การจัดเก็บพลังงานระดับกริด-คืออะไร

ในเดือนกุมภาพันธ์ 2021 ฉันโทรคุยกับผู้ให้บริการพื้นที่จัดเก็บในเท็กซัส พบว่าราคาไฟฟ้าขายส่งแตะ 9,000 ดอลลาร์ต่อเมกะวัตต์-ชั่วโมง เก้าพันดอลลาร์ ตามบริบท ราคาปกติจะอยู่ที่ประมาณ $30-50 ระบบแบตเตอรี่ของเขากำลังพิมพ์เงิน โดยปล่อยลงในตารางในช่วงพายุฤดูหนาว Uri ในขณะที่โรงงานก๊าซธรรมชาติแข็งตัว “นี่คือสิ่งที่เราสร้างมันขึ้นมา” เขากล่าว แต่เสียงของเขากลับมีขอบเท่านี้ เกือบจะพิสูจน์แล้ว เหมือนเขารอมานานหลายปีเพื่อพิสูจน์ว่าคนขี้ระแวงคิดผิด

ช่วงเวลานั้น - ดูราคาพุ่งสูงขึ้นบนหน้าจอการซื้อขาย ขณะที่ท่อแตกทั่วรัฐ - ตกผลึกสิ่งที่ฉันวนเวียนมาสักระยะหนึ่งแล้ว พื้นที่เก็บข้อมูลกริด-ไม่ได้เกี่ยวกับเทคโนโลยีอีกต่อไป มันอยู่ที่ว่าเราจะเต็มใจที่จะยอมรับว่าวิธีที่เราดำเนินการโครงข่ายไฟฟ้ามานานนับศตวรรษไม่ได้ผลอีกต่อไปหรือไม่

ลองย้อนกลับไปดู. 2000 และในปี 2001 แคลิฟอร์เนียเกิดไฟฟ้าดับอย่างต่อเนื่อง ไม่ใช่ครั้งเดียวหรือสองครั้ง - หลายครั้ง ผู้คนไม่มีไฟฟ้าใช้ ไฟจราจรดับลง โรงพยาบาลเปลี่ยนมาใช้เครื่องปั่นไฟ การสืบสวนอย่างเป็นทางการกล่าวโทษการจัดการตลาดของ Enron ซึ่งเป็นเรื่องจริง แต่นั่นไม่ใช่เรื่องราวทั้งหมด ปัญหาที่แท้จริงวิ่งลึกลงไป กริดของรัฐแคลิฟอร์เนียได้รับการออกแบบโดยคำนึงถึงโรงงานเชื้อเพลิงฟอสซิลที่คุณสามารถควบคุมได้ ต้องการพลังมากกว่านี้ไหม? เผาแก๊สให้มากขึ้น ความต้องการลดลง? คันเร่งกลับ เรียบง่าย.

ยกเว้นแต่ว่าจะไม่ง่ายอีกต่อไปในขณะที่การผลิตพลังงานหมุนเวียนเริ่มมีความสำคัญ และฉันไม่ได้หมายถึงแผงโซลาร์เซลล์โทเค็นที่ติดตั้งยูทิลิตี้บางอย่างสำหรับการประชาสัมพันธ์ในยุค 90 ความจุที่แท้จริง กิกะวัตต์

ฉันอยู่ที่การประชุมในซานดิเอโก - น่าจะเป็นปี 2014 หรือ 2015 - ซึ่งวิศวกร ISO ของแคลิฟอร์เนียได้สาธิตสิ่งที่พวกเขาเรียกว่า "เส้นโค้งเป็ด" ห้องเงียบไป กราฟแสดงภาระสุทธิ (ความต้องการทั้งหมดลบด้วยแสงอาทิตย์) ลดลงในตอนเที่ยงเมื่อแสงอาทิตย์ถึงจุดสูงสุด จากนั้นจึงพุ่งสูงขึ้นตอนพระอาทิตย์ตก อัตราทางลาดนั้น - ไปจากต่ำสุดไปสูงสุดใน 3 ชั่วโมง - ซึ่งทำให้การทำงานของกริดขัดข้อง คุณจะต้องให้โรงแก๊สหมุนสแตนด์บายตลอดช่วงบ่ายเพื่อรับมือกับกระแสไฟกระชากในตอนเย็น มีราคาแพงไม่มีประสิทธิภาพและโง่เขลาโดยพื้นฐาน

ชายคนหนึ่งที่อยู่ด้านหลังถามว่า "เราจะลดแสงอาทิตย์ลงไม่ได้หรือ" วิศวกรหยุดชั่วคราว “เราทำได้ หรือเราจะคิดพื้นที่เก็บของก็ได้”

พื้นที่จัดเก็บ. ขวา.

แถบด้านข้างด่วน - พื้นที่จัดเก็บขนาดกริด-คืออะไร? ถามห้าคน ได้หกคำตอบ ฉันทามติแบบหลวมๆ คืออะไรก็ได้ที่เกิน 1 เมกะวัตต์ แต่ฉันได้นั่งดูแผงการประชุมต่างๆ ซึ่งผู้คนโต้เถียงกันเกี่ยวกับเรื่องนี้เป็นเวลายี่สิบนาที แอปพลิเคชันมีความสำคัญมากกว่าความจุหรือไม่? หากคุณมี 500 กิโลวัตต์ที่ให้บริการสถานีย่อยที่สำคัญ จะนับหรือไม่

ขณะนี้มีโรงงานแห่งหนึ่งในแคลิฟอร์เนีย - Moss Landing ฉันคิดว่า - มากกว่า 400 MW อาจเป็น 450 หรือ 420 ประเด็นคือ เมื่อรวมกับโครงการขนาด 1 เมกะวัตต์แล้ว รู้สึกผิด แต่อุตสาหกรรมยังไม่ได้ตัดสินด้วยคำศัพท์ที่ดีกว่านี้ เรากำลังพูดถึงพื้นที่จัดเก็บข้อมูลที่ส่งผลต่อการดำเนินงานของกริดจริงๆ ไม่ใช่ Tesla Powerwall ของเพื่อนบ้านของคุณ

นี่คือสิ่งที่ตลก ตอนนี้ใครๆ ก็พูดถึงแบตเตอรี่ แต่พลังน้ำแบบสูบยังคงครองความจุในการจัดเก็บข้อมูลทั่วโลก ไม่แม้แต่จะใกล้เคียง ปั๊มน้ำขึ้นเนินเมื่อไฟฟ้าราคาถูก ปล่อยให้ไหลกลับผ่านกังหันเมื่อราคาพุ่งสูงขึ้น เมืองบาธ ในรัฐเวอร์จิเนีย ดำเนินการมาตั้งแต่ปี 2528 มีกำลังการผลิตมากกว่า 3,000 เมกะวัตต์ ประสิทธิภาพอยู่ในระดับที่เหมาะสม - 70-80% ไปกลับ - และ "เชื้อเพลิง" คือน้ำที่คุณใช้ซ้ำได้อย่างไม่มีกำหนด

ปัญหาคือภูมิศาสตร์ คุณต้องการภูเขา แหล่งอ่างเก็บน้ำที่เหมาะสม สถานที่ที่การสร้างเขื่อนจะไม่ทำให้น้ำท่วมในสิ่งที่ผู้คนสนใจ เว็บไซต์ดีๆ ในสหรัฐอเมริกาส่วนใหญ่ได้รับการพัฒนาในช่วงต้นทศวรรษที่ 90 ข้อเสนอใหม่จะปรากฏขึ้นเป็นครั้งคราว แต่การอนุญาตใช้เวลานานมากจนนักพัฒนามักยอมแพ้ มีโครงการหนึ่งในมอนทานา ที่กำลังวางแผนมาประมาณ 15 ปี ยังไม่ได้สร้าง.

อากาศอัดก็มีอยู่เช่นกัน โรงงานสองแห่งทั่วโลก: Huntorf ในเยอรมนี (1978) และ McIntosh, Alabama (1991) แค่นั้นแหละ. เทคโนโลยีนี้ทำงานได้ดี - ปั๊มลมเข้าไปในถ้ำใต้ดิน แล้วปล่อยผ่านกังหันในภายหลัง - แต่คุณต้องการธรณีวิทยาที่เฉพาะเจาะจง โดมเกลือหรือถังเก็บก๊าซหมดด้วยคุณสมบัติที่เหมาะสม โรงงานที่มีอยู่ทั้งสองแห่งจะเผาก๊าซธรรมชาติในระหว่างการขยายโรงงาน ซึ่งจำกัดผลประโยชน์ด้านสิ่งแวดล้อม การออกแบบ "อะเดียแบติก" รุ่นใหม่อ้างว่าสามารถกำจัดการเผาไหม้ของก๊าซได้ ไม่มีรายใดที่ขยายขนาดเชิงพาณิชย์

ดังนั้นแบตเตอรี่ ตอนนี้ใครๆ ต่างก็ตื่นเต้นกับแบตเตอรี่ แต่ก็ไม่ได้เป็นเช่นนั้นเสมอไป ค่าใช้จ่ายเป็นสิ่งต้องห้ามจนถึงปี 2012-2015 ย้อนกลับไปในปี 2012 มีการติดตั้งเล็กๆ ที่ Notree Wind Farm ในออสเตรเลีย ซึ่งพิสูจน์-แนวคิดได้มากกว่าเศรษฐศาสตร์ที่ใช้งานได้จริง

จากนั้น Tesla ได้สร้างเมือง Hornsdale. 2017 รัฐเซาท์ออสเตรเลีย ขนาด 100 MW / 129 MWh Elon วางเดิมพัน Twitter ว่าจะสร้างมันขึ้นมาใน 100 วัน - Elon ทั่วไป - และพวกเขาทำมันภายในเวลาประมาณ 63 วัน ผู้คนมุ่งเน้นไปที่ความเร็วในการก่อสร้าง แต่เรื่องจริงคือประสิทธิภาพ แบตเตอรี่ทำเงินได้เร็วกว่าการคาดการณ์ผ่านบริการควบคุมความถี่

จริงๆ แล้ว ฉันได้ไปเยี่ยมชมศูนย์ควบคุมกริดนอกแอดิเลดประมาณ 6 เดือนหลังจากที่ Hornsdale เผยแพร่จริง วิศวกรยังคงพึมพำเกี่ยวกับเรื่องนี้ ผู้ชายคนหนึ่งแสดงแผนภูมิการตอบสนองความถี่ให้ฉันดู เมื่อความถี่กริดเบี่ยงเบนไปจาก 50 Hz แบตเตอรี่จะถูกแก้ไขในหน่วยมิลลิวินาที เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบธรรมดาใช้เวลาไม่กี่วินาทีเพราะคุณกำลังปั่นกังหันอย่างแท้จริง “มันเหมือนกับการเปรียบเทียบรถสปอร์ตกับรถไฟบรรทุกสินค้า” เขากล่าว

เวลาตอบสนองในระดับมิลลิวินาทีนั้นมีความสำคัญอย่างมากสำหรับบริการกริดบางอย่าง เมื่อระบบสาธารณูปโภคตระหนักว่าแบตเตอรี่สามารถทำสิ่งที่คนรุ่นทั่วไปไม่สามารถทำได้ ทัศนคติก็เปลี่ยนไปอย่างรวดเร็ว ภายในหนึ่งปีคุณเริ่มเห็นประกาศโครงการมากขึ้น

สถานการณ์ทางเคมีนั้นยุ่งเหยิงกว่าที่สิ่งพิมพ์ทางการค้าแนะนำ "ลิเธียม-ไอออน" ไม่ใช่สิ่งเดียว เคมีหลายชนิดมารวมกัน สำหรับการใช้งานแบบกริด ลิเธียมเหล็กฟอสเฟตได้รับรางวัลโดยทั่วไป แอลเอฟพี, LiFePO4,แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนฟอสเฟต- ชื่อที่แตกต่างกัน ขึ้นอยู่กับว่าใครทำการตลาด

เคมีที่เข้ากันในขณะนี้อาจคิดเป็น 60-65% ของการติดตั้งใหม่ในสหรัฐฯ และยุโรป ตัวเลขจะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับว่าใครเป็นผู้นับและรวมอะไรบ้าง เหตุผลนั้นใช้ได้จริง: LFP จัดการวงจรการคายประจุได้ดีกว่าทางเลือกอื่นเช่น NMC (นิกเกิลแมงกานีสโคบอลต์) ความเสี่ยงจากไฟไหม้ลดลงเช่นกัน ซึ่งสำคัญเมื่อคุณซ้อนตู้คอนเทนเนอร์ขนส่งสินค้าที่เต็มไปด้วยแบตเตอรี่ในบริเวณที่พักอาศัย เราจะจุดไฟในภายหลัง

ความหนาแน่นของพลังงานต่ำกว่า NMC แต่สำหรับการจัดเก็บแบบอยู่กับที่นั้นไม่สำคัญ คุณไม่เหมาะที่จะวางไว้ใต้เบาะรถยนต์ ซ้อนคอนเทนเนอร์จนกว่าคุณจะบรรลุเป้าหมายความจุ

แบตเตอรี่ Flow ได้รับความคุ้มครองอย่างต่อเนื่อง ระบบรีดอกซ์วาเนเดียมแยกพลังงานที่เก็บ (ขนาดถัง) ออกจากพลังงาน (ขนาดปล่อง) โรงงานในเมืองต้าเหลียนในประเทศจีน เริ่มดำเนินการในปี 2565 ขนาด 100 MW / 400 MWh ซึ่งใหญ่ที่สุดในปัจจุบัน ค่าใช้จ่ายสูงกว่าลิเธียม แต่อายุการใช้งานของวงจรสามารถเกิน 20,000 รอบโดยไม่มีการย่อยสลายที่สำคัญ

ตามทฤษฎีแล้ว สิ่งที่สำคัญสำหรับการวางแผนสาธารณูปโภคในการดำเนินงาน 20+ ปี ในทางปฏิบัติ ต้นทุนลิเธียมลดลงเร็วกว่าแบตเตอรี่ไหลปิดช่องว่าง แบตเตอรี่ของ Flow "กำลังจะก้าวหน้า" เป็นเวลาอย่างน้อยหนึ่งทศวรรษ เริ่มมีเสียงเหมือนพลังงานฟิวชัน

เยอรมนีแก้ไขปัญหาการจัดเก็บด้วยวิธีที่ยากลำบาก ประมาณปี 2554-2555 จู่ๆ พวกเขาก็ได้รับพลังงานแสงอาทิตย์บนหลังคาขนาดกิกะวัตต์จากการผลักดันของ Energiewende เที่ยงวันในวันที่อากาศแจ่มใส รุ่นต่างๆ พุ่งสูงขึ้น เมฆเคลื่อนผ่านไป ลดลงหลายกิกะวัตต์ เร็ว.

ผู้ปฏิบัติงานโครงข่ายไฟฟ้าที่ใช้เวลาทั้งอาชีพในการจัดการเส้นอุปสงค์ที่คาดการณ์ได้ ในปัจจุบันต้องรับมือกับเส้นอุปทานที่เคลื่อนไหวเร็วเกินกว่าจะตอบสนองได้ เปลี่ยนกระบวนทัศน์ให้สมบูรณ์ เจ้าหน้าที่ปฏิบัติงานรายหนึ่งที่ฉันพูดคุยด้วยในการประชุมที่เบอร์ลิน - คือปี 2016 บางที - บอกว่าครั้งแรกที่เขาเห็นเจเนอเรชั่นนี้ลดลง 5 GW ใน 20 นาที เขาคิดว่าระบบตรวจสอบของเขาเสียหาย

ลมทำสิ่งเดียวกันแต่มีช่วงเวลาต่างกัน ระบบแรงดันสูง-จอดอยู่เหนือฟาร์มกังหันลมและการผลิตลดลงจนแทบไม่มีอะไรเลย อยู่ที่นั่นเป็นเวลาหลายวัน คุณไม่สามารถเรียกฟาร์มกังหันลมตอน 18.00 น. แล้วบอกให้สร้างเพิ่มได้ เพราะคนทำอาหารเย็นที่บ้าน ไม่ทำงานแบบนั้น

เวลาตอบสนองเป็นสิ่งสำคัญสำหรับบางแอปพลิเคชัน ISO ของรัฐแคลิฟอร์เนียกำหนดให้บริการควบคุมความถี่ทำงานเต็มกำลังภายใน 10 นาที อาจจะอีก 8 นาที ฉันต้องตรวจสอบสเป็ค บริการบางอย่างต้องการการตอบสนองภายในเวลาไม่ถึง-วินาที แบตเตอรี่มีความโดดเด่นที่นี่ - ปฏิกิริยาไฟฟ้าเคมีโดยพื้นฐานแล้วจะเกิดขึ้นทันทีจากมุมมองของผู้ปฏิบัติงานโครงข่าย

พลังน้ำที่สูบจะใช้เวลา 10-15 วินาทีเพื่อให้น้ำไหลผ่านกังหันและการทำงานของวาล์ว ช่องว่างนั้นมีความสำคัญต่อการควบคุมความถี่ ไม่สำคัญมากนักสำหรับการโกนที่ถึงจุดสุดยอดในบริเวณที่คุณต้องใช้ขนนานหลายชั่วโมง

ประสิทธิภาพเป็นตัวกำหนดว่าโครงการจะสร้างรายได้หรือไม่ คณิตศาสตร์พื้นฐาน: เก็บ 100 MWh, กู้คืน 90 MWh, คุณสูญเสีย 10% ทุกรอบ ลิเธียมใช้งานได้ถึง 85-95% ขึ้นอยู่กับการกำหนดค่าและแรงกดที่คุณดัน แบตเตอรี่ไหลมากกว่า 65-75% ดูเหมือนเล็กน้อยแต่ปั่นจักรยานทุกวันเป็นเวลา 15 ปี ประสิทธิภาพเดลต้าประกอบกับส่วนต่างรายได้นับล้าน อาจจะหลายสิบล้านสำหรับโครงการขนาดใหญ่

วงจรชีวิตของวงจรมีความซับซ้อน ระบบกริดลิเธียมส่วนใหญ่ทำงานที่สถานะการชาร์จ 20-80% แทนที่จะทำงานแบบรอบเต็ม เสียสละความจุป้ายชื่อ 40% เพื่ออายุการใช้งานสองเท่าหรือสามเท่า เศรษฐศาสตร์ได้ผลเพราะการเปลี่ยนแบตเตอรี่ระหว่างโครงการมีราคาแพงมาก ดีกว่าที่จะโอเวอร์ไซส์ในตอนแรก

grid-scale energy storage

พระราชบัญญัติลดเงินเฟ้อในปี 2022 ได้เปลี่ยนแปลงตลาดสหรัฐฯ อย่างมาก ให้พื้นที่จัดเก็บแบบสแตนด์อโลนขอรับเครดิตภาษีการลงทุน 30% ก่อนหน้านั้นการจัดเก็บจะมีคุณสมบัติจับคู่กับแสงอาทิตย์หรือลมเท่านั้น ซึ่งเป็นนโยบายที่โง่เขลา แต่นั่นคือสิ่งที่เขียนไว้

หลังจากที่ IRA ผ่าน ก็มีการประกาศโครงการมากมาย คิวการเชื่อมต่อโครงข่ายมีพื้นที่เก็บข้อมูล 85+ GW ภายในกลางปี 2023 ใครก็ตามที่คุ้นเคยกับคิวการเชื่อมต่อโครงข่ายจะรู้ดีว่าโครงการส่วนใหญ่ไม่เคยถูกสร้างขึ้นมาก่อน อัตราความสำเร็จในอดีตจะอยู่ที่ 20-30% อย่างดีที่สุด

เมื่อปีที่แล้วฉันอยู่ที่การประชุมนักพัฒนาซอฟต์แวร์ในเมืองฮูสตัน - คนจากผู้ผลิตรายใหญ่รายหนึ่งของจีนกล่าวว่าพวกเขาไม่สามารถตอบสนองความต้องการของสหรัฐฯ ได้ "เรากำลังเพิ่มสายการผลิตแต่มีเวลารอสินค้า 18 เดือนสำหรับอุปกรณ์" ข้อจำกัดของห่วงโซ่อุปทานทุกที่

พื้นที่จัดเก็บข้อมูลทั่วโลกจะอยู่ที่ประมาณ 27-28 GW ภายในปี 2023 ขึ้นอยู่กับว่าคุณนับอย่างไร. 90% ของการเติบโตที่เกิดขึ้นตั้งแต่ปี 2018 สหรัฐฯ เพิ่ม 4.8 GW ในปี 2022 เพียงปีเดียว อาจเป็น 5.2 เลย ฉันกำลังจะความจำเสื่อม แคลิฟอร์เนียและเท็กซัสครองการใช้งานด้วยเหตุผลที่แตกต่างกันโดยสิ้นเชิง แคลิฟอร์เนียมีนโยบายผลักดันการบูรณาการพลังงานหมุนเวียน เท็กซัสมีตลาดพลังงานเพียงแห่งเดียวของ ERCOT- ที่สร้างความผันผวนอย่างมากของราคา ผู้ประกอบการจัดเก็บข้อมูลชอบความผันผวน โดยใช้ประโยชน์จากความผันผวนของราคาเหล่านั้น

ต้นทุนลดลงจากมากกว่า 500 เหรียญสหรัฐฯ/kWh ในปี 2558 เป็น 150-200 เหรียญสหรัฐฯ/kWh ภายในปี 2566 สำหรับระบบที่สมบูรณ์ บางคนอ้างว่าต่ำกว่านี้อีก แต่ 150-200 ดอลลาร์คือสิ่งที่ฉันได้เห็นสำหรับโครงการจริง ขนาดการผลิตเป็นหลัก การแข่งขันที่รุนแรงระหว่างผู้ผลิตเซลล์จีนและเกาหลี

รูปแบบรายได้แตกต่างกันไปอย่างมากตามตลาด Texas ERCOT เปิดให้ประมูลพื้นที่จัดเก็บโดยตรงในตลาดพลังงาน ตัวอย่าง Uri ของ Winter Storm ตั้งแต่เริ่มต้น - เจ้าหน้าที่ปฏิบัติการบางรายเคลียร์เงินได้ $10+ ล้าน หรืออาจจะถึง 12 ล้านดอลลาร์ ฉันได้ยินมาว่าตัวเลขต่างกัน ไม่ปกติก็ตาม

การดำเนินการทั่วไปเกี่ยวข้องกับการซ้อนแหล่งรายได้: การเก็งกำไรด้านพลังงาน (ค่าธรรมเนียมถูก การจ่ายพลังงานแพง) การจ่ายความจุ การควบคุมความถี่ การเลื่อนการอัปเกรดการส่งสัญญาณเป็นครั้งคราว SGIP ของรัฐแคลิฟอร์เนียโยนสิ่งจูงใจล่วงหน้าไว้ด้านบน โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับสิ่งอำนวยความสะดวกที่สำคัญ

เจ้าหน้าที่ปฏิบัติงานรายหนึ่งบอกฉัน - บันทึกที่บาร์แห่งหนึ่งในระหว่างการประชุม - ว่าครึ่งหนึ่งของรายได้ที่คาดการณ์ไว้ของพวกเขามาจากบริการที่ไม่มีอยู่จริงเมื่อห้าปีที่แล้ว "เรากำลังสร้างสิ่งนี้ขึ้นมาในขณะที่เราดำเนินการ ผู้ปฏิบัติงานระบบกริดกำลังค้นหาว่าแบตเตอรี่สามารถทำอะไรได้บ้างแบบเรียลไทม์"

ระยะเวลายังคงเป็นข้อจำกัดที่ชัดเจนและน่าหงุดหงิด ระบบส่วนใหญ่จะคายประจุ 2-4 ชั่วโมงที่กำลังไฟพิกัด เหมาะสำหรับยอดเขายามเย็นเมื่อแสงอาทิตย์ลดลง ไม่มีประโยชน์เลยสำหรับการจัดเก็บหลายวันในช่วงเหตุการณ์สภาพอากาศที่ยืดเยื้อ

เทคโนโลยีที่มีระยะเวลานานขึ้นได้รับการประกาศอย่างต่อเนื่องพร้อมกับข่าวประชาสัมพันธ์สำคัญ อากาศอัด ระบบแรงโน้มถ่วง การจัดเก็บความร้อน การใช้งานเชิงพาณิชย์ยังคงเป็นเรื่องที่เข้าใจยาก ทุกคนต้องการพื้นที่จัดเก็บ 8+ ชั่วโมง บางคนต้องการ 12 หรือ 24 ชั่วโมง ยังไม่มีใครทราบเรื่องเศรษฐศาสตร์ในวงกว้าง

มีบริษัทสตาร์ทอัพที่กำลังยกบล็อกคอนกรีตด้วยเครนเพื่อกักเก็บพลังงาน ฟังดูไร้สาระ แต่ฟิสิกส์ใช้งานได้ ไม่มีใครปรับขนาดได้ เช่นเดียวกับการเก็บความร้อน

การเสื่อมสภาพของแบตเตอรี่ภายใต้รูปแบบการปั่นจักรยานจริงยังคงเป็นสิ่งที่น่าประหลาดใจต่อไป ซึ่งทำให้ฉันกังวลใจเพราะคุณคงคิดว่าเราจะเข้าใจเรื่องนี้ได้แล้ว

การทดสอบในห้องปฏิบัติการไม่สามารถคาดการณ์ประสิทธิภาพของภาคสนามได้ดีนัก การติดตั้งในช่วงแรก - 2018 กรอบเวลาปี 2019 - หมุนเวียนอย่างเข้มงวดมากกว่าที่วางแผนไว้ ทำให้อายุการใช้งานสั้นลงเร็วกว่าที่คาดไว้ และบังคับให้แก้ไขการเรียกร้องการรับประกัน แบบจำลองการย่อยสลายที่ดีขึ้นมีอยู่ในขณะนี้ แต่ความไม่แน่นอนยังคงอยู่เกี่ยวกับประสิทธิภาพการทำงานประมาณ 10+ ปี โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อกลยุทธ์การจัดส่งมีการเปลี่ยนแปลง

คุณไม่สามารถทดสอบการดำเนินงาน 15 ปีในไทม์ไลน์การพัฒนา 2 ปีได้ มันเป็นไปไม่ได้ วิศวกรที่ NREL บอกฉันว่าพวกเขากำลังสร้างแบบจำลองความน่าจะเป็นโดยอาศัยข้อมูลภาคสนามที่จำกัด "เรากำลังคาดการณ์จากการดำเนินงาน 5 ปีเป็นการคาดการณ์ 20 ปี เป็นการคาดเดาที่มีการศึกษา"

ความปลอดภัยจากอัคคีภัยไม่ได้หายไปแม้จะมีมาตรฐานที่ดีขึ้นก็ตาม ไฟไหม้ McMicken ในรัฐแอริโซนา - เมษายน 2019 - ยังคงเป็นเหตุการณ์ที่ร้ายแรงที่สุด เหตุระเบิดทำให้นักดับเพลิง 4 คนบาดเจ็บ อาจเป็นหายนะ

ฉันได้พูดคุยกับหนึ่งในผู้เผชิญเหตุกลุ่มแรกๆ ในการประชุมด้านความปลอดภัย เขากล่าวว่าเมื่อพวกเขามาถึง โปรโตคอลมาตรฐานบอกว่าฉีดน้ำใส่ไฟแบตเตอรี่ ก็เริ่มทำแบบนั้น จากนั้นมันก็ระเบิด “ไม่มีใครบอกเราว่าสิ่งเหล่านี้สามารถหนีความร้อนได้ แม้ว่าไฟจะดับลงแล้วก็ตาม”

เหตุการณ์ดังกล่าวเผยให้เห็นว่าอุตสาหกรรมเข้าใจการแพร่กระจายของความร้อนในระบบคอนเทนเนอร์ได้ไม่ดีเพียงใด เราคิดว่าเรารู้ ปรากฎว่าเราไม่ได้ทำ มาตรฐานการทดสอบได้รับการปรับปรุงอย่างมากหลังจากนั้น UL 9540A กลายเป็นเกณฑ์มาตรฐานที่ทุกคนอ้างอิง

แต่เคมีของเซลล์ใหม่ทุกชนิดจำเป็นต้องได้รับการประเมินตั้งแต่เริ่มต้น ผู้จำหน่ายบางรายไม่ได้ปฏิบัติตามแนวทางการออกแบบที่เหมือนกันสำหรับระยะห่างระหว่างเซลล์ การทำความเย็น และการระงับอัคคีภัย บางตัวมีข้อกำหนดโค้ดขั้นต่ำเปลือยเปล่า คนอื่นๆ ที่เป็นวิศวกรมากเกินไป จากการตลาดไม่สามารถบอกได้เสมอไปว่าโครงการใช้แนวทางใด นั่นเป็นปัญหา

รัฐเซาท์ออสเตรเลียเผยให้เห็นถึงอนาคตที่มีการรุกล้ำสูง- พื้นที่จัดเก็บข้อมูลเกือบ 300 MW รองรับความต้องการสูงสุดประมาณ 2,000 MW ภายในปี 2565 ซึ่งเท่ากับ 15% ของความต้องการสูงสุดในด้านความจุในการจัดเก็บข้อมูล สำคัญ.

การดำเนินการกริดเปลี่ยนแปลงโดยพื้นฐาน แต่ระบบการปกครองที่แตกต่างไปจากเท็กซัสหรือแคลิฟอร์เนียซึ่งพื้นที่จัดเก็บยังคงมีเปอร์เซ็นต์ที่น้อยของกำลังการผลิตทั้งหมด คุณสามารถขยายแนวทางของรัฐเซาท์ออสเตรเลียสู่ ERCOT ได้หรือไม่ บางทีอาจจะไม่

ฉันถามผู้ดำเนินการกริดของออสเตรเลียใต้เกี่ยวกับเรื่องนี้ในการประชุม คำตอบของเขา: "เราคือกรณีทดสอบ ถ้ามันพังที่นี่ อย่างน้อยเราก็ตัวเล็กพอที่จะควบคุมความล้มเหลวได้" ไม่มั่นใจเลย-สร้างแรงบันดาลใจแต่จริงใจ

grid-scale energy storage

NREL คาดการณ์พื้นที่จัดเก็บข้อมูลประมาณ 250+ GW US ภายในปี 2050 ภายใต้สถานการณ์ที่สามารถหมุนเวียนได้ในระดับสูง หรือมันเป็น 300 GW? ฉันจะต้องดูมันขึ้นมา ไม่ว่าสิ่งนั้นจะเกิดขึ้นจริงนั้นขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายประการ ลดต้นทุนต่อเนื่องอย่างเห็นได้ชัด การสนับสนุนด้านนโยบายยังคงอยู่ซึ่งไม่รับประกัน ผู้ปฏิบัติงานระบบกริดเปลี่ยนวิธีปฏิบัติในการปฏิบัติงานจริง ๆ แทนที่จะพูดถึงมัน

การคาดการณ์บางอย่างเมื่อห้าปีที่แล้วดูอนุรักษ์นิยมอยู่แล้ว การปรับใช้เกินการคาดการณ์ก่อนหน้านี้ แต่การคาดการณ์อื่นๆ อาจกลายเป็นแง่ดีอย่างมาก หากสมมติฐานหลักไม่เป็นไปตามคาดหรือมีบางสิ่งที่ไม่คาดคิดเกิดขึ้น ยากที่จะพูด

มีสารเคมีใหม่ๆ เกิดขึ้นจากห้องปฏิบัติการวิจัยอย่างต่อเนื่อง โซเดียม-ไอออนรับประกันต้นทุนวัสดุที่ลดลงเนื่องจากคุณไม่ได้ใช้ลิเธียม อากาศสังกะสี-อ้างว่ามีความหนาแน่นสูงกว่า สิ่งอื่น ๆ ที่ฉันอาจจะลืมไป จะมีการแทนที่ลิเธียม-ไอออนสำหรับการใช้งานระบบกริดหรือไม่ อาจจะไม่ทั้งหมดนะ ฉันก็เดานะ เทคโนโลยีที่มีหน้าปัจจุบันมีขนาดการผลิตที่ผู้มาใหม่ไม่สามารถเทียบเคียงได้อย่างรวดเร็ว ใช้เวลาหลายปีในการสร้างโรงงาน

นักเคมีที่แตกต่างกันมีแนวโน้มที่จะค้นหาช่องเฉพาะตามจุดแข็งเฉพาะ ตลาดมีความหลากหลายเพียงพอที่จะสนับสนุนแนวทางต่างๆ โดยถือว่าเข้าถึงได้ในเชิงพาณิชย์และไม่ใช่แค่อยู่ในโครงการนำร่องตลอดไป

พื้นที่จัดเก็บข้อมูลเริ่มต้นจากโซลูชันทดแทนเป็นระยะๆ แต่มีการพัฒนาในวงกว้างมากขึ้น ตอนนี้เป็นเครื่องมือสำหรับความยืดหยุ่นของกริดโดยไม่คำนึงถึงแหล่งที่มาของการสร้าง เปลี่ยนกังหันสันดาปเพื่อควบคุมความถี่ เลื่อนการอัพเกรดการส่งสัญญาณที่มีราคาแพงโดยการจัดการความแออัดในท้องถิ่น ให้ความสามารถในการเริ่มต้นสีดำ-สำหรับการฟื้นฟูกริดหลังจากไฟฟ้าขัดข้องครั้งใหญ่

การใช้งานเหล่านี้มีความสำคัญไม่ว่าอัตราการใช้ทรัพยากรทดแทนจะสูงถึง 80% หรือติดอยู่ที่ 40% หรือไม่ว่าจะจบลงที่ใดก็ตาม

เศรษฐศาสตร์ก็พัฒนาขึ้นเรื่อยๆ ขนาดการผลิตทำให้ต้นทุนลดลงทุกปี ประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ - ความหนาแน่นของพลังงาน อายุการใช้งานของวงจร ทั้งหมดที่ - ปรับปรุงแบบค่อยเป็นค่อยไปเช่นกัน ไม่ว่าการจัดเก็บข้อมูลจะกลายเป็นโซลูชันที่มีความยืดหยุ่นที่โดดเด่นหรือเป็นเพียงตัวเลือกเดียวจากหลายๆ ทางเลือก (การตอบสนองความต้องการ การส่งข้อมูลที่ได้รับการปรับปรุง การคาดการณ์ที่ดีขึ้น) ยังคงเป็นคำถามเปิดที่อาจไม่ได้รับคำตอบไปอีกทศวรรษหรือสองปี

สิ่งที่ดูเหมือนชัดเจน: เส้นกริดกำลังเปลี่ยนแปลงไปในลักษณะพื้นฐาน เทคโนโลยีการจัดเก็บข้อมูล - ไม่ว่ารูปแบบใดก็ตามที่พวกเขาทำ - ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงมากมาย ดูเหมือนว่าจะค่อนข้างแน่นอน

กลับไปที่ผู้ให้บริการเท็กซัสรายนั้นในช่วง Winter Storm Uri หลังจากที่ราคาร่วงลงสู่ภาวะปกติและวิกฤติผ่านไป ฉันถามเขาว่าเขาเรียนรู้อะไรบ้าง หยุดยาว. “แบตเตอรี่นั้นสามารถทำงานได้ แต่ยังไม่มีใครรู้จริงๆ ว่ากำลังทำอะไรอยู่ เราทุกคนกำลังหาคำตอบด้วยกัน”

รู้สึกว่าถูก.

EIA เผยแพร่สถิติการจัดเก็บข้อมูลรายเดือน ค่อนข้างน่าเชื่อถือแม้ว่าจะมีความล่าช้าก็ตาม Bloomberg NEF มีการคาดการณ์รายปี และจำเป็นต้องสมัครสมาชิกราคาแพง NREL ดูแลรักษาฐานข้อมูลประสิทธิภาพ ข้อมูลจะล่าช้าตามความเป็นจริงภายใน 12-18 เดือน ยังคงมีประโยชน์สำหรับวัตถุประสงค์ทางวิชาการ

Wood Mackenzie และบริษัทที่คล้ายกันเผยแพร่การคาดการณ์ ความแม่นยำของบันทึกการติดตาม-ในช่วงเวลาที่ยาวนานขึ้น สมมติว่าผสมกัน พวกเขาประเมินอัตราการปรับใช้ในปี 2018-2022 ต่ำเกินไปอย่างต่อเนื่อง ตลกเมื่อมองย้อนกลับไป

สิ่งพิมพ์ทางการค้า เช่น Utility Dive และ Energy Storage News ครอบคลุมโครงการต่างๆ ค่อนข้างดี มีแนวโน้มที่จะวางกรอบในแง่ดี ครึ่งหนึ่งของสิ่งที่พวกเขาประกาศว่า "เร็วๆ นี้" ไม่เคยมีการดำเนินการเชิงพาณิชย์เลย รับประทานพร้อมเกลือ

สนทนาที่เป็นประโยชน์ตลอดหลายปีที่ผ่านมากับวิศวกรที่ California ISO, ERCOT, South Australia Power Networks รวมถึงผู้ปฏิบัติงานในการประชุมต่างๆ (ออสติน, ซานดิเอโก, เบอร์ลิน, แอดิเลด) ข้อมูลส่วนใหญ่มาจากการสนทนาในบาร์หลังจากการประชุมอย่างเป็นทางการสิ้นสุดลง

ข้อมูลปัจจุบันในปี 2023 หรือต้นปี 2024 อุตสาหกรรมมีการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วเพียงพอที่คุณควรตรวจสอบตัวเลขเฉพาะหากนำไปใช้เพื่อสิ่งใดที่สำคัญ อย่าเพิ่งอ้างอิงบทความนี้ - ฉันเป็นคนบนอินเทอร์เน็ต