Prednosti kontejnerskih baterijskih sistemov za shranjevanje energije

 

Če sem iskren, sem bil precej prestrašen, ko sem se prvič srečalshranjevanje energije v posodahprojektov pred nekaj leti.

Bilo je leta 2021 pri projektu fotonapetostne proizvodnje in shranjevanja energije v Qinghaiju. Naročnik je v treh mesecih zahteval izgradnjo in priključitev na omrežje 100MWh hranilnika energije. Z uporabo tradicionalnih metod-na podlagi postaj bi bila to skoraj nemogoča naloga. Ko pa sem v puščavi Gobi videl več kot 20 vsebnikov za shranjevanje energije, lepo urejenih, ki so dosegli povezavo z omrežjem in proizvodnjo električne energije v samo 67 dneh, sem resnično razumel revolucionarni pomen tega tehnološkega pristopa.

Modularizacija se sliši preprosto, vendar jo je neverjetno težko doseči

Izraz "modularizacija" se v industriji shranjevanja energije preveč uporablja. Toda tisto, kar nas resnično razlikuje, pogosto niso same baterijske celice, temveč spretnost sistemske integracije.

Videl sem preveč projektov, kjer so bile uporabljene iste baterijske celice CATL ali BYD, vendar se je končna kakovost dostave drastično razlikovala. Zakaj? Razlika je v zmožnostih nadzora med postopkom tovarniške montaže.

Lansko leto smo obiskali proizvodno bazo sistema za shranjevanje energije Sungrow Power v Hefeiju. Ena podrobnost je pustila močan vtis: vsaka posoda je podvržena 72-urnemu polnemu-preskusu polnjenja-praznjenja, preden zapusti tovarno – ne naključno preverjanje, ampak popoln pregled. Mnogi manjši proizvajalci niti tega ne zmorejo; cena je previsoka.

Torej, ko me nekdo vpraša, kako izbrati integrator za shranjevanje energije, svetujem, da neposredno-obiščite njihovo tovarno. Poglejte stopnjo avtomatizacije na proizvodni liniji, strogost postopka testiranja in standardizacijo dela delavcev. Teh stvari ni mogoče videti v PowerPoint predstavitvi.

Prava modularizacija ne pomeni samo polnjenja opreme v zabojnike; gre za prenos nadzora kakovosti naprej v fazo tovarne.

Kako hitro je lahko shranjevanje energije v posodah?

Konec leta 2023 je provinca v vzhodni Kitajski zaradi pritiska največjega zimskega povpraševanja nujno začela s serijo projektov za shranjevanje energije in-britje. Na omrežje so jih morali priključiti do 15. decembra, kar je bilo že sredi-oktobra.

Dva meseca, od nič do priključitve na omrežje.

To bi bilo nemogoče z uporabo tradicionalnih metod. Toda z rešitvijo v posodah smo to storili takole:

V celotnem procesu je bilo največje število-gradbenih delavcev na gradbišču le okoli trideset. Če bi šlo za zgradbo elektrarne, bi samo gradbena ekipa potrebovala na stotine ljudi.

Mnogi lastniki stanovanj so sprva podcenjevali vrednost te časovne prednosti. Toda preprost izračun razjasni: priključitev na omrežje mesec dni prej, v skladu s takratno-politiko subvencij za britje, bi lahko povzročila dodatnih 1,5 do 2 milijona juanov dobička za projekt 100 MWh. To niti ne vključuje prihrankov pri finančnih stroških.

V industriji shranjevanja energije je čas resnično denar.

Kar zadeva prilagodljivost, tukaj je potencialno osupljiv primer

Mnogi ljudje verjamejo, da ko je elektrarna za shranjevanje energije zgrajena, je že pritrjena. To ni nujno res.

Leta 2022 se je državni -projekt vetrne energije in shranjevanja energije v Notranji Mongoliji soočil s prilagoditvijo načrtovanja. Prvotno mesto za shranjevanje energije je bilo treba prestaviti, da bi naredili prostor za vetrne turbine. Za-sistem za shranjevanje energije, ki temelji na postaji, bi bila to katastrofa-rušenje in rekonstrukcija bi povzročila, da bi na desetine milijonov juanov padlo v odtok.

Ker pa je bila uporabljena rešitev v zabojnikih, je bila končna rešitev preprosta in enostavna: več velikih tovornjakov s ploščadimi ploščami je bilo uporabljenih za dvigovanje in transport 16 zabojnikov za shranjevanje energije kot celote na novo lokacijo 3 kilometre stran, kjer so jih ponovno povezali in odpravili napake. Celoten postopek je trajal manj kot dva tedna. Ta primer se je takrat razširil v ozkem krogu v industriji in ljudje so ugotovili: Oh, sredstva za shranjevanje energije se lahko uporabljajo na ta način.

Kasneje smo komunicirali z nekaterimi finančnimi institucijami in zelo jih je zanimal atribut "mobilno sredstvo". V primerjavi s stacionarnimi skladišči energije, pritrjenimi na tleh, rešitve v kontejnerjih ponujajo jasnejše ocene preostale vrednosti in izhodne strategije, ko gre za financiranje najemov in listinjenje sredstev.

Varnost je tema, o kateri je treba resno razpravljati

Vem, da ima veliko ljudi pomisleke glede varnosti shranjevanja energije, zlasti po eksploziji elektrarne za shranjevanje energije »4,16« v Pekingu leta 2021. Ta nesreča je povzročila dve smrti in izgubo enega gasilca. Celotna industrija je plačala visoko ceno.

Po drugi strani pa je ta nesreča spodbudila tudi celovito nadgradnjo varnostnih standardov. Projekti za shranjevanje energije v kontejnerjih, ki bodo začeli delovati po letu 2022, imajo varnostne konfiguracije, ki so na popolnoma drugačni ravni v primerjavi s prejšnjimi.

Lansko leto sem opazoval požarno vajo pri projektu. Namerno se je sprožil sistem za gašenje požara zabojnika; od zaznave do alarma do sproščanja gasilnega sredstva je celoten postopek trajal manj kot 30 sekund.

Varnost ni nikoli 100% zagotovljena. Vendar pa je s sistematično zasnovo in redundanco mogoče nadzorovati tveganja v sprejemljivih mejah.

Kakšne so zdaj glavne prakse?

• Prva plast: Preprečevanje. Sistem za upravljanje baterije (BMS) spremlja spremembe napetosti, temperature in notranjega upora vsake celice v realnem času. Dober BMS lahko izda zgodnje opozorilo 5-10 minut preden pride do toplotnega uhajanja. To časovno okno je ključnega pomena.
• Drugi sloj: zaznavanje. Poleg tradicionalnih detektorjev dima in temperature so zdaj pogosto nameščeni detektorji gorljivih plinov. Zgodnje termično odvajanje baterij sprošča CO in vodik, zaznavanje plina pa lahko zazna anomalije 2-3 minute prej kot detektorji dima.
• Tretji sloj: gašenje požara. Heptafluoropropan se še vedno uporablja, vendar ga perfluoroheksanon hitro nadomešča. Osebno imam raje perfluoroheksanon-učinek gašenja požara je podoben, vendar je njegova okoljska učinkovitost veliko boljša, saj je vrednost GWP le delček vrednosti heptafluoropropana.
• Četrta plast: izolacija. To je naravna prednost kontejnerskih rešitev. Vsak vsebnik je neodvisno območje,-odporno na ogenj. Tudi če ena posoda gori, imajo sosednje posode zadostno varnostno razdaljo, da ne pride do verižne reakcije.

Kako izračunate ekonomijo?

To je najpogosteje zastavljeno vprašanje, vendar standardnega odgovora ni. Ekonomika se zelo razlikuje glede na scenarij uporabe, regijo in poslovni model.

Vendar pa je mogoče podati nekaj ključnih ugotovitev:

Trenutno je najbolj donosna aplikacija za shranjevanje energije regulacija frekvence. V regijah z zrelimi trgi za regulacijo frekvence, kot so Guangdong, Shanxi in Notranja Mongolija, lahko projekt shranjevanja energije za regulacijo frekvence 50 MW/100 MWh potencialno ustvari 40–50 milijonov RMB letnega prihodka. Naložba je približno 300-350 milijonov RMB, s statično dobo vračila 6-7 let. Glede na preostalo vrednost baterij je dejanski donos še višji.

Komercialno in industrijsko shranjevanje energije je trenutno zelo priljubljeno, vendar je izbira prave lokacije ključnega pomena. V regijah z najvišjo-razliko v cenah v dolini, večjim od 0,7 RMB/kWh, kot so Guangdong, Zhejiang in Jiangsu, je komercialno in industrijsko shranjevanje energije izvedljivo. Če za primer vzamemo Zhejiang, je najvišja-razlika v ceni v dolini za komercialne in industrijske aplikacije na splošno 0,8-0,9 RMB, s primerno krivuljo obremenitve pa lahko vračilna doba doseže 5-6 let. Vendar v regijah z manjšimi razlikami v cenah med vrhom in dolino, kot sta Henan in Shandong, ekonomija ni uspešna.

Obvezno dodeljevanje shranjevanja energije za nove vire energije, odkrito povedano, trenutno temelji na-politiki, njegova ekonomska upravičenost pa je na splošno nizka. Z razmerjem dodeljevanja 10 %-20 % in časom uporabe 2 uri lahko letne ure uporabe znašajo le tristo do štiristo ur, zaradi česar je težko izkoristiti. Vendar je to prag za povezavo z omrežjem in ni druge poti.

Podatki Kitajskega združenja industrije kemičnih in fizikalnih virov energije kažejo, da je bilo leta 2023 na Kitajskem uvedenih več kot 20 GW/40 GWh novih projektov za shranjevanje energije, pri čemer jih je več kot 80 % sprejelo rešitve v kontejnerjih. Ta delež sam odraža tržno izbiro.

Tekočinsko hlajenje je zdaj standardna praksa za-obsežne projekte shranjevanja energije.

Razprava o tekočinskem hlajenju je večinoma končana. Pred dvema letoma so ljudje razpravljali, ali je boljše zračno ali tekočinsko hlajenje; zdaj je debata praktično končana. Razlog je preprost: povečuje se kapaciteta baterijskih celic (z 280Ah na 314Ah, zdaj je v masovni proizvodnji 560Ah), energijska gostota se povečuje, proizvodnja toplote pa narašča. Zračno hlajenje preprosto ne more slediti.

Prednosti tekočinskega hlajenja so neposredne:

Seveda ima tekočinsko hlajenje tudi svoje pomanjkljivosti-visoke stroške, kompleksnost sistema in tveganje puščanja. Če upoštevamo vse, pri posodah z veliko-zmogljivostjo 3 MWh ali več koristi tekočinskega hlajenja odtehtajo stroške.

CATL-ov sistem za shranjevanje energije Tianheng, ki je bil izdan leta 2024, doseže 6,25 MWh v enem samem 20-čeveljskem vsebniku z uporabo napredne tehnologije hlajenja s tekočino. Ta gostota energije je bila pred tremi leti nepredstavljiva.

Več trendov pri shranjevanju energije v posodah

Trend 1: Trend večjih zmogljivosti se bo nadaljeval.

20-metrska ohišja baterij so zrasla z 2 MWh na 3,5 MWh, nato na 5 MWh, vodilna podjetja pa zdaj spodbujajo izdelke s 6 MWh+. Doseči 10 MWh v 40-čeveljskem ohišju ni nemogoče.

Trend 2: Tehnološka "involucija" se seli iz celic v sisteme.

Segment celic je že zelo homogeniziran, z le nekaj vodilnimi dobavitelji litij-železo-fosfatnih baterij. Prihodnja diferencirana konkurenca se bo bolj osredotočala na zmogljivosti sistemske integracije-toplotno upravljanje, varnostno zasnovo, inteligentno delovanje in vzdrževanje ter optimizacijo stroškov celotnega življenjskega cikla.

Trend 3: Natrijeve baterije bodo vstopile na trg, vendar ne bodo porušile obstoječega reda.

Natrijeve-ionske baterije so res cenejše in imajo boljše delovanje pri nizkih-temperaturah. Vendar sta njihova gostota energije in življenjska doba trenutno slabša od litijevega železovega fosfata. Moja presoja je, da bodo natrijeve baterije pridobile določen tržni delež v stroškovno-občutljivih scenarijih z nižjimi zahtevami glede energijske gostote (kot je največje-shranjevanje energije v severnih regijah), vendar ne bodo omajale prevladujočega položaja litijevih baterij v treh do petih letih.

Trend 4: Delovanje in vzdrževanje se bosta preusmerila s pristopa "človeških valov" na inteligentne sisteme.

Trenutno se številne elektrarne za shranjevanje energije še vedno zanašajo na ročne preglede, kar je neučinkovito in drago. V prihodnosti bo model delovanja in vzdrževanja doživel temeljno spremembo z digitalnimi dvojčki, diagnostiko AI in prediktivnim vzdrževanjem. Nekatera podjetja že raziskujejo to področje z obetajočimi rezultati.

Zakaj shranjevanje energije v posodah postaja vse bolj razširjeno?

Moje razumevanje je, da v bistvu predstavlja "industrializirano miselnost", ki preoblikuje industrijo shranjevanja energije.

Spreminjanje zapletenega sistemskega inženiringa v standardizirane izdelke, prenos-negotovosti na kraju samem v nadzorovano tovarniško okolje in preoblikovanje-enkratnih sredstev v mobilne module za večkratno uporabo-te ideje so dejansko skladne z razvojnimi vzorci drugih proizvodnih industrij.

Seveda kontejnerske rešitve niso popolne. Ekonomika izjemno-velikih-projektov (kot so projekti na ravni GWh-) še vedno potrebuje optimizacijo, prilagodljivost na ekstremna okolja je prostor za izboljšave, varnostni sistemi pa potrebujejo nenehno ponavljanje.

Ampak smer je prava. O tem sem vse bolj prepričan.

Naslednjič, če bom imel priložnost, bi rad pisal več o "pasteh" pri razvoju in delovanju projektov za shranjevanje energije-navsezadnje samo gledanje prednosti ni dovolj; Enako pomembno je vedeti, kako se izogniti pastem.