоара и имат предвидими работни характеристики. Географията обаче ограничава къде могат да бъдат разработени нови обекти и издаването на разрешения отнема години, когато се появят опасения за околната среда.
Динамиката на разходите не е ясна
Цените на батериите се сринаха от около $1100/kWh през 2010 г. до под $140/kWh до 2023 г. според проследяването на Bloomberg на https://bnef.com - тази траектория трансформира икономиката на проекта на множество пазари. Но разходите за материали създават минимални цени, които производственият мащаб сам по себе си не може да преодолее.
Цените на лития се повишиха драстично през 2022 г., преди да се оттеглят донякъде. Веригите за доставка на никел и кобалт са изправени пред собствените си ограничения. Предположението, че разходите ще продължат да намаляват с исторически темпове, не е валидно, когато наличието на суровини стане обвързващо ограничение, а не ефективността на производството.
Някои пазари сега виждат, че съхранението се конкурира с пиковите газови мощности на чиста икономика без субсидии. Други все още се нуждаят от плащания за капацитет или други механизми за отстраняване на недостига на финансиране. Разликата между тези резултати зависи от местните цени на електроенергията, нивата на навлизане на възобновяеми енергийни източници, ограниченията на преноса и съществуващия микс за производство по начини, които не се свеждат до прости формули.
Мрежовите кодове не са проектирани за 300 MW акумулаторни инсталации, които могат да прехвърлят 600 MW на системата за секунди чрез превключване от зареждане към разреждане. Преносните оператори трябваше да пренапишат схемите за защита и работните процедури. Някои региони се адаптираха бързо. Други създадоха тесни места, които забавиха проектите с години въпреки жизнеспособната икономика.
Софтуерът има повече значение, отколкото хората осъзнават
Алгоритмите за управление създават или прекъсват проекти за{0}}мащаб на хранилища. Оптимизиране на циклите на зареждане/разреждане, управление на деградацията, участие в множество пазарни услуги едновременно, координиране с мрежовите оператори - сложността на тези системи определя дали проектите отговарят на финансовите прогнози. Няколко ранни инсталации се представиха по-слабо, защото стратегиите за контрол не бяха подходящи за сложността, пред която бяха изправени.
Подреждането на приходите звучи просто, докато не срещнете пазарните правила, които забраняват отчитането на един и същ капацитет многократно или участието в множество пазари едновременно. Система, физически способна да предоставя няколко услуги, може да бъде договорно или регулаторно ограничена до монетизиране само на една или две. Тези ограничения варират драматично между юрисдикциите и се променят, докато регулаторите измислят как да се справят с ресурсите за съхранение, които не отговарят на традиционните категории за генериране или натоварване.
Алтернативните технологии продължават да се борят за сцепление
Проточни батерии, съхранение на сгъстен въздух, съхранение на енергия в течен въздух - тези алтернативи се обсъждат постоянно като решения за по-дълъг живот при по-ниска цена на MWh. Броят на разгръщанията обаче остава малък.
Highview Power пусна в експлоатация съоръжение за течен въздух с мощност 50 MW / 250 MWh в Обединеното кралство през 2022 г., както е документирано на https://highviewpower.com, което представлява една от малкото алтернативи в-комерсиален мащаб извън литиево-йонните и помпените хидроцентрали. Дали това сигнализира за по-широко приемане или остава приложение в ниша, зависи от траекториите на разходите, които все още не са се материализирали.
Има фундаментално несъгласие относно изискванията за продължителност. От колко 8+ часа хранилище се нуждае мрежата в сравнение със системите с по-кратка-продължителност плюс допълнителни ресурси? Проучванията от различни организации стигат до противоречиви заключения относно изискванията за съхранение при сценарии с високо навлизане на възобновяеми енергийни източници, като спредовете отразяват предположенията за гъвкавостта на търсенето, разширяването на преноса и продължаващия капацитет на изкопаемите горива повече от техническия анализ.
Банките се чувстват комфортно с проектите за съхранение, тъй като оперативните резултати нарастват, въпреки че условията за финансиране варират значително. Някои пазари имат стандартизирани договори и установени прецеденти. Други третират всеки проект като уникална оценка на риска, изискваща персонализирана надлежна проверка. Разходите за застраховка за риск от пожар на батерията спаднаха с подобряването на системите за безопасност, но остават елемент, който оказва влияние върху изчисленията за жизнеспособност.
Планът за развитие показва, че инсталациите стават все по-големи - 500 MW съоръжения, които биха изглеждали нереалистични преди десетилетие, сега са рутинни, а проекти с мащаб от 1 GW- са в етап на планиране. Това мащабиране води до намаляване на разходите за-MW чрез стандартизация и споделена инфраструктура, като същевременно концентрира риска за надеждността на мрежата в отделни точки. Дали този компромис-има смисъл зависи от вашето виждане за надеждността на технологията и изискванията за резервиране на мрежата.
Производствените ограничения са по-силни от очакваното
Капацитетът на фабриките за клетки и системи нарасна значително, но веригите за доставки остават разтегнати по време на пикове на търсенето. Сроковете за доставка на основните компоненти се простират до 12-18 месеца. Недостигът на материали причини забавяния на проекти, които нямаха нищо общо с технологичната готовност или наличността на финансиране.
Китай произвежда над 75% от световното производство на литиево-йонни клетки. Тази концентрация създава разходни предимства чрез мащаб, а също и уязвимости на веригата за доставки в зависимост от геополитическите перспективи. Други региони наливат капитали в местното производство, но наваксването отнема време, тъй като опитът в производството е толкова важен, колкото и капиталовите инвестиции.
Съображенията за устойчивост на климата са фактор за внедряването на хранилища извън ползите от интегрирането на възобновяеми източници. Зимната буря в Тексас през 2021 г. показа как конвенционалното производство може да стане недостъпно точно когато е най-необходимо. Съхранението осигурява възможност за архивиране, която е трудно да се определи количествено в традиционните показатели за надеждност, но все повече се оценява от регулаторите и комуналните услуги, занимаващи се с екстремни увеличения на честотата на времето.
Технологичното развитие изпреварва адаптирането на регулаторната рамка. Това, което имаше смисъл за мрежово планиране преди пет години, не отразява настоящите възможности или разходи. Тази празнина създава възможности за проекти, които могат да се движат бързо, докато установените комунални услуги работят чрез по-дълги цикли на планиране и процеси на одобрение, които не са предназначени за ресурси за съхранение.
Траекторията на сектора предполага, че бързият растеж ще продължи, въпреки че разпределението по региони и приложения остава неравномерно. Техническите възможности до голяма степен достигнаха изискванията - икономиката и регулаторните рамки сега определят степента на внедряване повече от готовността на технологиите.
Участието на пазара бързо се усложнява
Различните пазари на електроенергия на едро имат различни правила за това как съхранението може да участва и какви услуги се зачитат към задълженията за капацитет. PJM третира съхранението по различен начин от CAISO, който използва различни структури от ERCOT. Проектите трябва да разберат дизайна на местния пазар, преди да финализират технически спецификации, защото това, което работи на един пазар, може да бъде неоптимално на друго място.
Пазарите на спомагателни услуги осигуряват значителни приходи в някои региони, но почти не съществуват в други. Стойността на регулирането на честотата варира в зависимост от характеристиките на мрежата, състава на съществуващия генераторен парк и нивата на възобновяемо проникване. Проект, който има смисъл в една взаимовръзка, може да се затрудни да очертае 200 мили от друг мрежов оператор с различни пазарни правила.
Опашките за взаимно свързване са задръстени от проекти за съхранение, които чакат проучвания за въздействие върху мрежата и разпределение на разходите за надграждане. Времето на изчакване се простира на години за някои региони. Междувременно технологията продължава да се подобрява и разходите продължават да падат, което означава, че проекти, които са влезли в опашка преди две години, може да се нуждаят от преработване, за да включат по-ново, по-евтино оборудване, докато получат одобрение за свързване.
Политическата подкрепа варира значително
Инвестиционните данъчни кредити трансформират икономиката на проекта в някои юрисдикции. Други региони разчитат на пазари на капацитет или мандати за възобновяема енергия, които индиректно стимулират съхранението. Няколко места не са направили почти нищо-по отношение на политиката, но все още виждат внедряване, тъй като основите на пазара работят без субсидии.
Дълготрайността на подкрепата на политиките е толкова важна, колкото и нейната щедрост. Инвеститорите се нуждаят от увереност, че рамките няма да се променят драматично по средата на 20-годишния живот на проекта. Ретроактивните промени в политиката на някои европейски пазари изплашиха разработчиците и забавиха внедряването с години, дори след като в крайна сметка бяха внедрени по-стабилни рамки.
Политиките на-държавно ниво в САЩ създават смесица от изисквания и стимули, които затрудняват-стратегиите за развитие в национален мащаб. Агресивните мандати за съхранение на Калифорния доведоха до ранно внедряване, но създадоха тесни места във веригата за доставки, тъй като разработчиците се състезаваха за ограничен производствен капацитет. Други държави се движеха по-бавно и се възползваха от научените уроци и подобрената наличност на технологии.
Процесите на планиране на предаването се нуждаят от актуализиране, за да се вземат предвид възможностите за съхранение. Традиционното планиране предполага, че генериращите ресурси остават на фиксирани места, но батериите могат да бъдат разположени почти навсякъде с връзка към мрежата. Тази гъвкавост създава стойност, която специалистите по планиране на трансмисията не са разбрали напълно как да я включат в своите модели и анализи-на разходите.
Зад--мерите срещу предната част-на-решенията за внедряване на измервателни уреди включват различни групи заинтересовани страни, финансови структури и регулаторен надзор. Някои приложения очевидно принадлежат към една категория, но много биха могли да вървят в двете посоки в зависимост от моделите на собственост и стратегиите за оптимизиране на приходите. Разделението между тези режими на внедряване се измества с развитието на пазарите и промяната на регулациите.
Изискванията за пожарна безопасност продължават да се преразглеждат с натрупването на повече оперативен опит. Ранните инсталации използваха по-прости системи за управление на топлината, които се оказаха неадекватни при определени режими на повреда. По-новите проекти включват множество излишни системи за безопасност, които добавят разходи, но намаляват застрахователните премии и регулаторния контрол. Балансът между разходите за безопасност и приемливия риск продължава да се измества, докато индустрията узрява.