Снаружи крупномасштабная-система аккумуляторного хранения энергии (БЭСС) выглядит почти скучно: ряды контейнеров, трансформаторная площадка, огороженный двор. Однако вопрос о том, будет ли эта верфь приносить деньги в течение следующих пятнадцати лет или превратится в медленно движущееся-обязательство, обычно решается задолго до того, как какой-либо контейнер достигнет площадки -, в решениях о размерах, заявке на соединение и мелком шрифте гарантии.
Большинство представлений о хранилищах-масштабируемого хранилища заканчиваются перечислением компонентов. Это нормально при первом прочтении и не очень помогает, когда вы изучаете технико-экономическое обоснование, пытаясь выбрать между двух-часовой и четырех-часовой системой, или задаетесь вопросом, почему заявка на межсетевое соединение сидит в очереди уже два года. Это руководство написано для второй ситуации: что такое крупномасштабная-BESS на самом деле, как размер и продолжительность влияют на экономическое обоснование, что на самом деле включает в себя подключение к сети, куда уходят деньги и откуда они возвращаются, а также ошибки, которые появляются снова и снова в неэффективных проектах.
Что такое крупномасштабная-BESS на самом деле?
Крупномасштабная-BESS – это аккумуляторная система хранения данных, построенная на сети илимасштаб полезности- обычно оценивается в мегаваттах (МВт) мощности и мегаватт-часах (МВтч) энергии - и подключается на стороне сети или вместе с крупным генератором или промышленной нагрузкой, а не находится за счетчиком одного здания.
От более мелких коммерческих систем ее отличает не только размер. Крупномасштабный-BESS рассматривается как управляемый сетевой актив: ожидается, что он будет реагировать на ценовые сигналы, инструкции-оператора сети или профиль генерации и будет продолжать работать в соответствии с установленным стандартом в течение десятилетия или более.
Типичные точки подключения включают в себя:
- Передающая или распределительная подстанция как отдельный ресурс хранения.
- Солнечная ферма, использующая одну и ту же точку соединения в конфигурации с -совмещенным расположением или-сопряжением постоянного тока.
- Ветряная электростанция, выравнивающая производительность и перераспределяющая энергию в более-часы с более высокой ценностью
- Крупный промышленный объект или энергетический парк, обеспечивающий управление расходами и надежностью.
Приложения следуют из точки подключения: энергетический арбитраж, частотная характеристика и другие услуги-стабилизации сети, предоставление мощности, поддержка возобновляемых источников энергии, сокращение ограничений, устранение перегрузок и резервное питание для критических нагрузок.
Внутри системы: основные компоненты полезного-масштабируемого хранилища
Логику работы можно сформулировать просто: система заряжается, когда электроэнергии много или дешево, и разряжается, когда ее мало или дорого. Что усложняет эту задачу в масштабе, так это то, что система обычно балансирует несколько сигналов одновременно: - прогнозы оптовых цен, вспомогательные рыночные цены, инструкции-оператора сети по диспетчеризации, договорные обязательства, а также свои собственные пределы заряда и деградации. Батарея, которая разряжается в неподходящий момент, не просто упускает возможность получения дохода; час спустя у него может не хватить энергии для выполнения обязательств по мощности.
восемь основных компонентовкоторые делают это возможным, не являются независимыми конструктивными решениями - каждый из них ограничивает другие:
| Компонент | Функция | Почему это важно в масштабе |
|---|---|---|
| Батарейные модули и стойки | Храните энергию электрохимически | Химический состав клеток и качество определяют скорость деградации и условия гарантии. |
| Система управления батареями (BMS) | Мониторинг, балансировка, защита на уровне ячейки- | Первая линия защиты от тепловых явлений |
| Система преобразования энергии (PCS) | Преобразует постоянный ток в переменный и обратно | Определяет соответствие-кода Grid и скорость ответа. |
| Трансформатор и распределительное устройство | Повышение напряжения-и изоляция | товары с длительным сроком выполнения-; часто узкое место в расписании |
| Система энергоменеджмента (EMS) | Решает, когда заряжать и разряжать | Непосредственно определяет, какой доход фактически получает актив. |
| SCADA и коммуникации | Мониторинг, телеметрия, операторский интерфейс | Требуется для участия на рынке и соответствия требованиям сети |
| Управление температурным режимом | Воздушное или жидкостное охлаждение | Влияет на эффективность, скорость деградации и вспомогательную нагрузку. |
| Обнаружение и тушение пожара | Безопасность и соответствие | Зачастую это разрешительные ворота, а не дополнительная-дополнительная опция. |
Приложение с высоким уровнем C-ограничивает эффективность химического состава и конструкции охлаждения. Требования к Grid-коду ограничивают PCS. Требования правил пожарной безопасности- ограничивают планировку участка, что, в свою очередь, ограничивает объем фактической площади, помещаемой на доступной земле. Разработайте один компонент изолированно, а другие будут сопротивляться.
МВт против МВтч: почему продолжительность решает почти все
Это самая распространенная путаница на ранних-этапах обсуждения размера хранилища -, которая имеет самые большие финансовые последствия.
МВтэто мощность: сколько электроэнергии система может выдать в любой момент времени.МВтчэто энергия: сколько она может доставить в общей сложности, прежде чем потребуется подзарядка. Разделите энергию на мощность и получите продолжительность. Система мощностью 100 МВт/400 МВтч — это четырехчасовая-система -, она может удерживать мощность 100 МВт в течение примерно четырех часов, прежде чем она опустеет. Система мощностью 100 МВт/200 МВт-ч имеет одинаковую мгновенную мощность и вдвое меньший срок службы.
Эффективность туда и обратно-, вспомогательные нагрузки и пределы глубины--разряда означают, что реальный срок службы немного ниже расчетного значения, указанного на паспортной табличке. Финансовые модели должны строиться на полезной энергии, а не на номинальной мощности.
| Продолжительность | Лучше всего подходит для | Профиль затрат | Характеристики дохода |
|---|---|---|---|
| Менее 1 часа | Быстрая частотная характеристика, услуги по обеспечению стабильности сети | Самая низкая стоимость энергии на МВт | Высокая стоимость за МВтч, но небольшие и легко насыщаемые рынки |
| 1–2 часа | Регулирование частоты, сглаживание коротких пиков, некоторый арбитраж | Умеренный | Во многом зависит от глубины местного вспомогательного рынка. |
| 3–4 часа | Перенос вечернего пика, рынки мощности, укрепление солнечной энергетики | Более высокая стоимость энергии на МВт | Самый широкий доступ как к мощности, так и к доходам от арбитража |
| 6–8 часов+ | Глубокий сдвиг в энергетике, много-часовое укрепление возобновляемых источников энергии | Самая высокая стоимость установки | Оправдано в основном там, где разброс цен велик или этого требуют правила мощности. |
Из этого следуют две вещи. Продолжительность должна определяться на основе анализа доходов, а не наоборот. - Четырех-часовая система имеет смысл там, где местному рынку мощности требуется четыре часа для получения полного кредита, и он пере-развит и недостаточно-прибылен на рынке, где по-настоящему ликвидным является только быстрая частотная характеристика.
Во-вторых, требования к продолжительности меняются. По мере роста проникновения систем хранения данных в данной системе дополнительный кредит емкости, который батарея получает за тот же период времени, имеет тенденцию сокращаться - по шаблону.Исследование NREL о будущем систем хранения данныхи соответствующие исследования-соответствия ресурсов отслеживались по мере масштабирования развертывания систем хранения данных на рынках США, при этом системы с более длительным-сроком действия обычно сохраняют большую часть своей емкости по мере роста проникновения. Если модель проекта опирается на доход от мощности, стоит провести стресс--тестирование того, что произойдет, если квалификационный срок увеличится в течение срока службы актива, и сможет ли расширение устранить этот разрыв без полной перестройки.
Выбор химического состава батареи для сетевых-масштабных проектов
В настоящее время в большинстве систем хранения-масштабных хранилищ используется литий-железо-фосфат (LFP), а на рынке также присутствуют никелевые-марганцевые-кобальтовые (NMC) и, во все большей степени, ионные-натрии. Стоит сделать выбор осознанно, а не по умолчанию.
| Фактор | ЛФП | НМЦ |
|---|---|---|
| Плотность энергии | Нижнему - требуется больше места для того же МВтч. | Выше - более компактный размер |
| Термическая стабильность | В целом более терпим, более высокая температура-начала неконтролируемого поведения | Требуется более консервативный тепловой и противопожарный расчет. |
| Цикл жизни | Обычно сильный для ежедневной езды на велосипеде | Хорошо, но часто более чувствительно к глубоким и частым ездам на велосипеде. |
| Траектория затрат | Доминирует в стационарном хранении; выгода от масштаба | Больше связано с мобильными приложениями |
| Материальное воздействие | Нет кобальта и никеля | Подвержены риску поставок и цен на кобальт и никель |
Для большинства стационарных проектов, ездящих на велосипеде один или два раза в день без серьезных ограничений по площади, LFP является основным выбором - во многом из-за его тепловых характеристик и срока службы. NMC по-прежнему заслужил свое местоконтейнерные системыгде каждого квадратного метра дворовой площади действительно не хватает.
Однако химия — это не тот вопрос, который в конечном итоге имеет наибольшее значение. Что на самом деле гарантирует гарантия. Две системы с одинаковыми паспортными характеристиками могут иметь совершенно разные гарантированные-конец-ресурсные возможности, разные допустимые циклы и разные условия, при которых действие страхового покрытия аннулируется. Прочтите гарантийные документы построчно, прежде чем сравнивать основные цены.
Подключение к сети: этап, который недооценивают большинство проектов
Более крупные-проекты BESS откладываются или прекращаются из-за межсетевого соединения, чем из-за чего-либо, связанного с самими батареями.
В зависимости от юрисдикции и напряжения подключения коммунальному оператору или системному оператору обычно требуется некоторая комбинация:
- Исследования потока нагрузки и-стационарного состояния - может ли сеть обеспечить ввод и вывод на данном этапе?
- Исследования короткого-замыкания - выводит ли добавление уровни отказов за пределы существующих номиналов оборудования?
- Координация защиты - будут ли существующие схемы защиты работать корректно?
- Анализ гармоник и качества электроэнергии,-поскольку ресурсы на основе инверторов-вносят гармоники, которые необходимо держать в определенных пределах.
- Исследования динамики и стабильности, обычно необходимые при более высоких напряжениях и большей мощности.
- Реактивная мощность и соответствие нормам-сети, включая прохождение напряжения-и реактивную способность
Любое из этих исследований может привести к требованию-модернизации сети, и эти затраты обычно ложатся на плечи разработчика, - иногда существенно изменяющего экономику проекта между первоначальным технико-экономическим обоснованием и финансовым закрытием.
Сроки сильно различаются в зависимости от рынка, и стоит рассматривать эти различия как входные данные для планирования, а не как второстепенную мысль.Исследования соединенийна уровне распределения иногда очистка может занять несколько месяцев; в перегруженных сетях передачи картина выглядит совсем иначе. Национальная лаборатория Лоуренса БерклиВ очередиОтслеживание очередей на межсетевое соединение в США показало, что среднее время от запроса на межсетевое соединение до коммерческой эксплуатации в настоящее время составляет более пяти лет для многих проектов, достигающих завершения, и лишь небольшая часть проектов, стоящих в очереди, в конечном итоге строится. Сайт с посредственным прогнозом дохода и быстрым и недорогим соединением часто превосходит сайт с отличным потенциалом дохода и пятилетней-очередью за ним.
Три вещи помогают справиться с этим риском на ранней стадии: проверьте опубликованную очередь и статус обработки для целевой сети перед фиксацией на сайте; посмотрите, где поблизости уже подключено хранилище, поскольку уже-участок может иметь меньший запас или уже содержать необходимые обновления; и четко оценить риск обновления, принимая во внимание непредвиденные обстоятельства для усиления, а не предполагая лучший вариант.
Сколько на самом деле стоит-масштабная BESS
Батарея сама по себе является самой крупной отдельной статьей, но обычно она значительно меньше общего количества. Реалистичныйразбивка затратимеет четыре слоя:
Оборудование- аккумуляторные модули, стойки или контейнеры, АСУТП, трансформаторы, распределительные устройства среднего-напряжения, кабели, системы отопления, вентиляции и кондиционирования или жидкостного охлаждения, системы обнаружения и тушения пожара, оборудование EMS и SCADA, измерения, вспомогательное питание и безопасность объекта.
Баланс завода и строительства- приобретение или аренда земли, строительные работы, фундамент, дренаж, подъездные дороги, ограждения, прокладка кабельных траншей, а также объем работ по проектированию и монтажу подрядчика EPC.
Подключение к сети и мягкие затраты- плата за заявку на присоединение, сетевые исследования, любое необходимое усиление, разрешения, экологическая оценка, юридические, страховые, финансовые расходы, а также пуско-наладочные работы и испытания на соответствие.
Затраты в течение всего срока службы- эксплуатация и обслуживание, соглашения о гарантии и обслуживании, продление страховки, запасные части, лицензирование программного обеспечения, плата за участие на рынке и расширение: добавление мощности позже, чтобы компенсировать ухудшение качества.
Продолжительность больше всего влияет на число, поскольку энергоемкость масштабирует самый крупный компонент затрат почти линейно - при переходе от двух часов к четырем общая стоимость проекта не удваивается, но существенно увеличивается. Усиление сети — это позиция с самым большим-вариантом во всей модели: проект, требующий расширения подстанции, с финансовой точки зрения является другим проектом. Условия на объекте, правила-сети и требования безопасности, а также заранее выбранная стратегия расширения — все это увеличивает или экономит деньги способами, которые редко упоминаются в первоначальном ценовом предложении на оборудование.
Распространенной ошибкой является сравнение цен поставщиков только на основе доллара за киловатт-час. Два предложения по одной и той же цене за киловатт-час могут означать очень разные общие затраты на проект, если границы объема работ, условия гарантии и необходимые вспомогательные системы фактически сравниваются построчно.
Как зарабатывают деньги-масштабные проекты BESS
Доходы от крупномасштабных-BESS обычно поступают от определенного сочетания энергетического арбитража, вспомогательных услуг, платежей за мощность, усиления возобновляемых источников энергии и сокращения их сокращения, устранения перегрузок или отсрочки работы сети, а также контрактных соглашений о взимании платы за проезд.
Объединение нескольких из этих - суммирующих доходов - — это действительно то, как большинство торговых проектов достигают реальной прибыли. Кроме того, его обычно моделируют слишком оптимистично по трем причинам. Батарея, поддерживающая уровень заряда для резервного обязательства, не может одновременно торговать одной и той же энергией, поэтому теоретические максимумы на разных рынках не могут быть просто суммированы. Агрессивное штабелирование увеличивает пропускную способность, что ускоряет деградацию и может нарушить допустимый цикл, указанный в гарантии. А вспомогательные рынки малы по сравнению с энергетическими рынками -, поскольку появляется все больше систем хранения данных, цены на этих более узких рынках сжимаются, и эта закономерность уже видна на нескольких ранних рынках хранения данных по мере масштабирования развертывания.
Более надежный подход — смоделировать доход с помощью моделирования отправки, которое учитывает состояние заряда, ограничения цикла и правила приемлемости для рынка -, а не путем сложения отдельных средних рыночных значений и надежды, что ограничения уладятся сами собой.
Что на самом деле обеспечивает высокую прибыль
Примерно в порядке кредитного плеча, это переменные, которые определяют, сохранится ли доходность проекта:
Реализованный ценовой спред.Разрыв между ценами начисления и оплаты за вычетом-эффективности поездки туда и обратно – это источник доходов продавцов. Проверьте это на исторических данных о ценах для конкретного узла, а не на средних показателях по стране.
Общая стоимость установки, включая межсетевое соединение.Линия армирования сети- — это место, где модели чаще всего ломаются, как описано выше.
Доступность.Доход концентрируется на небольшом количестве-часов, поэтому пребывание в автономном режиме во время них обходится непропорционально дорого -, что делает планирование качества эксплуатации и обслуживания и запасных частей финансовым, а не только техническим решением.
Деградация и план приумножения.Емкость снижается с возрастом и использованием. Модель, которая предполагает заявленную мощность через десять лет, на самом деле не является моделью.
Эффективность-перелета туда и обратно.Каждый процентный пункт представляет собой постоянный налог в каждом цикле на протяжении всего срока службы актива. Сравнивайте эффективность переменного-и-переменного тока в точке соединения, включая вспомогательные нагрузки, а не постоянного-к-постоянного тока в стойке.
Структура контракта.Даллинговое соглашение имеет потенциал для прибыльности; Торговое воздействие делает обратное. Что предпочтительнее, зависит от условий финансирования, а не от того, что обеспечивает более высокую общую IRR.
Безопасность и соответствие требованиям не являются дополнительными опциями
В этом масштабе безопасность функционирует как разрешительный барьер, условие страхования и условие финансирования -, а не только инженерное.
Основными элементами являются профилактика (качество элементов, конструкция BMS, управление температурным режимом, защита от перезаряда и -перегрева), обнаружение (зондирование газа, дыма и температуры с непрерывным дистанционным мониторингом), сдерживание (расстояние между контейнерами, вентиляция при дефлаграции, расположение, ограничивающее распространение между блоками) и реагирование (системы пожаротушения, аварийное отключение, размеры доступа для пожарного оборудования и план реагирования, согласованный с местным пожарным управлением).
Два стандарта выполняют большую часть тяжелой работы в Северной Америке.НФПА 855устанавливает требования к установке, размещению и противопожарной-защите стационарных систем хранения, а в его последних изданиях больше внимания уделяется крупномасштабным-испытаниям на огнестойкость и контролю взрыва.УЛ 9540А – это сопутствующий метод тестирования, используемый для оценки поведения системы, когда она выходит из-под перегрева. Он проходит тестирование на уровне ячеек, модулей, модулей и-установки, чтобы установить, действительно ли конструкция содержит отказ. Оборудование, которое не было оценено по обоим критериям, имеет тенденцию сталкиваться с проблемами получения разрешений на позднем этапе, когда модернизация стоит дорого. Подтверждениесертификация ULСтатус стоит делать до, а не после выбора оборудования.
Привлечение местных противопожарных органов на раннем этапе -, когда это осуществимо, а не при получении разрешения -, является одним из самых дешевых- доступных шагов по снижению риска. Требования значительно различаются в зависимости от юрисдикции, и изменение интервалов или подавления на позднем-этапе может привести к перепроектированию всего макета сайта.
Ошибки, которые подрывают энергосистему-Масштабируйте проекты по созданию батарей
- Определение размеров еще до того, как появится бизнес-модель.Остановиться на «100 МВт / 400 МВтч» и затем искать доход, оправдывающий это, вместо того, чтобы получать мощность и продолжительность работы на рынках, действительно доступных в этом узле.
- Относитесь к межсетевому взаимодействию как к бумажной работе.Это элемент-наибольшего отклонения как в расписании, так и в стоимости, и проекты, которые рассматривают его как административный, обнаруживают проблему слишком поздно, чтобы менять площадку.
- Моделирование деградации как второстепенная мысль.Предполагая стабильную мощность или применяя фиксированный годовой процент, который не отражает реальный циклический профиль, можно получить прибыль, которая никогда не проявляется.
- Сравнение поставщиков только по цене за кВтч.Без нормализации объема, условий гарантии, гарантированной-емкости-срока службы и допуска на цикл сравнение не имеет большого значения.
- Накопление доходов на бумаге, которые невозможно сложить в работе.Суммирование рыночных средних без ограничений на диспетчеризацию — наиболее распространенный способ завышения доходности модели.
- Проектирование площадки до подтверждения требований к пожарной безопасности и расстоянию.Несвоевременное изменение разделительных расстояний может привести к сокращению полезной емкости или необходимости применения новой планировки.
- Игнорирование вспомогательной нагрузки.Охлаждение, отопление, вентиляция и кондиционирование постоянно потребляют электроэнергию - с небольшим арбитражным спредом, это не ошибка округления.
- Нет пути увеличения.Пропуск зарезервированного пространства, электрической мощности или договорных условий по увеличению приводит к худшему решению на седьмом году.
- Недооценка эксплуатации и технического обслуживания и запасных частей с длинным-запасом.Отказ трансформатора без запасной стратегии может означать месяцы потери дохода.
- Пропуск проверки кода-кода перед выбором оборудования.Обнаружить после закупки, что PCS не соответствует требованиям-по прохождению или реагированию, является дорогостоящим и медленным решением.
-
Часто задаваемые вопросы
Вопрос. Что такое крупномасштабная-BESS?
Ответ: Крупномасштабная-BESS – это аккумуляторная система хранения данных, построенная в масштабе сети или коммунального предприятия и рассчитанная на мощность в мегаваттах и энергию в-мегаватт-часах. Он подключается к подстанции, электростанции, работающей на возобновляемых источниках энергии, или крупной промышленной площадке, сохраняя электроэнергию, когда предложение высокое или низкие цены, и разряжая ее, когда спрос или цены растут.
Вопрос: В чем разница между МВт и МВтч?
О: МВт измеряет мощность -, сколько электроэнергии система может выдать в один момент. МВтч измеряет общее количество энергии -, которое он может доставить. Разделив энергию на мощность, получим продолжительность: система мощностью 100 МВт / 400 МВтч рассчитана на четыре-часа.
Вопрос: Какова должна быть продолжительность крупномасштабной-BESS?
Ответ: Универсального ответа не существует; он должен быть получен на основе анализа доходов в конкретной точке подключения. Системы с короткой-продолжительностью работы подходят для быстрых сетевых услуг, двух-системы — для частоты и кратковременных пиковых нагрузок, а системы с четырьмя-часовыми или более продолжительными интервалами – для рынков мощности и вечернего смещения пиковой нагрузки. Проверьте продолжительность, необходимую для квалификации мощности на целевом рынке, и подумайте, может ли это требование продлиться в течение срока службы актива.
Вопрос: Сколько времени занимает разработка крупномасштабного-проекта BESS?
Ответ: Это сильно варьируется в зависимости от рынка, и присоединение почти всегда является самым длительным этапом. Само строительство обычно занимает относительно небольшую часть общего графика по сравнению с исследованиями межсетевых соединений, получением разрешений и финансированием.
Вопрос. Какой химический состав аккумуляторов используется в крупных-хранилищах?
Ответ: LFP является основным выбором для большинства стационарных проектов, в основном из-за его тепловых характеристик и срока службы. NMC остается актуальным там, где сфера деятельности ограничена и появляется ион натрия-. Помимо химии, гарантированная-емкость-срока службы и допуск на цикл, указанный в гарантии, часто имеют большее значение, чем этикетка с химическим составом.
Вопрос: Как крупномасштабная-BESS зарабатывает деньги?
Ответ: Через энергетический арбитраж, вспомогательные услуги, оплату мощности, поддержку возобновляемых источников энергии, сокращение сокращений, сетевые услуги или толлинг по контракту. Большинство торговых проектов объединяют несколько, но уровень заряда, ограничения цикла и правила участия в рынке означают, что эти потоки нельзя просто объединить.
Вопрос: Что такое увеличение заряда батареи?
Ответ: Увеличение означает увеличение емкости аккумулятора в течение срока службы актива, чтобы компенсировать деградацию и восстановить номинальную энергетическую емкость. Проекты с долгосрочными-обязательствами по мощности часто планируют это с самого начала, резервируя физическое пространство, электрическую мощность и бюджет, а не рассматривая это как незапланированные будущие затраты.
Подвести итог
В успешных крупномасштабных-проектах BESS закономерность имеет тенденцию повторяться: на первом месте стоит тезис о доходах, точка подключения проверяется на ранней стадии, продолжительность зависит от рынка, а не от маркетинга, а деградация и безопасность проектируются, а не обнаруживаются позже.
На этапе проверки два входных параметра исключают больше нежизнеспособных сайтов, чем любой объем сравнения оборудования -, исторические данные о ценах на узле-кандидате и текущее состояние очереди на соединение для этой сети. После подтверждения тезиса о доходах и пути подключения следующим шагом является анализ спецификаций рыночных продуктов, которые проект фактически намеревается обслуживать, а затем сравнение-для-подобных поставщиков по объему, гарантии и гарантированной мощности в конце-срока-срока, а не по общей цене. Если это поможет разобраться в размерах и вариантах подключения для конкретного сайта,поговори с нашей командой.