Verkko-operaattorit ovat heittäneet rahaa tallennusongelmaan jo vuosia, ja tulokset ovat kaikkialla. Joillakin markkinoilla asennusten määrä kasvaa nopeammin kuin kukaan ennusti, kun taas toisilla hankkeita ei saada läpi lupia ilmeisistä tarpeista huolimatta.
Sukupolven ja kuormituksen välinen ristiriita ei ole uusi. Aurinko ei tuota mitään yöllä, tuuli vaimenee tyyninä aikoina, ja jonkun on pidettävä valot päällä siitä huolimatta. Laajamittainen energian varastointijärjestelmä sijoittuu jatkuvasti ratkaisuksi, mutta käyttöönottomallit viittaavat siihen, että taloudelliset ja tekniset vaatimukset vaihtelevat hurjasti paikallisten olosuhteiden mukaan.
Miksi ottaa käyttöön suuria energian varastointijärjestelmiä?
Ei ole yhtä vastausta. Taajuussäätö vaatii millisekuntien vasteaikoja. Energian arbitraasi vaatii tunteja. Huippuparranajo vaatii erilaisia pyöräilykuvioita kuin varateho. Verkko-operaattorit tarvitsevat työkaluja, jotka pystyvät käsittelemään useita vaatimuksia, ja perinteiset voimalaitokset tarjosivat tämän luontaisten ominaisuuksien avulla, joita akkujen on toistettava ohjelmistojen ja ohjainten avulla.
Kiina asensi yli 16 GW uutta verkko{1}}mittakaavaista tallennustilaa pelkästään vuonna 2023. Tämä luku on kääpiöarvo sen suhteen, mitä Eurooppa ja Pohjois-Amerikka yhdessä onnistuivat toteuttamaan. Kuilu heijastelee tuotannon etuja, aggressiivista politiikkaa ja vähemmän sääntelyn esteitä verkkoon liittymiselle. On kyseenalaista, pystyvätkö muut alueet kuromaan eron umpeen, kun otetaan huomioon, kuinka juurtuneita nämä edut ovat muodostuneet.
Teslan Hornsdale Power Reserve Etelä-Australiassa otettiin käyttöön vuonna 2017 100 MW / 129 MWh kapasiteetilla ja maksoi itsensä takaisin noin kolmessa vuodessa https://arena.gov.au -sivuston operaattoriraporttien perusteella. Mutta tämä projekti hyötyi Etelä-Australian erityisistä markkinaolosuhteista, joita ei ole kaikkialla - korkea tukkuhintojen epävakaus, vanhenevat liitännät ja taajuuden sääntelyvaatimukset, jotka arvostivat nopeita vasteaikoja enemmän kuin kestoa.
Keston ja tiheyden vaihto-
Litium-ioni-akut antavat sinulle 2-4 tunnin purkauksen nimellisteholla. Nykyisten kemikaalien energiatiheys on noin 250-340 Wh/kg. Nämä tekniset tiedot toimivat hyvin päivittäisessä pyöräily- ja taajuuspalveluissa, mutta ne eivät riitä, kun tarvitset kausittaista tallennustilaa tai usean päivän varmuuskopiointia.
85–95 %:n edestakainen{0}}tehokkuus kuulostaa hyvältä, kunnes otat huomioon 15–20 vuoden projektien käyttöiän heikkenemisen. Kapasiteetin häipyminen ei ole lineaarinen, apukuormat syövät käytettävissä olevaa energiaa ja lämmönhallinta kuluttaa tehoa, joka ei näy päätehokkuusluvuissa.
Pumpattu vesi on edelleen yli 90 % maailman varastokapasiteetista ja tulee olemaan vuosikymmeniä. Nämä tilat toimivat 50+ vuotta minimaalisella heikkenemisellä, voivat tyhjentyä 6–20 tuntia säiliön koosta riippuen ja niillä on ennakoitavissa olevat suorituskykyominaisuudet. Maantieteellinen raja kuitenkin rajoittaa uusien kohteiden kehittämistä, ja lupien myöntäminen kestää vuosia, kun ympäristökysymykset tulevat esille.
Kustannusdynamiikka ei ole suoraviivaista
Akkujen hinnat putosivat noin 1 100 dollarista/kWh vuonna 2010 alle 140 dollariin kWh vuoteen 2023 mennessä Bloombergin osoitteessa https://bnef.com - tekemän seurannan mukaan, joka muutti projektin talouden useilla markkinoilla. Mutta materiaalikustannukset luovat pohjahinnan, jota valmistusmittakaava ei yksinään voi voittaa.
Litiumin hinnat nousivat dramaattisesti vuonna 2022 ennen kuin laskivat jonkin verran. Nikkelin ja koboltin toimitusketjut kohtaavat omat rajoitteensa. Oletus, että kustannukset jatkavat laskuaan historiallisella tasolla, ei päde, kun raaka-aineiden saatavuudesta tulee sitova rajoite tuotannon tehokkuuden sijaan.
Joillakin markkinoilla varastot kilpailevat nyt kaasuhuippujen kanssa puhtaasti taloudesta ilman tukia. Toiset tarvitsevat edelleen kapasiteettimaksuja tai muita mekanismeja rahoitusvajeiden kuromiseksi. Näiden tulosten välinen ero riippuu paikallisista sähkön hinnoista, uusiutuvien energialähteiden levinneisyysasteista, siirtorajoituksista ja nykyisestä tuotantoyhdistelmästä tavoilla, jotka eivät rajoitu yksinkertaisiin kaavoihin.
Verkkokoodeja ei ole suunniteltu 300 MW:n akkuasennuksille, jotka voivat kääntää 600 MW järjestelmään sekunneissa siirtymällä latauksesta purkamiseen. Siirto-operaattorit joutuivat kirjoittamaan uudelleen suojausjärjestelmät ja toimintatavat. Jotkut alueet sopeutuivat nopeasti. Toiset loivat pullonkauloja, jotka viivyttelivät projekteja vuosia kannattavasta taloudesta huolimatta.
Ohjelmisto merkitsee enemmän kuin ihmiset ymmärtävät
Ohjausalgoritmit luovat tai katkaisevat hyödyllisyys{0}}tallennusprojekteja. Lataus-/purkausjaksojen optimointi, huononemisen hallinta, useisiin markkinapalveluihin osallistuminen samanaikaisesti, koordinointi verkko-operaattoreiden kanssa - näiden järjestelmien kehittyneisyys määrittää, vastaavatko projektit taloudelliset ennusteet. Useat varhaiset asennukset suoriutuivat huonommin, koska ohjausstrategiat eivät vastanneet niiden monimutkaisuutta.
Tulojen pinoaminen kuulostaa yksinkertaiselta, kunnes kohtaat markkinasäännöt, jotka kieltävät saman kapasiteetin laskemisen useita kertoja tai osallistumisen useille markkinoille samanaikaisesti. Järjestelmä, joka pystyy fyysisesti tarjoamaan useita palveluja, voidaan sopimuksella tai lainsäädännöllä rajoittaa vain yhden tai kahden ansaitsemiseen. Nämä rajoitukset vaihtelevat dramaattisesti lainkäyttöalueiden välillä ja muuttuvat, kun sääntelijät keksivät, kuinka käsitellä tallennusresursseja, jotka eivät sovi perinteisiin tuotanto- tai kuormitusluokkiin.
Vaihtoehtoiset tekniikat kamppailevat pidon puolesta
Virtausakut, paineilmavarasto, nestemäisen ilman energian varastointi - näistä vaihtoehdoista keskustellaan jatkuvasti pidempään kestäviksi ratkaisuiksi alhaisemmilla MWh-kustannuksilla. Käyttöönottomäärät ovat kuitenkin edelleen pieniä.
Highview Power otti käyttöön 50 MW / 250 MWh nesteilmalaitoksen Isossa-Britanniassa vuonna 2022, kuten osoitteessa https://highviewpower.com on dokumentoitu. Se edustaa yhtä harvoista kaupallisista -mittakaavaisista vaihtoehdoista litiumionien- ja pumpattavan veden lisäksi. Se, merkitseekö tämä laajempaa käyttöönottoa vai jääkö se kapeaksi sovellukseksi, riippuu kustannusten kehityskulkuista, jotka eivät ole vielä toteutuneet.
Kestovaatimuksista ollaan perustavanlaatuisia erimielisyyksiä. Kuinka paljon 8+ tunnin tallennustilaa verkko tarvitsee verrattuna lyhyempiin-kestojärjestelmiin ja täydentäviin resursseihin? Eri organisaatioiden tekemät tutkimukset tekevät ristiriitaisia johtopäätöksiä uusiutuvan energian korkean levinneisyyden skenaarioiden varastointivaatimuksista, ja erot heijastavat enemmän oletuksia kysynnän joustavuudesta, siirtolaajennuksesta ja jatkuvasta fossiilisten polttoaineiden kapasiteetista kuin teknisestä analyysistä.
Pankit ovat tyytyväisiä varastointiprojekteihin operatiivisten tulosten kasvaessa, vaikka rahoitusehdot vaihtelevatkin huomattavasti. Joillakin markkinoilla on standardoituja sopimuksia ja vakiintuneita ennakkotapauksia. Toiset kohtelevat jokaista projektia ainutlaatuisena riskinarviointina, joka vaatii mukautettua due diligence -toimintaa. Akun paloriskin vakuutuskustannukset laskivat turvallisuusjärjestelmien parantuessa, mutta ovat edelleen kannattavuuslaskelmiin vaikuttava rivi.
Kehitysprosessi osoittaa, että laitokset kasvavat - 500 MW:n laitokset, jotka olisivat vaikuttaneet epärealistisilta vuosikymmen sitten, ovat nyt rutiinia, ja 1 GW-mittakaavaprojektit ovat suunnitteluvaiheessa. Tämä skaalaus vähentää -MW-kohtaisia kustannuksia standardoinnin ja jaetun infrastruktuurin ansiosta ja keskittää verkon luotettavuusriskin yhteen pisteeseen. Se, onko tämä kompromissi järkevä-, riippuu näkemyksestäsi tekniikan luotettavuudesta ja verkon redundanssivaatimuksista.
Valmistusrajoitukset purevat odotettua kovemmin
Kennojen ja järjestelmien tehdaskapasiteetti kasvoi merkittävästi, mutta toimitusketjut ovat edelleen kireät kysynnän nousun aikana. Pääkomponenttien toimitusajat venyvät 12-18 kuukauteen. Materiaalipula aiheutti projektien viivästyksiä, joilla ei ollut mitään tekemistä teknologiavalmiuden tai rahoituksen saatavuuden kanssa.
Kiina tuottaa yli 75 % maailmanlaajuisesta litium-ionikennojen tuotannosta. Tämä keskittyminen luo kustannusetuja mittakaavan ja myös toimitusketjun haavoittuvuuksien kautta geopoliittisista näkökulmista riippuen. Muut alueet kaatavat pääomaa kotimaiseen tuotantoon, mutta kurominen kiinni vie aikaa, kun valmistuskokemus on yhtä tärkeä kuin pääomasijoittaminen.
Ilmastonkestonäkökohdat vaikuttavat tallennustilan käyttöönotossa uusiutuvien integraatiohyötyjen lisäksi. Texasin vuoden 2021 talvimyrsky osoitti, kuinka perinteinen tuotanto voi olla poissa juuri silloin, kun sitä eniten tarvitaan. Tallennus mahdollistaa varmuuskopiointikyvyn, jota on vaikea mitata perinteisillä luotettavuusmittareilla, mutta jota sääntelijät ja laitokset arvostavat yhä enemmän äärimmäisissä sääolosuhteissa.
Teknologian kehitys on nopeampaa kuin sääntelykehyksen mukauttaminen. Se, mikä oli järkevää verkon suunnittelussa viisi vuotta sitten, ei heijasta nykyistä kapasiteettia tai kustannuksia. Tämä aukko luo mahdollisuuksia projekteille, jotka voivat edetä nopeasti, kun taas vakiintuneet apuohjelmat tekevät pidempiä suunnittelujaksoja ja hyväksymisprosesseja, joita ei ole suunniteltu tallennusresursseille.
Alan kehityssuunta ennakoi nopean kasvun jatkuvan, vaikka jakautuminen alueittain ja sovellusten välillä on edelleen epätasaista. Tekniset valmiudet ovat suurelta osin täyttäneet vaatimukset -. Talous- ja sääntelykehykset määräävät nyt käyttöönottoasteet enemmän kuin teknologiavalmius.
Markkinoille osallistuminen monimutkaistaa nopeasti
Eri sähkön tukkumarkkinoilla on erilaiset säännöt siitä, miten varastot voivat osallistua ja mitkä palvelut lasketaan mukaan kapasiteettivelvoitteisiin. PJM kohtelee varastointia eri tavalla kuin CAISO, joka käyttää erilaisia rakenteita kuin ERCOT. Projektien on ymmärrettävä paikallisten markkinoiden suunnittelu ennen teknisten eritelmien viimeistelyä, koska se, mikä toimii yhdellä markkinoilla, voi olla epäoptimaalista muualla.
Liitännäispalvelumarkkinat tuottavat merkittäviä tuloja joillakin alueilla, mutta tuskin niitä on toisilla. Taajuussäädön arvo vaihtelee verkon ominaisuuksien, olemassa olevan generaattorikannan kokoonpanon ja uusiutuvien energialähteiden levinneisyystason mukaan. Hankkeella, joka on järkevä yhdessä yhteenliitännässä, voi olla vaikeuksia lyödä etäisyyttä 200 mailin päähän eri verkko-operaattorin alaisuudessa, jolla on erilaiset markkinasäännöt.
Yhteysjonot ovat tukossa varastoprojekteista, jotka odottavat verkon vaikutustutkimuksia ja päivityskustannusten allokaatioita. Odotusajat venyvät joillakin alueilla vuosiin. Samaan aikaan tekniikka paranee ja kustannukset laskevat jatkuvasti, mikä tarkoittaa, että kaksi vuotta sitten jonoon tulleet projektit saattavat joutua suunnittelemaan uudelleen, jotta ne sisältävät uudempia, halvempia laitteita siihen mennessä, kun ne saavat hyväksynnän yhteenliittämiseen.
Poliittinen tuki vaihtelee hurjasti
Investointien verohyvitykset muuttivat projektitaloutta joillakin lainkäyttöalueilla. Muut alueet ovat riippuvaisia kapasiteettimarkkinoista tai uusiutuvan energian valtuuksista, jotka välillisesti kannustavat varastointia. Muutamat paikat eivät ole tehneet melkein mitään politiikkaa,{2}}mutta silti näkee käyttöönottoa, koska markkinoiden perustekijät toimivat ilman tukia.
Politiikan tuen kestävyys on yhtä tärkeää kuin sen anteliaisuus. Sijoittajat tarvitsevat luottamusta siihen, että puitteet eivät muutu dramaattisesti 20 vuoden projektien keston puolivälissä. Taannehtivat politiikan muutokset joillain Euroopan markkinoilla pelottivat kehittäjiä ja hidastivat käyttöönottoa vuosia, vaikka vakaammat puitteet lopulta otettiin käyttöön.
Osavaltiotason-käytännöt Yhdysvalloissa luovat joukon vaatimuksia ja kannustimia, jotka tekevät kansallisista-kehitysstrategioista vaikeita. Kalifornian aggressiiviset varastointitoimet ajoivat käyttöönoton varhaisessa vaiheessa, mutta loivat toimitusketjun pullonkauloja kehittäjien kilpaillessa rajallisesta tuotantokapasiteetista. Muut valtiot etenivät hitaammin ja hyötyivät opituista kokemuksista ja parantuneesta teknologian saatavuudesta.
Siirron suunnitteluprosessit on päivitettävä tallennusominaisuuksien huomioon ottamiseksi. Perinteinen suunnittelu olettaa, että tuotantoresurssit jäivät kiinteisiin paikkoihin, mutta akut voidaan ottaa käyttöön lähes missä tahansa verkkoyhteydellä. Tämä joustavuus luo arvoa, jota lähetyssuunnittelijat eivät ole täysin selvittäneet, miten ne sisällytetään malleihinsa ja hyötyvät{2}}kustannusanalyyseihinsä.
Mittarin-etupuolen{-taustalla-mittareiden-käyttöönottopäätökset koskevat erilaisia sidosryhmiä, rahoitusrakenteita ja viranomaisvalvontaa. Jotkut sovellukset kuuluvat selvästi yhteen luokkaan, mutta monet voivat mennä kumpaan tahansa omistusmalleista ja tulojen optimointistrategioista riippuen. Jako näiden käyttöönottomuotojen välillä muuttuu markkinoiden kehittyessä ja säännösten muuttuessa.
Paloturvallisuusvaatimuksia uudistetaan jatkuvasti, kun käyttökokemusta kertyy. Varhaisissa asennuksissa käytettiin yksinkertaisempia lämmönhallintajärjestelmiä, jotka osoittautuivat riittämättömiksi tietyissä vikatiloissa. Uudemmat projektit sisältävät useita redundantteja turvajärjestelmiä, jotka lisäävät kustannuksia, mutta vähentävät vakuutusmaksuja ja sääntelyn valvontaa. Tasapainopiste turvallisuusmenojen ja hyväksyttävän riskin välillä muuttuu jatkuvasti alan kypsyessä.