כיצד מערכות אחסון אנרגיה יכולות לחדש את אנרגיה מתחדשת והשתתפות בשוק

מקורות אנרגיה מתחדשת כמו השמש והרוח שינו את הנוף האנרגיה העולמי, המציעים נתיב אל רשתות חשמל מבוזרות.עם זאת, ההתערבות הטבוע שלהם - השמש לא תמיד זורחת, והרוח לא תמיד מכה - יוצרת אתגרים משמעותיים לשמירה על אספקת אנרגיה עקבית ואמינה, תוך שיפור מערכות אנרגיה מתחדשת (ESS) התפתחה כגורם קריטי להתגבר על אתגרים אלה, תוך חשיפת הפוטנציאל המלא של ייצור אנרגיה מתחדשת, תוך כדי שיפור מתמיד של שינויים עתידיים של מערכות אנרגיה מתחדשת, ומוצרים מתקדמים, תוך כדי שיפור מתמיד, תוך כדי שיפור מתמיד של אנרגיה.

מה הם מערכות אחסון אנרגיה?

מערכות אחסון אנרגיה הן טכנולוגיות שלוכדות אנרגיה המיוצרות בזמן אחד לשימוש בזמן מאוחר יותר. בהקשר של אנרגיה מתחדשת, ESS בדרך כלל מאחסן חשמל עודף שנוצר במהלך תקופות של תפוקה גבוהה של השמש או הרוח.האנרגיה המאוחסן משוחררת כאשר טיפות ייצור או כאשר מחירי החשמל הם סוגים נוחים יותר של אחסון אנרגיה כוללים:

• (FLT:0) סוללות ליתיום-יון-יון 1R) – הטכנולוגיה הדומיננטית לאחסון קצר-דור (2-4 שעות), פרוסות רבות ביישומים בקנה מידה רב ומאחורי-המדיום שלהם עלות מופחתת ושיפור חיי מחזור הפכו אותם לבחירה ברירת המחדל לאינטגרציה מתחדשת.
• (FLT:0) סוללות FlowwaveFLT:1 - כגון Vanadium Redox ו- אבץ-bromine, המציעה משך ארוך יותר (4-12 שעות) וכדאיות רבה יותר עבור יישומי רשת, אם כי כיום בעלות הון גבוהה יותר.
• (FLT:0)Pumped hydrocio אחסון אחסון הידרובורד 1 - הטכנולוגיה המתקדמת ביותר לאחסון בקנה מידה גדול, חשבונאות עבור מעל 90% של יכולת מותקנת גלובלית.זה משתמש בשני מאגרים בגובהים שונים; מים מובלים במעלה ההר כאשר חשמל זול ומשוחרר באמצעות טורבינות בעת הצורך.
• (FLT:0) אחסון אנרגיה אווירי (CAES)IRLT:1 - חנויות אנרגיה על ידי דחיסת אוויר במערות תת קרקעיות; כאשר שוחרר, האוויר מתרחב דרך טורבינות כדי לייצר חשמל.
• (FLT:0) אחסון המינרלים (FLT:1) - מאחסנת אנרגיה כחום או קר, המשמש לעתים קרובות במפעלי אנרגיה סולארית מרוכזים (CSP) עם מלח מלוטנים כדי לייצר חשמל לאחר השקיעה.

על פי סוכנות האנרגיה הבינלאומית לאנרגיה מתחדשת (IRENA), יכולת אחסון סוללות מותקנת גלובלית הגיעה ל-28 GW עד 2023, עם תחזיות המצביעות כי היא תעלה על 500 GW עד 2030 (ראה:0.0IRENA - אחסון אנרגיה ב-GRA1) צמיחה מהירה זו מונעת במידה רבה על ידי הצורך לשלב משתנים מתחדשים ועלות הסוללות, אשר צנחו ב-80% מאז 2010.

המושג של אנרגיה Arbitrage

אנרגיה arbitrage היא הנוהג של רכישת חשמל או ייצור כאשר המחירים נמוכים ומכירה או באמצעותו כאשר המחירים גבוהים. בשווקי חשמל מסורתיים, המחירים להשתנות בהתאם להיצע וביקוש, לעתים קרובות לאחר דפוסים יומיים צפויים. לדוגמה, רשתות כבדות השמש עלולות לחוות מחירים נמוכים או אפילו שלילי במהלך ימי הביניים כאשר תפוקת השמש עולה, בעוד מחירים בשעות הערב המוקדמות כאשר הביקושים הסולאריים עדיין מתפשטים ועלולים נמוך יותר ללכידת מחירים גבוהים.

אנרגיה מתחדשת מתייחסת במיוחד ליכולת של גנרטורים מתחדשים לזמן את מכירות האנרגיה שלהם.ללא אחסון, צמח סולארי חייב למכור את הפלט שלו בדיוק כאשר השמש זורחת, ללא קשר לתנאי השוק.עם אחסון, הצמח יכול לשנות חלק מדורו עד שעות עם מחירים גבוהים יותר, הגדלת ההכנסות.זה יכול להפוך את המקרה העסקי עבור פרויקטים סולאריים ורוח, במיוחד במקומות שבהם שווקים של שימוש בזמן אמת או ליצור תמחור משמעותי של מחירים.

כיצד ניתן לחדש את האנרגיה

מנגנון הליבה הוא פשוט: ESS חיובים ממקור מתחדש (או הרשת) כאשר חשמל בשפע וזול, ופריאות כאשר הערך של חשמל זה הוא הגבוה ביותר.הפעולה הספציפית תלויה במבנה השוק, טכנולוגיית האחסון, ופרופיל הדור המתחדש.

• (FLT:0) הטמעת תוכנה ואופטימיזציה של אופטימיזציה 1FLT: מערכות בקרה מתקדמות משתמשות בתחזיות מזג אוויר, תחזית מחירים שוק ונתונים בתשלום המדינה כדי להחליט את הזמנים האופטימליים לגבות ולשחרר. אלגוריתמים אלה ממקסימים את התפשטות בין קנייה ומכירה של מחירים.
• (FLT:0)Time-of-use (TOU) מבני קצבה 1:1 - שירותים רבים ומפעילי רשת מציעים מכסי TOU אשר מתגמלים במפורש את צריכת שינוי או דור לפרקי זמן מחוץ ל-peak. ESS מאפשר לבעלי מתחדשים להימנע מתקופות ערכים נמוכים ולכוון חלונות בעלי ערך גבוה.
• (FLT:0 חלקיות בשווקים יום-ראש ואמיתיים בזמן אמת: 1) - בשווקי חשמל סיטונאיים, מפעילי אחסון יכולים להציע את יכולתם לשוקי אנרגיה יום-ראש, להתחייב לגבות או לשחרר בשעות מסוימות.
• (FLT:0) הקצאה עם נכסים מתחדשים 1FLT) - פרויקטים סולאריים ורוח חדשים רבים בנויים לצד אחסון סוללות (צמחים מהובריים) תצורה זו מאפשרת לתפוקה המתחדשת להיות "מאושר חלקית", כלומר הצמח המשולב יכול לספק כוח שניתן לשלוח פקודות בעלות מחירים גבוהים יותר.

היתרונות הפיננסיים של arbitrage יכולים להיות משמעותיים. A-2022 מחקר על ידי המעבדה הלאומית לאנרגיה מתחדשת (NREL) מצא כי צמח סולארי 100MW עם סוללה של 4 שעות יכול להגדיל את ההכנסות נטו שלה על ידי 15-30% בהשוואה למפעל סולארי בלבד, בהתאם לתנאי השוק (FLT:0NREL - אחסון של ניתוח FLT:1).

היתרונות של Arbitrage עם ESS

הרחבת היתרונות המפורטים במאמר המקורי:

(FLT:0) רווחיות לפרויקטים אנרגיה מתחדשת.IRLT:1 על ידי לכידת מחירים גבוהים יותר בשעות השיא, ESS משפר את שיעור החזרה הפנימי (IRR) עבור השמש, הרוח והצמחים ההיברידיים.השיפור הפיננסי הזה יכול להפוך פרויקטים קיימא בשווקים שבהם סובסידיות מפזרות ופרויקטים חייבים להסתמך על הכנסות סוחר.

(FLT:0)Enhances Network יציבות ואמינות.FreaLT:1) אחסון אנרגיה פועל כמגרש הלם ברשת.כאשר דור מתחדש גבוה, אחסון סופג כוח עודף שעלול לגרום אחרת לנפיחות ברשת או דורש צמצום. במהלך תקופות של ביקוש גבוה או אובדן פתאומי של גנרטור, אנרגיה מאוחסנת יכולה להיות כמעט מיידית, מונעת תנודות שחורות ותנודות מתח.

(FLT:0) חינוך ההסתמכות על צמחי שיא מבוססי דלק מאובנים.FLT:1 צמחי שיאדר, בדרך כלל טבעי גז מפוטר, נקראים לשירות רק בשעות ביקוש גבוה.הם יקרים לרוץ ולפלט משמעותי CO2 ומזהמים אוויריים. על ידי העברת אנרגיה מתחדשת לתוך השעות האלה, ESS יכול להשבית את התפעול העליון, חיתוך פליטות ועלויות נמוכות יותר.

(FLT:0) אינטגרציה של רמות גבוהות יותר של אנרגיה מתחדשת לתוך הרשת.Felo1 Grids עם אתגרים חד-פעפיים מתחדשים גבוהים של פני התחדשות (תקופות שמש, רוח) ועלייה מהירה (כאשר השמש שוקעת או טיפות רוח). ESS חלק תנודות אלה, ומאפשר מפעילי מערכת לשלב יותר משתנה ללא אמינות הקרבה.

השתתפות שוק ושירותים גריידיים

מעבר ל-Arbitrage, מערכות אחסון אנרגיה מספקות שירותי רשת חיוניים המסייעים לשמור על אספקת חשמל יציבה ואמינה.בשווקים סיטונאיים רבים, שירותים אלה מייצרים זרמי הכנסות נוספים שמשפרים את הכלכלה הכוללת של שירותי ESS. Key כוללים:

• (FLT:0) ,Frequency תקנה FLT:1 - אחסון יכול להגיב סטיות תדירות במילישניות על ידי הזרקת כוח הרץ או קליטת כוח.שירות זה עוזר לשמור על תדירות הרשת בתוך גבולות הדוקים (למשל, 60 ± 0.05 ± 0.05 הרץ ב הרץ הרץ הרץ הרץ הרץ הם מתאימים אידיאלי לתפקיד זה, לעתים קרובות להרוויח הכנסות גבוהות יותר עבור אנרגיה מאשר טרה בודד.
• (FLT:0) תמיכה ותמיכה בכוח תגובתי של כוח LT:1) - מערכות אחסון מתקדמות מבוססות מנעול יכולות לספק או לספוג כוח תגובתי כדי לשמור על רמות מתח, עוזר למנוע קריסת מתח ושיפור איכות הכוח.
• (FLT:0) ,Capacity עתודות ומשאבים adequacyveFLT:1) - אחסון יכול להיות מודבק לספק יכולת מוצקה במהלך תקופות הביקוש שיא.ב., PJM, ISO-NE, CAISO), משאבי אחסון יכולים להיות ספקים, להרוויח תשלומים עבור להיות זמין למילוי בעת הצורך.
• (FLT:0) תגובה ושיא גילוח 1 (FLT: סנטימטר מאחורי הקלעים) יכול להפחית את הביקוש לפסגה של לקוחות מסחריים או תעשייתיים, הורדת תביעות הביקוש על הצעת השירות שלהם. Aggregated אחסון יכול גם להשתתף בתוכניות תגובה ביקוש, צמצום העומס בזמנים קריטיים.
• (FLT:0) Black-start ו- Network RecoveryFLT:1) - חלק ממערכות אחסון מצוידות כדי לחדש את הרשת לאחר נפילה ללא כוח חיצוני, מתן שירות שיקום רשת יקר ערך.

ערימות השירותים האלה - שילוב של אנרגיה של מטריה עם שירותים וערך קיבולת - חיוני לכדאיות הכלכלית של פרויקטים רבים לאחסון. MW אחת של יכולת סוללה יכול להרוויח הכנסות מזרמים מרובים כל עוד לוחות הזמנים התפעוליים לא סותרים.לדוגמה, סוללה עשויה להשתתף בתדירות הרגולציה עבור חלק מיום ולאחר מכן להיות מועברת לשיא בערב.

רגולציה ומסגרת שוק

השתתפות בשוק יעילה תלויה במסגרות רגולטוריות תומך אשר מכירות ביכולות הייחודיות של ESS מבחינה היסטורית, האחסון היה מסווג לעתים קרובות דור, שידור או עומס, אבל תחומי שיפוט רבים יצרו קטגוריות שוק ספציפיות כדי לאפשר אחסון לייצב את מלוא טווח השירותים.

• (FLT:0 FERC צו 841 (US)FIRLT:1) , ב-2018, צו זה דרש את כל מפעילי המערכת העצמאית (ISOs) וארגונים אזוריים (RTOs) להסיר מחסומים בהשתתפות משאבי אחסון חשמליים באנרגיה, יכולת, ושווקים שירות ימיים.
• (FLT:0) European Union נקייה אנרגיה נקייה חבילת 1FLT: חקיקה שהתקבלה בשנת 2018-2019 הציגה כללים המאפשרים אחסון להשתתף במאזן שווקים ולהפעלה של אחסון ללא אפליה.
• (FLT:0)Capacity Market designves DesignFLT:1 - ISOs כגון PJM, NYISO, CAISO פיתחה כללים ספציפיים עבור משאבי אחסון כדי להיות מסוגל, כולל דרישות משך (למשל, 4 שעות של פריקה רציפה ב כוח מדורג).
• (FLT:0) חידוש המכסים של Retail, 1:1 - לעודד אחסון מאחורי מטר, הרגולטורים במדינות רבות (למשל, קליפורניה, הוואי, ניו יורק) אימצו חיוב נטו, קצבי שימוש בזמן, ודורשים מבני ניהול המטען אשר מתגמלים על עצמו ומצריכות שיא.

למרות התקדמות זו, מחסומים רגולטוריים נמשכים.לדוגמה, כמה שווקים עדיין מגבילים את המספר המקסימלי של שעות אחסון יכול לטעון או פריקה, לכפות גדלים מינימליים של הצעות מחיר שאינם כוללים משאבים קטנים יותר, או חסרים כללים ברורים לאחסון מבוזר.

אתגרים ו-Outlook עתידיים

בעוד ההבטחה של אחסון אנרגיה במתן אנרגיה מתחדשת והשתתפות בשוק היא עצומה, כמה אתגרים נשארים.

אתגרים טכנולוגיים

(FLT:0) הגבלות של המגבלות של ההרחבה 1:1 - רוב סוללות ליתיום-יון מציעים 2-4 שעות אחסון במלוא העוצמה.בעוד זה מכסה שיאים יומיים רבים, אחסון ארוך טווח (8-100 שעות) עשוי להיות נחוץ כדי לנהל את מספר רב שלתולים מתחדשים או וריאציות עונתיות.

(FLT:0Cycle Life and DisFLT:1) - מחסנית סוללה עם כל מחזור מטען / טעינה, במיוחד אם מחזור עמוק.מערכות מחזוריות בכבדות עבור רגולציה בתדר עשוי להיות צורך להחליף לעתים קרובות יותר מאלה המשמשים עבור arbitrage לבד.שיפור כימאים ומערכות ניהול סוללות מתקדמות מרחיבים את תקופות החיים, אבל זה נשאר גורם.

(FLT:0) בטיחותיות וציות רגולטוריות לציות ל-FLT:1 - מתקני סוללות בקנה מידה גדול דורשים אמצעי בטיחות אש מחמירים.אירועים אחרונים של מפלט תרמי העלו חששות, מה שגורם לקודים וסטנדרטים מחמירים יותר.היצרנים משקיעים בכימאומים בטוחים יותר (למשל, LFP) ומערכות קירור חזקות.

אתגרים כלכליים ושוק

(FLT:0) עלויות למעלה למעלהFLT:1 - למרות מחירי הסוללה נופל, העלות הכוללת של ESS בקנה מידה גדול עדיין יכול לנוע בין $ 500 / $ $ 500 /kWh (בהתאם למשך ותצורה), אשר עדיין לא יכול להיות עיפרון החוצה בשווקים עם התפשטות מחירים נמוכה.

(FLT:0)Revenue אי הוודאותFLT:1 - Arbitrage ו הכנסות שירות רווחיות יכול להיות תנודתי ותלוי על כללי שוק וחדירה מתחדשת. Investors עשויים לדרוש החזר גבוה יותר לפצות על הסיכון הזה, להאט את הפריסה.

(FLT:0) קבלת עיכובים וחיבור בין היתר) – תורי חיבור גריידיים לאחסון ופרויקטים היברידיים גדלו באופן דרמטי באזורים רבים, מה שמוביל ל backlogs שיכול לעכב פרויקטים לאורך שנים.

תחזית עתיד

המסלול לאחסון אנרגיה הוא חיובי מאוד.בלומברגוF פרויקטים כי פריסות אחסון אנרגיה גלובלית יגיעו ל-1,000 GWh מדי שנה עד 2030, עלייה מ -200 GWh ב 2023 (ראה:0BloombergNEF - אחסון אנרגיה OutlookFLT:1).

• (FLT:0) עליית סוללות מוטלת עלות סוללת ירידה של 1 בינואר - מחירי סוללות ליתיום-יון צפויים ליפול מתחת ל-60 /kWh עד 2030, מה שהופך את האחסון תחרותי עם פסגות גז למשך 4 שעות.
• (FLT:0) גידול פרויקטים היברידיים של התחדשות מתחדשת-מעלה 1 - בשווקים רבים בארה"ב, יותר מ-50% מיכולת השמש החדשה מועסקת עם אחסון, מגמה המתפשטת ברחבי העולם.
• (FLT:0) הערכת טכנולוגיות אחסון לטווח ארוך של אחסון (RalLT:1) - ברזל-אוויר, אחסון מבוסס אבץ ומכני (גריטי, אוויר דחוס) נכנסים לשלב ההפגנה ויכולים לפתוח אחסון עונתי.
• (FLT:0) אלגוריתמיזציה ואופטימיזציה של בינה מלאכותית FLT:1) אלגוריתמי למידת מכונות משפרים את תחזית המחירים ואסטרטגיות משלוח סוללות, ולוכדים ערך רב יותר משווקים תנודתיים.
• (FLT:0) מדיניות ותמחור פחמן תמחור 1FIRLT) - כמו יותר אזורים ליישם מס פחמן או קפ-ומסחר, היתרון הכלכלי של פירוק הדור המאובנים עם מתחדשים מאוחסנים יגדל.

מסקנה

מערכות אחסון אנרגיה אינן עוד תוספת אופציונלית לפרויקטים אנרגיה מתחדשת; הן בסיסיות למקסימום את הערך של השמש והרוח, תוך מתן השתתפות פעילה בשווקים חשמליים סיטונאיים.באמצעות שאיפת אנרגיה, ESS מאפשר ליצרנים מתחדשים ללכוד מחירים גבוהים יותר על ידי שינוי הדור כדי להגיע לזמני הביקושים, מעבר ל-Arbitrage, אחסון מספק שירותי אחסון קריטיים של פרויקטים - רגולציה, קיבולת, תמיכה - יצירת הכנסות נוספות ומשפרכות של שוק ה-Rlimate, כמו פיתוח מרכזי של 8.