Желілік энергияны сақтаудың-масштабының таралуы қуат жүйелерінің үзіліс пен ең жоғары сұранысты басқару әдісін түбегейлі өзгертті. Бұл ландшафтта екі архитектуралық парадигма басым конфигурация ретінде пайда болды:контейнерлік аккумуляторлық энергияны сақтау жүйелері(BESS) және әдеттегі станциялық қондырғылар-мақсатында салынған құрылымдардың ішінде орналасқан-. Екеуі де -уақыт бойынша электр энергиясын сақтау-жылжымалы жөнелту- үшін шамамен бірдей функцияларды орындағанымен, олардың инженерлік философиясы, орналастыру логистикасы және операциялық сипаттамалары айтарлықтай ерекшеленеді. Бұл айырмашылық жобаның экономикасы, ауқымдылығы және ұзақ мерзімді активтерді басқару- үшін терең әсер етеді.
Контейнеризация революциясы (және бұл неліктен болды)
Контейнерлерді басып алуды ешкім жоспарлаған жоқ. Ауысым дерлік кездейсоқ болды.
Шамамен 2015-2016 жылы шалғай аймақтардағы әзірлеушілер-әсіресе Австралиядағы тау-кен жұмыстары және-Сахараның оңтүстігіндегі Африка-желіден тыс қондырғылар алты айлық құрылыс жұмыстарын қажет етпейтін нәрсені талап ете бастады. Оларға жүк көлігімен келіп, бірнеше апта ішінде жұмыс істей бастайтын қойма қажет болды. Жауап барлығының бетіне қарап тұрды: жаһандық логистикада төңкеріс жасаған бірдей стандартталған болат қораптар.
Стандартты 20{6}}футтық ISO контейнері (6,1м × 2,4м × 2,6м) немесе оның 40-футтық аналогы іс жүзінде форма факторы болды. Ішінде бәрі толып қалады: литий-ионды батарея сөрелері, қуатты түрлендіру жүйелері, жылуды басқару жабдықтары, өртті сөндіру, бақылау жабдықтары. Интеграция далада емес, зауытта болады. Бұл басты айырмашылық.
Бұл жұмысты техникалық жағынан -алдын ала инженерия құрайды. Tesla өзінің Megapack қондырғыларын Оңтүстік Австралиядағы Хорнсдейл қуат резервіне жөнелткен кезде, әрбір контейнер тексерілген, тексерілген ішкі жүйе ретінде келді. Сайт жұмысы негізінен инженерлер жек көретін, бірақ тұтынушылар естуді ұнататын -"қосу және ойнату" болды.
Дәстүрлі қондырғылар: енді ешкім жасағысы келмейтін жағдай
Міне, мен бір нәрсе туралы шыншыл болуым керек. Дәстүрлі BESS станциясы-түрі туралы жақсы жазу факс машиналарын қорғауға ұқсайды. Технология жұмыс істейді. Ол дәлелденген. Дүние жүзіндегі ең ұзақ-жұмыс істейтін тор қоймасының кейбір активтері осы тәсілді пайдаланады.
Бірақ экономиканың күрт өзгергені сонша, жаңа дәстүрлі құрылыстар нақты контексттерден тыс сирек болып барады.
Айтуынша, көзқарас белгілі бір сценарийлерде әлі де мағынасы бар:
Қолданыстағы қондырғылармен -орналасқан жер
Қолданыстағы қондырғылармен -орналасқан жер-деректер орталықтары, өндірістік зауыттар, теміржол қоймалары{1}}оларда арнайы батарея бөлмесі жылуды басқару инфрақұрылымын, қауіпсіздік жүйелерін және техникалық қызмет көрсету персоналын ортақ пайдалана алады.
01
Тығыз қалалық орталар
Тығыз қалалық орталармұнда жылжымайтын мүлік құны астрономиялық және тік құрылысқа артықшылық беріледі. Токио немесе Манхэттеннің орталығындағы көпқабатты батарея ғимараты контейнерлік жүйелер сәйкес келмейтін энергия тығыздығына қол жеткізе алады. Сөрелерді еденнен төбеге-төбеге- қатар қоюға, ғимарат конверті үшін HVAC жүйелерін оңтайландыруға және қолданыстағы электр инфрақұрылымымен талғампаз түрде біріктіруге болады.
02
Өте үлкен қондырғылар
Өте үлкен қондырғылар(500 МВт сағ+), мұнда құрылыс жұмыстарының шекті құны тапсырыстық дизайн икемділігімен салыстырғанда шамалы болады.
03
Мәселе мынада, «маржиналды» қайта анықтауды жалғастыруда. Бес жыл бұрын 100 МВт сағаттан асатын кез келген нәрсе дәстүрлі құрылысты қолдады. Бүгінгі таңда бұл шек 300 МВт сағ немесе одан жоғарыға дейін көтерілген болуы мүмкін және ол әлі де көтерілуде.
Жылу менеджменті: заттар қызықты болатын жерде
Бұл жерде мен біраз уақыт өткізгім келеді, өйткені ол бағаланбайды.
Литий{0}}иондық жасушалар- температураға сезімтал тіршілік иелері. Олардың оңтайлы жұмыс терезесі 15 градус пен 35 градус аралығында болады. Осы диапазонның шегінен шығып кетіңіз және сіз жеделдетілген деградацияны, сыйымдылықтың төмендеуін, ықтимал термиялық қашуды көресіз. 12 жылдық активтің қызмет ету мерзімі мен 7 жылдық активтің қызмет ету мерзімі арасындағы айырмашылық көбінесе жылуды басқаруға байланысты.
Контейнерленген жүйелер негізінен сұйық салқындатуға жақындады. Суық плиталар сыртқы салқындатқыштарға қосылған тұйық контур арқылы айналымдағы гликоль{1}}су қоспаларымен батарея модульдерімен тікелей жанасады. Жылулық массаны басқаруға болады. Жауап беру уақыты жылдам. Батарея жинағындағы температура градиенттері әдетте 3-5 градус аралығында болады.
Дәстүрлі қондырғылар бұрыннан бөлме деңгейіндегі кондиционерге- сүйенген. Ол жұмыс істейді, бірақ тиімділігі төмен. Ауа сұйықтықпен салыстырғанда қорқынышты жылу өткізгіштікке ие. Ең жылы ұяшықтардың шектерде болуын қамтамасыз ету үшін сіз қатты салқындатасыз, яғни ең суық ұяшықтар оңтайлы емес жұмыс істейді. Энергетикалық паразиттік жүктеме ыстық климатта жүйе сыйымдылығының 8{7}}12%, ал жақсы жобаланған сұйық салқындатылған контейнерлер үшін 3-5% жетуі мүмкін.
Кейбір жаңа станциялар типі -барлық батарея модульдерін диэлектрлік сұйықтыққа- батыру арқылы салқындатуды қабылдады. Жылу өнімділігі ерекше. Бірақ операциялық күрделілік пен сұйықтықты басқару талаптары арнайы қолданбаларға шектелген.
Ешкім айтпайтын сандар
Жобаны әзірлеушілер $/кВт/сағ көрсеткіштерін келтіргенді ұнатады. Ағымдағы диапазон химияға, ұзақтыққа және географиялық факторларға байланысты контейнерлік ерітінділер үшін жүйе деңгейінде $150-250/кВт/сағ аралығында болады.
Бірақ бұл тақырып саны ашқаннан гөрі көбірек жасырады.
100 МВт/сағ жобаның екі сценарийін қарастырыңыз:
Контейнерлік тәсіл:
Жабдық: ~$18 млн
Сайтты дайындау: ~$1,2 млн
Орнату және іске қосу: ~800 мың доллар
Тордың өзара байланысы: ~$2M (орналасқан жеріне байланысты айтарлықтай өзгереді)
Мерзімі: Тапсырыс бергеннен бастап операцияға дейін 8-14 ай
Дәстүрлі станция-түрі:
Жабдық: ~ $15 млн (батареялар мен ДК шын мәнінде контейнерсіз сәл арзанырақ)
Ғимарат құрылысы: ~4-6 миллион доллар
Сайтты дайындау: ~$2 млн
Орнату және іске қосу: ~$1,5 млн
Тордың өзара байланысы: ~$2 млн
Мерзімі: 18-30 ай
Контейнерленген жобаның құны шикі жабдықта көп, ал қалғандарының барлығында аз. Және бұл уақыт кестесінің айырмашылығы? Бұл жобаның проформаларында сирек кездесетін мүмкіндік құнын білдіреді. 12 ай бұрын кіріс алған сақтау активі инвестициялық есептеуді толығымен өзгерте алады.
Өрт және қауіпсіздік: Контейнердегі піл
Мен бұл мақаланы 2019 жылы Аризонада немесе 2021 жылы Викторияда болған оқиғаны немесе Оңтүстік Кореядағы көптеген оқиғаларды қарастырмай жаза алмаймын.
Батареядағы өрттер теориялық қауіп емес. Бұл үлкен назар аударуды талап ететін инженерлік мәселелер.
Контейнерленген жүйелер белгілі бір артықшылықтарға ие. Бірліктер арасындағы физикалық оқшаулау бір контейнердегі термиялық қашу оқиғасының көршілес қондырғыларға міндетті түрде каскадты емес екенін білдіреді. Дефлаграционды желдетуді тікелей контейнер құрылымына салуға болады. Төтенше жағдайға әрекет ету оңайлатылған{3}}өрт сөндірушілер жақындай алады, оқшаулау аймақтарын белгілей алады және басып алынған құрылымдарға қауіп төндірместен бұзылған бөлімшелердің жанып кетуіне мүмкіндік береді.
Аризонадағы МакМиккен оқиғасы екі жылға жуық ақаусыз жұмыс істеп тұрған контейнерге қатысты. Жылулық оқиға кезінде газдың жиналуы жарылыс қаупін туғызды. Өрт сөндірушілер тергеу үшін есікті ашқанда, контейнер жарылған. Төрт адам ауруханаға жатқызылды.
Өнеркәсіптің әрекеті жан-жақты болды: газды анықтаудың жетілдірілген жүйелері, автоматты дефлаграционды панельдер, күдікті термиялық оқиғалар кезінде контейнерлерді ашуға нақты тыйым салатын қайта қаралған апаттық әрекет ету хаттамалары. UL 9540A сынағы енді өрттің таралу сипаттамаларын бағалаудың стандартталған әдістерін ұсынады.
Бірақ мынау мені қызықтырады. Контейнерленген BESS оқиғаларының жоғары-бейнелі сипаты дәстүрлі қондырғылардың кең таралған тәуекел профиліне қарағанда қауіпсіздікті жылдам жақсартуға себеп болды. Контейнерде бірдеңе дұрыс болмаса, ол жаңалық жасайды. Өнеркәсіптік мекемедегі аккумулятор бөлмесінде оқыс оқиға болған кезде, ол жиі жалпы өндірістік апаттар санатына жатады және азырақ тексеріледі.
Нарық шын мәнінде нені қалайды
Мен соңғы бірнеше жыл ішінде сатып алу ерекшеліктерінің дамуын бақылап жүрмін. Ауысым сөзсіз.
Бес жыл бұрын RFP контейнерлік және станциялық шешімдерге арналған егжей-тегжейлі ұсыныстарды сұрайтын. Бағалаушылар салыстырғысы келді.
Бүгінгі таңда көптеген утилиталар{0}}ауқымды сатып алулар контейнерлік пішімді нақты көрсетеді. Стандарттау өзін-өзі-бекіте бастады. Инвесторлар өнімді түсінеді. Сақтандыру андеррайтерлері белгіленген шеңберлер жасады. O&M мердігерлері арнайы сараптама әзірледі. Экожүйе контейнерлердің айналасында шоғырланған.
Бұл дәстүрлі тәсілдер жойылады дегенді білдірмейді. Бірақ олардың өрісі тарылып барады. Арнайы қолданбаларға арналған теңшелетін қондырғылар. Қолданыстағы инфрақұрылымды пайдалана отырып, қайта жаңғырту жобалары. Контейнер логистикасы қиын аймақтар.
5МВт-сағ контейнер және одан тыс
Міне, іс қайда бара жатыр.
Ерте контейнерленген жүйелер 40 футтық қорапқа 1-2 МВт сағ жинаған. CATL, BYD, Tesla және басқалардың қазіргі ұрпақ өнімдері әдеттегідей 3-4 МВт/сағ жетеді. Megapack 2 XL 4 МВт/сағ. CATL компаниясының EnerOne Plus компаниясы 5 МВт сағ талап етеді+.
Мұны басқаратын физика: энергия тығыздығы жоғары ұяшықтар (280Ah призматикалық LFP стандартты болды), тығызырақ орау мүмкіндігін беретін тиімдірек термиялық басқару, сол жабдықтан пайдалырақ қуаттылықты алатын ақылды BMS алгоритмдері.
Бірақ шектеулер бар. Салмағы шамамен 35{2}}40 тоннаға- шектеу қояды, сіз ауыр тасымалдауға арналған арнайы талаптарға жауап бересіз. Жылулық тығыздық жылуды қабылдамайтын жүйелердің сызықты емес масштабын білдіреді. Сыйымдылығы жоғары қондырғылар үшін қауіпсіздікті сертификаттау процестері ұзағырақ және қымбатқа түседі.
Менің болжауымша,-және бұл жай ғана болжам-, біз нарықтық стандарттауды 40 фут эквивалентіне шамамен 5-6 МВт сағ болатынын көреміз. Бұдан басқа, сіз контейнерлерді үлкейтудің орнына қосуды бастайсыз. Стандарттау логистикасы тапсырыстық өлшемдердің шекті артықшылықтарынан асып түседі.
Химия туралы қысқаша түсініктеме
Мен негізінен литий-темір фосфаты (LFP) туралы жаздым, өйткені бұл жерде коммуналдық-масштаб нарығы пайда болды. Қауіпсіздік профилі, циклдің қызмет ету мерзімі және шығындар траекториясы оны желілік қолданбалар үшін басым етеді.
Бірақ келе жатқан нәрсені елемеңіз.
Натрий-ионы шынайы. CATL-де өндірістік желілер жұмыс істейді. Энергия тығыздығы төмен (шамамен LFP 80-90%), бірақ шикізат шығындары мен жеткізу тізбегінің икемділігі мәжбүр етеді. Гравиметриялық энергияның тығыздығы азырақ стационарлық сақтау үшін натрий-иондық контейнерлер 3-5 жыл ішінде айтарлықтай үлесті алады.
2030 жылға дейін қатты{0}}қатты күй-коммерциялық емес болуы мүмкін. Бірақ ол келгенде жылуды басқару теңдеулері толығымен өзгереді. Ешқандай сұйық электролит мүлдем басқа қауіпсіздік сипаттамаларын білдірмейді.
Қорытынды ойлар
Контейнерленген және дәстүрлі пікірталас негізінен нарықпен шешілді. Контейнерлер жеңіске жетті, себебі олар орналастыру мәселесін шешті, ал орналастыру қиын болды. Энергияға ауысу кез келген жобада арнайы инженерияны күтуге уақыт жоқ.
Қызықты болып қалатын нәрсе - бұл форматтар арасындағы бәсекелестік емес, контейнерлік жүйелерде болып жатқан эволюция. Үлкен қуаттар, жылуды басқарудың ақылдылығы, желі қызметтерімен неғұрлым күрделі интеграция. Контейнер платформаға айналды.
Дәстүрлі станциялар{0}}тәрізді қондырғылар мағынасы бар жерлерде сақталады. Браунфилд жобалары. Тығыз қалалық өзектер. Бірегей талаптары бар қолданбалар. Бірақ тордың-масштабында жадты орналастырудың негізгі ағымы үшін-әр континентте жыл сайын қосылатын гигаватт-сағат сыйымдылығы-контейнер орналастырудың негізгі бірлігіне айналды.
Бұл романтика емес. Бұл логистика. Ал инфрақұрылымда әдетте логистика жеңеді.