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行业资讯

操纵先辈掌握步伐最大优化储能电池体系生命周期


         储能是风力发电和太阳能发电的一种有力弥补,由于储能体系具有很高的灵活性和容量,既能作为负载停止操纵,又能在电力不敷或中止时供给电力。储能体系的布置处理了电网运营商为用户供给安全可靠电力的很多应战,而且因为本钱疾速降落、锂离子电池的机能提拔,以及“电网停当”储能产物的呈现,一些电网级储能贸易项目曾经使用。跟着储能体系变得愈加普遍且经济上可行,它能够使可再生能源与储能设备相结合,在世界更多地域供给可靠的发电和负荷需求服务。

储能体系能够布置在任何处所

储能体系能够布置在电网的任何处所,能够毗连到输电体系(T),配电体系(D)或用户侧。储能体系可以与可再生能源、传统发电、负载配套运转,大概能够自力布置。

毗连到终极客户的储能体系能够潜伏地处理上游服务以撑持配电、输电和发电功用,由于其电力调理也在上游传布。

按期充放电轮回值得吗?

电力服务堆叠将面对多个潜伏合作许诺的本钱和复杂性,这也能够增长储能体系的消耗。在设想储能项目时,理解所处理的每项服务的代价和相干要求非常重要。储能体系仍旧是一种相对高贵的电力资本,因而范围过分或运营过分而没有相干的回报可能会招致项目变得不再经济可行。

储能体系的常见和希冀的用处凡是是减少峰值,即削减从电网吸取超越划定的电能。这凡是映射到更准确的服务,比方电力资本充沛性(即接纳峰值电厂替换)或输电或配电晋级提早,以及这些服务中储能体系的范围、可用性和位置是至关重要的,可是当电网处于不变运营形态时,所需的电力调理能够很少发作,以实现推延或制止替换性投资的希冀好处。

关于后备电源等其他电力服务,接纳运营本钱十分低的储能体系也是可取的,由于它们基本上需求储能体系充任不消于电网调理的储蓄电源。储能体系能够在充电时供给这些服务,假如需求的话,截至充电。

连结电网供需的瞬时均衡的频次调理则愈加纤细。一方面,与具有明显惯性的传统发电机差别,电池储能体系险些能够霎时改动电力高度以匹配电网不平衡。但是,与频次调理相干的最常用的电池是需求持续充电/放电轮回的锂离子电池。固然到场频次调理市场能够最后是有利可图的,但该当思索在这些项目中接纳电池储能体系中的容量丧失、服从和过早改换的衡量成绩。

能量时移(偶然称为套利)是另一种详尽入微的服务。固然以低价购置(或充电)能源并以高价出卖(或放电)听起来是一个好主意,但价钱的差价必需克制电能往复服从丧失和潜伏电池深度轮回招致退化等成绩。

储能项目的估值能够是一个庞大且针对详细所在的成绩。因为储能装备中的容量有限,因而关于充电形态的建模关于理解哪些服务可以成为可行的贸易实例是必不可少的。为了撑持这类范例的建模和模仿,美国电力研究院(EPRI)在加州能源委员会拨款的撑持下,开辟并公布了公然可用的储能代价评价东西。

管理电池储能退化的产业办法

电池储能体系退化凡是表示为能量连结才能的丧失、电源运送才能和服从的低落,而且终极招致改换电池。按照电池储能体系的运转形态,其改换能够仅意味着改换大批电池或完整改换电池组。

电池储能供应商偶然会在假定的运转条件或假定的服务调理下供给生命周期的许诺。比方,假如电池天天只深度轮回一次,就能够包管到达10年的事情期限。在储能体系的机能跟着工夫推移而退化的状况下,这能够是有限的,由于安装需求发作变革,这能够超越电池10-20年的事情期限。其他开发商供给更庞大的信息,能够评价电池体系在需求改换之前能够阅历的“等效周期”。

产业使用接纳的一种退化管理办法是管理超大规模储能体系的容量,同时连结储能容量稳定。这种方法许可电池体系经由过程减缓退化以供给更长时间满意客户的希冀。但这种方法也有一些缺陷,比方增长了装备的前期本钱。其他办法能够包罗跟着体系退化随时间增长电池储能容量,这能够供给分外的灵活性以评价跟着工夫推移的项目需求,同时操纵将来本钱低落的假定。

影响电池机能退化的身分

当前绝大部分的电池储能体系接纳的是锂离子电池。在2013年至2018年时期,锂离子电池占美国电池储能布置容量的94%。该当留意的是,这里没有触及的其他储能手艺能够具有差别的退化驱动身分。另外,锂离子电池是一个多样化的种别,具有很多差别的化学成份和情势,在此只是供给唆使性形貌,而不是试图探究所有这些纤细不同。

锂离子电池退化遭到多个变量的影响。退化驱动身分此中包罗:运转温度、期限时期的均匀充电形态,以及充电和放电轮回的深度。而接纳优良的退化管理工具和步伐将有助于储能项目的经济计划和运营,以及装备供应商能够供给的任何包管或机能包管。

电池储能退化的第一个驱动身分与均匀充电形态的工夫有关。研讨数据表白,静止的锂离子电池会按照温度和贮存电荷的形态而落空能量连结才能。

图2.锂离子电池在均匀充电形态和温度差别组合下的容量低落状况。比方,绿色线段显现电池事情在65%充电形态和60°C时的机能降落状况

图2表白,假如充电形态较高,则在温度降低的状况下容量会降得更快。考虑到这些退化驱动身分有利于计划历程中的退化猜测。在运转中,锂离子电池储能体系能够经由过程有用的热管理和经由过程制止在高充电形态下的长持续时间来耽误事情期限。但是,这需求对自动热管理的潜伏服从影响停止衡量,以及为不测调理挪用储能的可能性。需求预测和储能掌握办法关于管理这些衡量尤其主要。

锂离子电池储能体系的充电和放电轮回是另一个主要的退化身分。深轮回关于锂离子电池退化比浅轮回电池的影响更大。

                  图3.轮回深度放电对电池容量连结率低落的影响

图3说清楚明了这类干系。另外,一些电池具有在生命周期前期加快退化的特性,如图3中的“膝盖”外形所示。

经由过程提高猜测胜利或失利的准确性,了解和建模操纵与退化之间的干系有助于优化储能项目的计划。它还经由过程许可设想考虑到与轮回相干的退化本钱的调理战略来改良操纵。

储能项目经济学模子的退化

行业厂商供给的储能体系的优化东西可用于理解如何设想和调理储能项目,以最大限度地提高项目生命周期代价。该东西利用基于优化的建模来模仿供给一个或多个电网服务的储能体系的操纵(调理和容量预留),同时跟随退化和电网服务兼容性等。它能够代表电网目的在充电/放电活动方面的差别程度的相对代价,找出更主动的活动能够带来更高的支出,也带来更高的改换本钱,终极有助于找到最有用的衡量。

在此供给一个简朴的例子来了解电池储能体系运营代价和退化本钱之间的衡量,用来模仿施行能量时移(套利)的电池体系。以下净现值表对应于体系在天天有利可图的时间内天天施行两次完整充电/放电10年的轮回。在第六年完毕时,它需求改换。

关于一样的项目再次建模,但此次在最有利可图的时间内天天只施行一次完整充电/放电轮回。因为能源时移,这种情况发生了较低的支出,可是其能够到达10年的项目期限,这削减了改换电池的本钱。

图4.两个项目的现金流量。蓝色线条暗示接纳一种更主动的战略,没有思索退化,但得到更多支出。橙色线条暗示接纳了更加守旧的战略,能够削减退化。

利用美国电力研究院供给的优化东西或相似的优化软件,用户能够测试用于储能轮回的差别“处罚函数”,基本上指点优化以要求储能体系具有更大的最小价差。因为退化的影响将在将来变得愈加明显,因而储能体系运营商必需在项目晚期就认识到这些影响。

理想世界的储能项目可靠性

从贸易意义上讲,电池储能项目的安装和布置仍处于初级阶段。因而,该行业仍在理解储能体系的实践退化和停机工夫。

这些体系很庞大,包罗很多子系统,比方其中的传感器、通讯通道、电力电子、计较体系等需求协同事情以满意机能要求。因而,不敷妥当的集成或不测变乱能够招致体系内不同点的毛病。

一些组织机构(如美国国度实验室)正致力于开辟实验室测试和商用现场储能体系的测试和丈量。还有一些公用事业公司今朝正致力于成立一个具有储能机能跟随记载的通用数据库,并在实践储能项目中理解更多有关停机工夫和机能退化的信息。成立储能项目可靠性的记载关于撑持具有本钱效益的储能投资至关重要,而储能体系将为所有社会成员的电力可靠性和可承担性供给撑持。

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