Преимущества контейнерных аккумуляторных систем хранения энергии

 

Честно говоря, я был очень напуган, когда впервые столкнулся сконтейнерное хранилище энергиипроекты несколько лет назад.

Это было в 2021 году на проекте по производству и хранению фотоэлектрической энергии в Цинхае. Клиенту потребовалось построить и подключить к сети систему хранения энергии мощностью 100 МВтч в течение трех месяцев. Используя традиционные методы-на базе станций, это было бы практически невыполнимой задачей. Но когда я увидел более 20 контейнеров для хранения энергии, аккуратно расставленных в пустыне Гоби, обеспечивающих подключение к сети и выработку электроэнергии всего за 67 дней, я по-настоящему понял революционное значение этого технологического подхода.

Модуляризация звучит просто, но достичь ее невероятно сложно.

Термин «модуляризация» слишком часто используется в индустрии хранения энергии. Однако то, что нас действительно отличает, зачастую не сами аккумуляторные элементы, а умение системной интеграции.

Я видел слишком много проектов, в которых использовались одни и те же аккумуляторные элементы от CATL или BYD, но конечное качество поставки сильно различалось. Почему? Разница заключается в возможностях управления во время процесса заводского изготовления.

В прошлом году мы посетили производственную базу систем хранения энергии Sungrow Power в Хэфэе. Одна деталь произвела глубокое впечатление: каждый контейнер перед отправкой с завода проходит 72-часовую-полную-зарядку-разрядку — не выборочную проверку, а полную проверку. Многие мелкие производители не могут даже этого сделать; стоимость непомерно высока.

Поэтому, когда кто-то спрашивает меня, как выбрать интегратора систем хранения энергии, я советую сразу-посетить их завод. Посмотрите на уровень автоматизации производственной линии, строгость процесса тестирования и стандартизацию операций рабочих. Эти вещи невозможно увидеть в презентации PowerPoint.

Настоящая модульность – это не просто размещение оборудования в контейнерах; речь идет о переносе контроля качества на заводскую стадию.

Насколько быстрым может быть контейнерное хранение энергии?

В конце 2023 года провинция Восточного Китая срочно запустила серию проектов по хранению энергии и сокращению пиковой-энергии из-за пикового зимнего спроса. Их необходимо было подключить к сети к 15 декабря, то есть уже к середине-октября.

Два месяца от нуля до подключения к сети.

Традиционными методами это было бы невозможно. Но вот как мы это сделали с помощью контейнерного решения:

На протяжении всего процесса максимальное количество-строителей на объекте составляло всего около тридцати. Если бы это было здание электростанции, одна только бригада инженеров-строителей потребовала бы сотни человек.

Многие домовладельцы изначально недооценили ценность этого преимущества во времени. Но простой расчет проясняет: подключение к сети месяцем ранее, в рамках политики-сглаживания пиковых субсидий того времени, могло бы привести к дополнительной прибыли в размере от 1,5 до 2 миллионов юаней для проекта мощностью 100 МВтч. Это даже не считая экономии финансовых затрат.

В индустрии хранения энергии время действительно — деньги.

Что касается гибкости, вот потенциально-потрясающий пример.

Многие люди полагают, что, как только электростанция для хранения энергии будет построена, она будет закреплена на месте. Это не обязательно так.

В 2022 году план государственного-проекта ветроэнергетики и хранения энергии во Внутренней Монголии подвергся корректировке. Первоначальное место хранения энергии пришлось переместить, чтобы освободить место для ветряных турбин. Для системы хранения энергии на базе-станции это было бы катастрофой,-снос и реконструкция привели бы к потере десятков миллионов юаней.

Однако, поскольку использовалось контейнерное решение, окончательное решение было простым и понятным: несколько больших бортовых грузовиков были использованы для подъема и транспортировки 16 контейнеров для хранения энергии в целом на новую площадку в 3 километрах, где они были перемонтированы и отлажены. Весь процесс занял менее двух недель. В то время этот случай распространился в узком кругу представителей отрасли, и люди поняли: «О, значит, активы для хранения энергии можно использовать таким образом».

Позже мы общались с некоторыми финансовыми учреждениями, и они очень заинтересовались атрибутом «мобильный актив». По сравнению со стационарными хранилищами энергии, установленными на земле, контейнерные решения предлагают более четкую оценку остаточной стоимости и стратегии выхода, когда дело доходит до финансирования аренды и секьюритизации активов.

Безопасность – это тема, которую следует обсуждать серьезно

Я знаю, что многие люди обеспокоены безопасностью хранения энергии, особенно после взрыва на электростанции хранения энергии «4.16» в Пекине в 2021 году. В результате этой аварии погибли два человека и погиб один пожарный. Вся отрасль заплатила высокую цену.

Однако, с другой стороны, эта авария также послужила толчком к комплексному повышению стандартов безопасности. Проекты контейнерного хранения энергии, вводимые в эксплуатацию после 2022 года, имеют конфигурации безопасности, которые находятся на совершенно другом уровне по сравнению с предыдущим.

В прошлом году я наблюдал за пожарной тренировкой на одном из проектов. Умышленно сработала система пожаротушения контейнера; от обнаружения до подачи сигнала тревоги и выпуска огнетушащего вещества весь процесс занял менее 30 секунд.

Безопасность никогда не гарантируется на 100%. Однако благодаря систематическому проектированию и дублированию риски можно контролировать в приемлемых пределах.

Каковы сейчас основные практики?

• Первый уровень: Профилактика. Система управления батареями (BMS) отслеживает изменения напряжения, температуры и внутреннего сопротивления каждого элемента в режиме реального времени. Хорошая система BMS может выдать раннее предупреждение за 5–10 минут до того, как произойдет температурный разгон. Это временное окно имеет решающее значение.
• Второй уровень: Обнаружение. Помимо традиционных датчиков дыма и температуры в настоящее время широко устанавливаются датчики горючих газов. Ранний тепловой разгон батарей приводит к выбросу CO и водорода, а обнаружение газа позволяет обнаружить аномалии на 2–3 минуты раньше, чем детекторы дыма.
• Третий уровень: Пожаротушение. Гептафторпропан все еще используется, но его быстро заменяет перфторгексанон. Лично я предпочитаю перфторгексанон-эффект пожаротушения аналогичен, но его экологические характеристики намного лучше: значение ПГП составляет лишь часть от значения гептафторпропана.
• Четвертый слой: Изоляция. Это естественное преимущество контейнерных решений. Каждый контейнер представляет собой самостоятельную пожаробезопасную-зону. Даже если один контейнер загорится, соседние контейнеры останутся на достаточном безопасном расстоянии, чтобы предотвратить цепную реакцию.

Как посчитать экономику?

Это наиболее часто задаваемый вопрос, но стандартного ответа на него нет. Экономика сильно различается в зависимости от сценария применения, региона и бизнес-модели.

Однако можно сделать несколько ключевых замечаний:

В настоящее время наиболее выгодным применением хранения энергии является регулирование частоты. В регионах со зрелыми рынками регулирования частоты, таких как Гуандун, Шаньси и Внутренняя Монголия, проект хранения энергии с регулированием частоты мощностью 50 МВт/100 МВт потенциально может принести 40-50 миллионов юаней годового дохода. Инвестиции составляют примерно 300–350 миллионов юаней со статическим сроком окупаемости 6–7 лет. Учитывая остаточную стоимость батарей, фактическая отдача еще выше.

Коммерческое и промышленное хранение энергии в настоящее время очень популярно, но выбор правильного места имеет решающее значение. В регионах с пиковой-разницей цен в долине, превышающей 0,7 юаней/кВтч, таких как Гуандун, Чжэцзян и Цзянсу, коммерческое и промышленное хранение энергии является целесообразным. Если взять в качестве примера Чжэцзян, то пиковая разница в цене-для коммерческого и промышленного применения обычно составляет 0,8-0,9 юаней, а при подходящей кривой нагрузки период окупаемости может достигать 5-6 лет. Однако в регионах с меньшей разницей в пиковых ценах, таких как Хэнань и Шаньдун, экономика нежизнеспособна.

Честно говоря, обязательное выделение запасов энергии для новых источников энергии в настоящее время обусловлено политикой-, и его экономическая целесообразность, как правило, низка. При коэффициенте распределения 10%-20% и времени использования 2 часа годовое использование часов может составлять всего от трех до четырехсот часов, что затрудняет получение прибыли. Однако это порог подключения к сети, и другого пути нет.

Данные Китайской ассоциации производителей химических и физических источников энергии показывают, что в 2023 году в Китае было введено в эксплуатацию более 20 ГВт/40 ГВт новых проектов по хранению энергии, причем более 80% из них использовали контейнерные решения. Эта пропорция сама по себе отражает рыночный выбор.

Жидкостное охлаждение теперь является стандартной практикой для крупномасштабных-проектов по хранению энергии.

Дебаты по поводу жидкостного охлаждения в основном закончились. Два года назад люди спорили, какое охлаждение лучше — воздушное или жидкостное; теперь дебаты практически окончены. Причина проста: увеличивается емкость аккумуляторных ячеек (с 280Ач до 314Ач, сейчас в массовом производстве находится 560Ач), увеличивается плотность энергии и увеличивается тепловыделение. Воздушное охлаждение просто не справляется.

Преимущества жидкостного охлаждения очевидны:

Конечно, у жидкостного охлаждения есть и недостатки:-высокая стоимость, сложность системы и риск утечек. Однако, учитывая все обстоятельства, для контейнеров большой-емкости (3 МВтч и более) преимущества жидкостного охлаждения перевешивают затраты.

Система хранения энергии Tianheng компании CATL, выпущенная в 2024 году, обеспечивает мощность 6,25 МВтч в одном 20-футовом контейнере с использованием передовой технологии жидкостного охлаждения. Такая плотность энергии была невообразима три года назад.

Несколько тенденций в области контейнерного хранения энергии

Тенденция 1: Тенденция к увеличению мощностей сохранится.

Емкость 20-футовых аккумуляторных корпусов выросла с 2 МВтч до 3,5 МВтч, затем до 5 МВтч, а ведущие компании теперь продвигают продукцию мощностью 6 МВтч+. Достижение 10 МВтч в 40-футовом корпусе не является невозможным.

Тенденция 2: Технологическая «инволюция» переходит от клеток к системам.

Сегмент элементов питания уже в значительной степени гомогенизирован: лишь несколько ведущих поставщиков литий-железо-фосфатных батарей. В будущем дифференцированная конкуренция будет уделять больше внимания возможностям системной интеграции-управлению температурой, конструкции безопасности, интеллектуальной эксплуатации и обслуживанию, а также оптимизации затрат на протяжении всего жизненного цикла.

Тенденция 3: Натриевые батареи выйдут на рынок, но не нарушат существующий порядок.

Натриево-ионные-аккумуляторы действительно дешевле и лучше работают при низких-температурах. Однако их энергетическая плотность и срок службы в настоящее время уступают литий-железо-фосфатным. По моему мнению, натриевые батареи получат определенную долю рынка в сценариях,-чувствительных к затратам и с более низкими требованиями к плотности энергии (например, пиковые-аккумулирующие энергию в северных регионах), но они не пошатнут доминирующее положение литиевых батарей в течение трех-пяти лет.

Тенденция 4: Эксплуатация и техническое обслуживание перейдут от подхода «человеческой волны» к интеллектуальным системам.

В настоящее время многие электростанции, аккумулирующие энергию, по-прежнему полагаются на ручные проверки, что неэффективно и дорого. В будущем благодаря цифровым двойникам, ИИ-диагностике и профилактическому обслуживанию модель эксплуатации и обслуживания претерпит фундаментальные изменения. Некоторые компании уже исследуют эту область с многообещающими результатами.

Почему контейнерное хранение энергии становится все более популярным?

Насколько я понимаю, это, по сути, представляет собой «индустриализированное мышление», преобразующее индустрию хранения энергии.

Превращение сложных системных разработок в стандартизированные продукты, перенос неопределенностей на месте в контролируемую производственную среду и преобразование одноразовых активов в мобильные модули многократного использования-эти идеи фактически соответствуют моделям развития других отраслей обрабатывающей промышленности.

Конечно, контейнерные решения не идеальны. Экономика сверх-крупных-проектов (таких как проекты уровня ГВтч-) по-прежнему нуждается в оптимизации, адаптация к экстремальным условиям нуждается в улучшении, а системы безопасности требуют постоянных итераций.

Но направление правильное. Я все больше убеждаюсь в этом.

В следующий раз, если у меня будет возможность, я бы хотел подробнее написать о «подводных камнях» при разработке и эксплуатации проектов по хранению энергии-ведь просто посмотреть на преимущества недостаточно; Не менее важно знать, как избежать ловушек.