Цахилгааны сүлжээ хэзээ ч эрчим хүч хадгалах зориулалттай байгаагүй. Зуу гаруй жилийн турш цахилгаан станцууд цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэж, цахилгаан дамжуулах шугамаар дамжуулан гэр орон, аж ахуйн нэгж рүү шууд шахаж байв. Хадгалах уу? Энэ төлөвлөгөөний нэг хэсэг биш байсан.
Дараа нь нарны хавтан, салхин турбинууд хүнд хэрэгтэй үед биш харин байгаль өөрөө шийдэх үед эрчим хүч үйлдвэрлэдэг асуудалтай тулгарсан. Энэхүү үл нийцэл нь 174 тэрбум долларын өртөгтэй салбарыг бараг нэг шөнийн дотор-сүлжээний зайны багтаамж- бий болгосон нь цахилгаан эрчим хүчний үйл ажиллагааг үндсээр нь өөрчилсөн юм.
Гэхдээ ихэнх тайлбарт алддаг зүйл бол сүлжээний батерейнууд нь таны утсанд байгаа зүйлийн аварга том хувилбар биш юм. Эдгээр нь хими, программ хангамж, эдийн засаг огтлолцож, танай муж үнэхээр цэвэр эрчим хүчээр ажиллаж чадах уу, эсвэл ямар нэгэн аж ахуйн нэгж өглөөний 2 цагт салхины эрчим хүчийг хуримтлуулж мөнгө олдог эсэхийг тодорхойлох зорилготой зохион байгуулалттай системүүд юм.
Лити ионуудын электродуудын хооронд холилдохоос эхлээд эрэлт нэмэгдэхээс миллисекундын өмнө зах зээлд хүч өгдөг алгоритмууд хүртэл бүхэл систем яг ингэж ажилладаг.
Гурван давхаргын бодит байдал: Сүлжээний сан хэрхэн ажилладаг вэ-
Ихэнх нийтлэлүүд сүлжээний батерейг "цэнэглэх, цэнэглэх" хар хайрцаг гэж үздэг. Онгоц "дээшээ бууж ирдэг" гэдэгтэй адил. Үнэн, гэхдээ та юу болж байгааг ойлгохыг хүсвэл ашиггүй.
Сүлжээний зайны багтаамж нь хоорондоо холбогдсон гурван давхаргад ажилладаг бөгөөд тус бүр өөрийн физик, эдийн засаг, эвдрэлийн горимтой. Лабораторид төгс ажилладаг батерей яагаад сүлжээнд мөнгө алдаж байгааг-эсвэл Калифорнийн 7.3 ГВт-ын багтаамж 2020 онд унтарсаар байгааг та санаж байна.
1-р давхарга: Физик систем (Хими ба техник хангамж)
Доод талд нь энергийг хуримтлуулж, ялгаруулдаг ионуудын бодит хөдөлгөөн-электрохими байрладаг. Лити{2}}ион батерейнууд нь эрчим хүчний нягтрал гэсэн шалтгааны улмаас зах зээлийн 85%-ийг эзэлдэг. Тээвэрлэлтийн ганц чингэлэг нь 3-4 МВт цаг багтаах бөгөөд 1000 айлын гэрийг нэг цагийн турш эрчим хүчээр хангахад хангалттай.
Хими хэрхэн ажилладаг вэ:Эс бүрийн дотор литийн ионууд шингэн электролитээр дамжин хоёр электродын хооронд шилждэг. Цэнэглэх явцад ионууд катодоос (ихэвчлэн литийн төмрийн фосфат эсвэл никель манганы кобальт) бал чулууны анод руу шилждэг. Цэнэглэх явцад тэдгээр нь буцаж урсаж, гадаад хэлхээгээр дамждаг электронуудыг гаргаж, ашигтай цахилгаан болдог.
Хоёр талын-аяллын үр ашиг дунджаар 85%- гэсэн үг бөгөөд таны хадгалсан 100 кВт.ц тутамд 85 кВт.ц буцаан авна гэсэн үг. Энэ дутуу 15% нь дулаан болж хувирдаг тул дулааны удирдлагын системүүд хөргөлтийн бодисыг батарейны тавиураар 24/7 шахдаг. Энэ хөргөлт амжилтгүй болоход 2019 онд Аризона мужид юу болсныг олж мэдэх болно: 2 МВт.ц хүчин чадалтай байгууламж дэлбэрч, найман гал сөнөөгч шархадсан.
Сүлжээний батерейны систем дэх физик бүрэлдэхүүн хэсгүүд:
Батерейны модулиуд: Хэдэн зуун эсвэл мянга мянган бие даасан эсүүд хоорондоо холбогдсон. 100 МВт хүчин чадалтай байгууламж нь олон чингэлэг хэмжээтэй тавиур дээрх 250,000 бие даасан батерейны- эсийг агуулж болно.
Батерейны удирдлагын систем (BMS): Бүх эсийн хүчдэл, температур, цэнэгийн төлөвийг хянадаг. Үүнийг мэдрэлийн систем-хэрэв нэг эс хэт халсан эсвэл дутуу ажиллагаатай бол BMS нь асуудал үүсэхээс өмнө тусгаарладаг гэж бодоорой.
Дулааны менежмент: Температурын оновчтой хязгаарыг (ихэвчлэн 15-35 градус) хадгалдаг шингэн эсвэл агаарын хөргөлтийн систем. Температурын ердөө 10 градусын хазайлт нь батерейны ашиглалтын хугацааг 20-30% бууруулдаг.
Эрчим хүч хувиргах систем (PCS): Хувьсах гүйдэл (сүлжээ) болон тогтмол гүйдлийн (батарей) хооронд шилжих хоёр чиглэлтэй инвертер. Энэ нь цахилгааны инженерийн нарийн төвөгтэй -сүлжээний давтамжийг 60 Гц-т яг тааруулах ёстой бөгөөд PCS үүнийг секундэд хэдэн мянган удаа зохицуулдаг.
Гал унтраах: Орчин үеийн системүүд олон үе шаттай илрүүлэлтийг (дулааны дүрслэл, хийн мэдрэгч)-цэвэр бодис дарагчтай хослуулан ашигладаг. Өмнөд Солонгост 2017-2019 оны хооронд 28 удаа батерейны шаталт гарсны дараа хамгаалалтын системүүд тохиролцох боломжгүй болсон.
Физик бодит байдал:батерей нь мөчлөг бүрт мууддаг. Байгууламж нь 100 МВт-ын хүчин чадлаар эхэлж болох боловч 6000 циклийн дараа (өдөр тутмын дугуйгаар 15 жил орчим) хүчин чадал нь 80% хүртэл буурдаг. Төслийн эдийн засаг нь биднийг 2-р давхарга руу авчирдаг- энэ бууралтыг тооцох ёстой.
Давхарга 2: Хяналтын систем (Програм хангамж ба оновчтой болгох)
Зөвхөн техник хангамж нь оюун ухаангүйгээр ашиггүй болно. Эрчим хүчний удирдлагын систем (БОМС) болон хяналтын хяналт ба мэдээлэл цуглуулах (SCADA) нь хэзээ цэнэглэх, хэзээ цэнэглэх, ямар хурдаар цэнэглэхийг шийддэг тархийг бүрдүүлдэг.
БОМС секунд тутамд гаргадаг бодит{{0} шийдвэрүүд:
Сүлжээний давтамжийн хяналт: Хэрэв давтамж 59.95 Гц-ээс доош буурвал (үүсэлт < эрэлт гэсэн үг) 140 миллисекунд дотор эрчим хүчийг оруулна.
Үнийн дохио: Өглөөний 3 цагт 25 доллар/МВт цаг цэнэглэж, оройн оргил үед 250 доллар/МВт.ц цэнэглэнэ.
Цэнэглэх төлөвийг оновчтой болгох: Циклийн хугацааг уртасгахын тулд хэзээ ч бүрэн цэнэглэж эсвэл цэнэглэж болохгүй (ихэвчлэн хүчин чадал 10-90% хооронд ажилладаг)
Температурыг тэнцвэржүүлэх: Аливаа модуль нь аюулгүй температураас хэтэрсэн тохиолдолд гаралтын хүчийг тохируулна
Энд ихэнх хүмүүс андуурдаг:Сүлжээний батерей нь өдөрт нэг удаа цэнэглэж, цэнэглэх нь ховор байдаг. Нэг батерей нь таван өөр зах зээлд нэгэн зэрэг оролцож болно:
Давтамжийн зохицуулалт(хоёр дахь -хоёр дахь хэлбэлзэлд хариу үйлдэл үзүүлэх)
Ээрэх нөөц(генераторын эвдрэлд бэлэн байна)
Оргил хүчин чадал(үнэтэй оргил ургамалыг солих)
Эрчим хүчний арбитраж(бага худалдаж авах, өндөр зарах)
Хүчдэлийн дэмжлэг(сүлжээний хүчдэлийг тогтворжуулахын тулд реактив хүчийг шахах)
Өмнөд Австрали дахь Hornsdale Power Reserve үүнийг гайхалтай харуулсан. 2017 оны 12-р сард нүүрсний үйлдвэр гэнэт офлайн ажиллах үед 100 МВт-ын хүчин чадалтай батарей 140 миллисекундэд- маш хурдан эрчим хүчээ сүлжээнд оруулсан тул нүүрсний генераторууд асуудлыг хараахан илрүүлээгүй байв. Энэ хурд нь муж даяар цахилгаан тасрахаас сэргийлсэн.
Оновчлолын асуудал:Програм хангамж нь орлогын эсрэг доройтлыг тэнцвэржүүлэх ёстой. Унадаг дугуй унах нь илүү их мөнгө олох боловч батерейг хурдан устгадаг. Үүнийг шийдэж буй алгоритмууд нь үндсэндээ олон-хувьсагчтай покер тоглоом тоглож байгаа бөгөөд тэд ирээдүйн цахилгааны тодорхойгүй үнийн эсрэг батарейг хэдэн сая долларын доройтолд бооцоо тавьж байна.
Машин сургалтын загварууд одоо сүлжээний нөхцөл байдлыг хэдэн цаг эсвэл өдрийн өмнө урьдчилан таамаглаж, хамгийн их утгыг авахын тулд батерейг байрлуулдаг. MIT-аас 2024 онд хийсэн судалгаагаар хиймэл оюун ухаан{2}}оновчлогдсон батерейнууд дүрэмд суурилсан системээс 15-22%-иар илүү орлого олдог болохыг тогтоожээ.
3-р давхарга: Эдийн засгийн тогтолцоо (зах зээлийн оролцоо ба орлого)
Энд инженерчлэл нь капитализмтай таарч, сүлжээний батерейнууд үнэхээр баригдаж байгаа эсэхийг тодорхойлдог. Математик нь харгис юм: 100 МВт/400 МВт батерейг суурилуулахад ойролцоогоор 120 сая долларын өртөгтэй. Энэ нь капиталыг эргүүлэн төлөх, үйл ажиллагааны зардлыг нөхөх, хөрөнгө оруулагчдад -өгөөж өгөхөд хангалттай орлого бий болгох ёстой.
Орлогын урсгал (2024 оны ERCOT-ийн бодит өгөгдөлд үндэслэсэн):
Туслах үйлчилгээ(давтамжийн зохицуулалт, нөөц): ERCOT зэрэг зах зээлд $40-60/кВт-жил
Эрчим хүчний арбитраж(үнийн тархалт): $15-30/кВт-жил, маш тогтворгүй
Хүчин чадлын төлбөр(боломжтой): Зах зээлээс хамааран $10-25/кВт
Дамжуулах хойшлуулах(сүлжээг шинэчлэхээс зайлсхийх): Тухайн сайтын-тодорхой, $50-100/кВт/жил байж болно
Нийт боломжит орлого: $65-215/кВт-жил, зах зээлийн дизайн болон батерейны байршлаас хамааран. 100 МВт-ын хүчин чадалтай батерей нь жилд 6.5-21.5 сая долларын ашиг олох боломжтой боловч ашиглалтын зардал, доройтлын нөөц, өрийн үйлчилгээ нь үүний тал хувийг эзэлдэг.
Бэрхшээл: зах зээлүүд өөрсдийгөө идүүлж байна. 2022 онд ERCOT 1 ГВт батерейтай байх үед давтамжийн зохицуулалт жилд 80 доллар/кВт- төлсөн. 2024 он гэхэд 3.2 ГВт онлайнаар үнэ 45 доллар/кВт болж буурсан-. Ижил үйлчилгээний төлөө өрсөлдөж буй олон батерей нь сонгодог эрэлт, нийлүүлэлтийг-бууруулдаг.
Хугацаатай эдийн засаг нь хатуу таазыг бий болгодог:Одоогийн лити ион батерейнууд 2-6 цагийн турш хэмнэлттэй ажилладаг. Яагаад? Учир нь 4 цагаас 8 цаг хүртэл ажиллах нь батерейны зардлыг хоёр дахин ихэсгэдэг ч орлого хоёр дахин нэмэгддэггүй. Та нэмэлт эрчим хүчний арбитражаар 100 доллар/кВт-ыг авахын тулд зайны үүрэнд 600 доллар/кВт нэмж байна.
Ийм учраас шинжээчид "хугацаатай шаантаг"-литийн{1}}ион нь богино-хугацаатай (0-8 цаг), урсгал батерей эсвэл шахсан агаар нь дунд{6}}цаг (8-24 цаг), устөрөгч эсвэл дулааны хуримтлалыг удаан хугацаанд (өдөрөөс долоо хоног хүртэл) дүүргэх боломжтой гэж мэргэжилтнүүд ярьдаг. Ганц технологи хаана ч ялдаггүй.
МВт ба МВт цагийн төөрөгдөл: Яагаад хоёр тоо чухал вэ?
Хэрэв та сүлжээний батерейны талаар уншаад "100 МВт/400 МВт цаг" гэж андуурсан бол та ганцаараа биш гэсэн үг. Энэ тэмдэглэгээ нь огт өөр хоёр шинж чанарыг агуулдаг:
Эрчим хүчний хүчин чадал (МВт)= Энэ нь хэр хурдан цэнэглэх эсвэл цэнэггүй болох вэ?
Эрчим хүчний хүчин чадал (МВт цаг)= Энэ ханшийг хэр удаан барьж чадах вэ?
Үүнийг усны хоолой шиг төсөөлөөд үз дээ: Эрчим хүч нь диаметр (урсгалын хурд), энерги нь савны хэмжээ юм. 100 МВт-ын хүчин чадалтай батерей нь 100 МВт-ыг шууд шахаж, шингээх чадвартай{3}}75,000 байшинд хүрэлцэхүйц-гэхдээ хэр удаан ажиллах нь МВт.ц-ын үнэлгээнээс хамаарна.
Бүрэн хүчээр 100 МВт/200 МВт цаг=2 цаг
Бүрэн хүчээр 100 МВт/400 МВт цаг=4 цаг
Бүрэн хүчээр 100 МВт/800 МВт цаг=8 цаг
Энэ нь яагаад эдийн засгийн хувьд чухал вэ:МВт/цаг хэсэг нь үнэтэй (энэ нь зайны эсүүд), харин МВт-ын хэсэг нь харьцангуй хямд (цахилгаан цахилгаан хэрэгсэл). 4 цагийн хүчин чадалтай батерей нь эсийн хувьд 300 доллар/кВт, эрчим хүчний төхөөрөмжид 200 доллар/кВт үнэтэй байж магадгүй. Үргэлжлэх хугацааг хоёр дахин нэмэгдүүлэх (илүү их эс нэмэх) нь хүчийг хоёр дахин нэмэгдүүлэхээс хамаагүй илүү зардал (илүү том инвертер).
Энэхүү зардлын бүтэц нь танд "100 МВт/400 МВт цаг" (4-цагийн үргэлжлэх хугацаа) маш олон төслүүдийг харж байгаа ч "100 МВт/2,000 МВт цаг" (20 цагийн үргэлжлэх хугацаа) төсөл бараг байхгүй байгаагийн шалтгаан юм. Өнөөгийн лити-ион технологийн тусламжтайгаар эдийн засаг 6-8 цагийн дотор эвдэрдэг.
Цэнэглэхээс цэнэглэх хүртэл: Үйл ажиллагааны мөчлөг
Техас дахь эрчим хүчний үнэ огцом хэлбэлздэг-сүлжээний батарейны ердийн нэг өдөртэй танилцацгаая.
2:00 - Шөнө цэнэглэнэ
Салхины үйлдвэрлэл хүчтэй, эрэлт багатай. Сүлжээний үнэ 18 доллар/МВт цаг хүртэл буурдаг. БОМС нь энэхүү арбитрын боломжийг илрүүлж, 80 МВт-аар цэнэглэж эхэлдэг (гэнэтийн давтамжийн үйл явдлуудад 20 МВт буфер үлдээдэг). Батерейны температур 22 хэмээс 28 хэм хүртэл өсөхөд дулааны систем хөргөлтийг нэмэгдүүлнэ.
Үүний зэрэгцээ батерей нь Responsive Reserve зах зээлд хүчин чадлыг нь үнэлж, бэлэн байгаа минут тутамд $0.80/МВт олдог. Ажил дээрээ үнэ цэнээ цуглуулахад бэлэн-байхын тулд төлбөрөө авч байхад цэнэглэж байна.
6:00 - Өглөөний налуу замд хэсэгчилсэн цэнэг гарна
Нарны эрчим хүч хараахан нэмэгдээгүй байгаа ч агааржуулагч ажиллаж байна. Үнэ нь 45 доллар/МВт цаг хүртэл өсдөг. Батерей нь хуримтлагдсан эрчим хүчний 30%-ийг цэнэггүй болгож, 27 доллар/МВт.ц ашиг олдог (15%-ийн үр ашиг алдагдсаны дараа). Цэнэглэх төлөв 90% -иас 60% хүртэл буурдаг.
10:00 - Нарны үер, сүлжээний давтамжийн үйл явдал
Нарны эрчим хүчийг их хэмжээгээр үйлдвэрлэх нь үнийг сөрөг (-$5/МВт цаг) хүргэж байна. Зай нь боломжийн байдлаар цэнэглэгддэг. Дараа нь гэнэт: цахилгаан станц офлайнаар ажиллана. Сүлжээний давтамж 800 миллисекундэд 60.00 Гц-ээс 59.92 Гц хүртэл буурдаг.
Зайны давтамжийн хариу үйлдлийн алгоритм нь хазайлтыг илрүүлж, 40 МВт-ыг 140 миллисекундэд-ямар ч хийн турбин хариу үйлдэл үзүүлэхээс хамаагүй хурдан шахдаг. Давтамж 59.97 Гц дээр тогтворждог. Энэхүү 140 миллисекундын хариулт нь 10 секундээс бага хугацаанд бодит ажил хийхэд 4800 долларын давтамжийн зохицуулалтын орлого олдог. Энд миллисекундууд шууд утгаараа мөнгөтэй тэнцүү байна.
18:00 - Оройн оргил
Нар жаргах үед нар унадаг. Хувьсах гүйдлийн ачаалал дээд цэгтээ хүрнэ. Эрэлт ихсэж байна. Үнэ нь 285 доллар/МВт цаг хүртэл өсчээ. Батерей нь 100 МВт-ын бүрэн хүчин чадлаар 2.5 цагийн турш цэнэггүй болж, 85% -иас 20% хүртэл цэнэглэгддэг. Энэ нь зөвхөн эрчим хүчний арбитражаас ойролцоогоор 47,000 доллар олдог.
Гэхдээ энд далд зардал байна:Энэ оргил цэнэг нь батерейны нийт ашиглалтын 0.02%-ийг л зарцуулсан. Бүтэн 6000-циклийн ашиглалтын хугацаанд мөчлөг бүр нь ойролцоогоор 20,000 долларын эвдрэлд өртдөг (120 сая долларын батерейны хувьд). Батерей нь 47,000 долларын ашиг олсон боловч хурдасгасан солих зардалд 20,000 доллар "зарцуулсан". Цэвэр үнэ цэнэ: 27,000 доллар буюу ойролцоогоор 270 доллар/МВт.
23:00 - Хөнгөн цэнэглэх, Нөөц байрлал
Үнэ нь 32 доллар/МВт цаг хүртэл тогтдог. Батерейг 45%-ийн багтаамжтай бага зэрэг цэнэглэж, дараагийн өдөр нь байрлалаа тогтооно. Энэ нь нэг шөнийн дотор нөөцийн статусыг хадгалж, бэлэн байдлын төлбөрийг авдаг.
Өдөр тутмын нийт эдийн засаг: ~55,000 долларын нийт орлого, 22,000 долларын доройтлын зардал, 3,000 долларын үйл ажиллагааны зардлыг хассан=30,000 долларын өдрийн цэвэр хувь нэмэр. Жилийн төсөөлөл: 10.9 сая доллар. 120 сая долларын хөрөнгийн зардлын эсрэг энэ нь өрийн үйлчилгээний өмнөх 9.1%-ийн бэлэн мөнгөний өгөөж-ахиухан боловч ажиллах боломжтой.
Технологи: Яагаад Лити-Ион давамгайлж байна (Одоогоор)
Сүлжээ хадгалах нь зөвхөн нэг технологи биш юм. Дор хаяж зургаан батерейны химийн бодисууд өрсөлдөж байгаа бөгөөд тус бүр нь өөр өөр шинж чанартай байдаг.
Лити-Ион (85% зах зээлд эзлэх хувь)
Химийн хувилбарууд:
Лити төмрийн фосфат (LFP):Аюулгүй, урт{0}}амьдралтай (6,000-10,000 мөчлөг), гэхдээ эрчим хүчний нягтрал бага. Сүлжээний програмуудыг давамгайлдаг - үүнийг Tesla Megapack ашигладаг.
Никель манганы кобальт (NMC):Эрчим хүчний нягтрал өндөр, гэхдээ галд өртөмтгий-. Аризонагийн ослын дараа сүлжээний хэрэглээ буурч байна.
Литиум{0}}ион яагаад эрт зах зээлд ялсан бэ?
2010-2023 оны хооронд цахилгаан автомашины үйлдвэрлэл нэмэгдсэний улмаас зардал 90%-иар буурсан
Хурдан хариу өгөх хугацаа (миллисекунд)
Олон сая EV батерейгаар батлагдсан найдвартай байдал
Хоёр талын{0}}аяллын үр ашиг 85-92%
тааз:Лити{0}}ион нь 6-8 цагийн хугацаанд эдийн засгийн хязгаарт хүрдэг. Улирлын чанартай хадгалалтын хувьд энэ тоо хэзээ ч ажиллахгүй - АНУ-ын эрчим хүчний хэрэглээг 6 долоо хоног хадгалахын тулд танд ойролцоогоор 200 их наяд долларын зай хэрэгтэй болно.
Шинээр гарч ирж буй өөр технологиуд
Урсгал батерей (ванадийн исэлдэлт):
Электролитийг тусдаа саванд хадгалж, урвалын камеруудаар шахдаг. Хүчин чадлаас үл хамааран үргэлжлэх хугацааг нэмэгдүүлэх боломжтой. Илүү урт мөчлөгийн хугацаа (10,000-20,000 цикл), гэхдээ үр ашиг бага (65-75%), урьдчилгаа зардал өндөр. 8+ цагийн хэрэглээнд хамгийн тохиромжтой.
Төмрийн-агаарын батерей:
Төмрийг зэврүүлэхийн тулд агаараар амьсгалж, гадагшлуулах процессыг буцаана. Хэт-хямд материал, үргэлжлэх хугацааг хоногоор хэмждэг. Гэхдээ технологи нь төлөвшөөгүй-зөвхөн туршилтын төслүүд л байдаг. Хэрэв арилжаанд оруулбал урт{5}}хүргэх хадгалах санг өөрчлөх боломжтой.
Натри-ион:
Литийн оронд их хэмжээний натри хэрэглэдэг. Хэмжээгээр 20{3}}30% хямд, аюулгүй, гэхдээ эрчим хүчний нягтрал бага байх магадлалтай. Хятадын үйлдвэрлэгчид 2024-2025 онд анхны сүлжээний төслүүдээ хэрэгжүүлж байна.
Хоёрдахь -авто цахилгааны батерей:
Цахилгаан хөдөлгүүрийн батерейнууд 70-80%-д үлдсэн хүчин чадлаараа "тэтгэвэрт гардаг" бөгөөд сүлжээний хэрэглээнд ашиглах боломжтой хэвээр байна. Redwood Materials нь 2025 оны 10-р сард ашигласан цахилгаан эрчим хүчний батерейгаар 63 МВт.ц хүчин чадалтай байгууламжийг барьсан нь шинэ батерейтай харьцуулахад зардлын 30-40% хэмнэж байна. Олон мянган төрлийн батерейг удирдах логистик нь төвөгтэй хэвээр байгаа ч энэ үзэл баримтлал нь хэрэгжих боломжтой болж байна.
Аюулгүй байдлын бодит байдал: Галын эрсдэл ба түүнийг бууруулах
Саванд байгаа зааныг авч үзье: лити{0}}ион батерей нь гал авч болно. Осол явдал нь ховор боловч тохиолдох үед сүйрлийн шинжтэй байдаг.
Баримтлагдсан томоохон үйл явдлууд:
2019 оны дөрөвдүгээр сар, Аризона:2 МВт.цаг NMC батерей засвар үйлчилгээний үеэр дэлбэрч, 8 гал сөнөөгч гэмтэж бэртсэн. Үндсэн шалтгаан: дулааны зохицуулалт муу, хийн агааржуулалт хангалтгүй.
2021 оны дөрөвдүгээр сар, Бээжин:25 МВт/цаг хүчин чадалтай LFP байгууламжийн галын улмаас 2 гал сөнөөгч амь үрэгджээ. Мөрдөн байцаалтын явцад алдаатай BMS нь нэг модульд дулааны гүйлгээг илрүүлж чадаагүй байна.
Өмнөд Солонгос (2017-2019):Эрчим хүч хадгалах байгууламжид гарсан 28 гал түймрийн улмаас 522 нэгж (суурилуулалтын 35%) зогссон байна. Нийтлэг хүчин зүйл: зайны тавиур хоорондын зай хангалтгүй, агааржуулалт муу.
Батерей яагаад шатдаг вэ (дулааны гүйдэл):
Эсийг хэт цэнэглэх, хэт халах, бие махбодид гэмтэл учруулах үед дотоод урвалууд хурдасдаг. Температур нэмэгдэж, хариу урвалыг хурдасгах-эерэг санал хүсэлтийн гогцоо. ~130 хэмд электролит задарч, шатамхай хий ялгаруулж эхэлдэг. ~150 градусын температурт тусгаарлагч хайлж, дотоод богино холболт үүсгэдэг. Температур нь 600-800 градус хүртэл нэмэгдэж, хий шатдаг. Урвал нь зэргэлдээх эсүүдэд тархдаг.
Нэг бүтэлгүйтсэн эс нь бүхэл бүтэн тавиурыг хэдэн минутын дотор дамжиж болно. Ийм учраас эсийн{1}}түвшний хяналт болон модулийн-түвшний тусгаарлалт нь маш чухал юм.
Орчин үеийн аюулгүй байдлын системүүд:
Өнөөгийн сүлжээний батерейнууд нь олон-давхаргын хамгаалалтыг ашигладаг бөгөөд энэ нь тэдгээрийг эртний системүүдээс хамаагүй илүү аюулгүй болгодог:
Үүрэн-түвшний хяналт:BMS нь тус бүрийн үүрний хүчдэл ба температурыг (нэг сав тутамд мянга) хянаж, илэрсэн гажигийг тусгаарладаг.
Дулааны дүрслэл:Хэт улаан туяаны камерууд модулиудыг 5 секунд тутамд сканнердаж, халуун цэгүүдийг чухал болохоос нь өмнө илрүүлдэг
Хий илрүүлэх:Мэдрэгч нь дулааны алдагдахаас өмнөх- хий ялгаруулалтыг (CO, CO2, дэгдэмхий бодис) хянадаг.
Бие махбодийн хамгаалалт:Модулиуд нь бие биенээсээ 20{1}}30см зайтай, тавиуруудын хооронд галд тэсвэртэй-хаалттай. Цэргийн зориулалттай хашаанууд нь дотоод дэлбэрэлтийг тэсвэрлэхийн тулд туршиж үзсэн.
Цэвэр бодисыг дарах:Системүүд нь галыг усгүйгээр унтраадаг 3M Novec эсвэл түүнтэй төстэй дарагч бодисуудыг байрлуулдаг (энэ нь лититэй хүчтэй урвал үүсгэж болзошгүй)
Автомат унтрах:Хэрэв параметр нь хязгаараас хэтэрвэл систем нь сүлжээнээс салж, 2 секундын дотор хяналттай хөргөлтийг эхлүүлнэ.
Статистик бодит байдал:Орчин үеийн аюулгүй байдлын системүүдийн хувьд эвдрэлийн хувь нь ойролцоогоор 10,000 МВт цаг -ашиглалтын жилд 1 байна. Энэ нь 100 МВт.ц хүчин чадалтай байгууламж нь аюулгүй байдлын ноцтой ослын эрсдэлийг жилд ойролцоогоор 1%-тай-байгааг даатгал болон яаралтай тусламжийн төлөвлөлтөөр зохицуулах ёстой гэсэн үг юм.
NMC-ээс LFP хими рүү шилжсэнээр аюулгүй байдал ч эрс сайжирсан. LFP-ийн дулааны гүйлтийн температур нь NMC-ийн хувьд ~210 хэмтэй харьцуулахад ~270 хэм байдаг ба LFP нь дулааны гүйлтийн үед хүчилтөрөгч ялгаруулдаггүй (тэсэрч дэлбэрэхээс илүү галыг өөрөө-хязгаарлуулдаг).
Сүлжээний интеграцийн сорилт: Энэ нь залгах-болон{1}}тоглох боломжгүй
Та зүгээр л 100 МВт-ын батарейг сүлжээний хаана ч хаяж, ажиллахыг хүлээж болохгүй. Интеграцчлалын хувьд уг байгууламжийг барьж байгуулахаас 2-4 жил илүү урт хугацаа шаардагддаг харилцан холболт, дамжуулалт болон зах зээлд оролцох сорилтуудыг шийдвэрлэх шаардлагатай.
Харилцан холболтын дарааллын хар дарсан зүүд
АНУ-д харилцан холболтын дараалал (сүлжээнд холбогдох хүлээлгийн жагсаалт) маш чухал саад тотгор болж байна. 2024 оны сүүлчээр 2,700 ГВт-ын хүчин чадалтай үйлдвэрлэл, хадгалах байгууламжууд-улсыг бүхэлд нь хоёр дахин эрчим хүчээр тэжээхэд хангалттай хүлээж байна.
Дундаж дарааллын хугацаа: Өргөдөл гаргаснаас хойш харилцан холболтыг батлах хүртэл 4 жил. Яагаад ийм удаан гэж?
Системийн нөлөөллийн судалгаа:Сүлжээний операторууд 100 МВт батерей нь бүс нутгийн сүлжээгээр дамжих хүчдэл, давтамж, дамжуулах урсгалд хэрхэн нөлөөлөхийг загварчлах ёстой. Энэ нь эрчим хүчний урсгалын нарийн шинжилгээ шаарддаг бөгөөд 12-18 сар болно.
Дамжуулах шинэчлэлтүүд:Хэрэв сүлжээний дэд бүтэц шинэ хүчин чадлыг даван туулж чадахгүй бол хөгжүүлэгчид шинэчлэлтийн төлбөрийг төлөх ёстой. 150 сая долларын өртөгтэй батерейны төсөл нь 40 сая долларын дамжуулалтыг сайжруулж, төслийн эдийн засгийг сүйрүүлж магадгүй юм.
Зохицуулалтын тойм:Байгаль орчны зөвшөөрөл, орон нутгийн зөвшөөрөл, галын маршал{0}}багтаамж, үйлчилгээний комиссын дүгнэлт. Тус бүр нь сар нэмдэг.
Стратегийн байршлын асуудал:Дамжуулах бөглөрөл дээр байрлах батерей нь түгжрэлийг арилгах замаар нэмэлт үнэ цэнийг бий болгодог бөгөөд заримдаа 50-100/кВт-д нэмэлт орлого олдог. Гэхдээ эдгээр гол байршил нь ховор бөгөөд маш их өрсөлдөөнтэй байдаг.
Зах зээлийн оролцооны нарийн төвөгтэй байдал
Янз бүрийн сүлжээний операторууд (ISO) батерейны оролцооны хувьд өөр өөр дүрмүүдтэй байдаг:
ERCOT (Техас):
Түргэн -хариу өгөх туслах үйлчилгээний зах зээл,-эрчим хүч ба нөөцийг оновчтой болгох, хүчин чадлын зах зээл байхгүй (зөвхөн бүх эрчим хүч-). Зах зээлийн зохицуулалтыг хассан ч-Техас яагаад 3.2 ГВт-ыг суурилуулсан нь энд батерей сайн ажилладаг.
CAISO (Калифорни):
Нөөцийн хүрэлцээний шаардлага (хүчин чадлын үүрэг), боловсронгуй өдрийн-урьд болон бодит цагийн-зах зээл, нарны ко-байршилтай холбоотой цэвэр эрчим хүчний хэмжилтийн хүндрэлүүд. Хэрэв та үүнийг зөв чиглүүлбэл төвөгтэй боловч ашигтай - 7.3 ГВт суурилуулсан.
PJM (Дундад-Атлантын далай):
Хүчин чадлын гүйцэтгэлийн зах зээл,{0}}гүйцэтгэлийн шаардлагуудыг-төлөө, хязгаарлагдмал хурдан{2}}давтамжтай бүтээгдэхүүн. Батерей нь хийн оргилууртай харьцуулахад энд тэмцдэг.
Онцлог шинж чанар нь төслийн амьдрах чадварыг тодорхойлдог. ERCOT-ийн хурдан{1}}давтамжийн зах зээлд оновчлогдсон батерейны загвар нь PJM-ийн хүчин чадалд төвлөрсөн-байгуулахад муу ажиллах болно.
Эдийн засаг: Сүлжээний батерей үнэхээр мөнгө олдог уу?
Энэ бол шууд утгаараа 120 сая долларын асуулт-. Төслийн бодит эдийн засгийг сүүлийн үеийн суурилуулалтын бодит тоогоор задалж үзье.
Хөрөнгийн зардал (2024-2025 оны тооцоо):
Зайны багц: 200-250 доллар/кВт цаг (хурдан уналт)
Эрчим хүч хувиргах систем (PCS): $50-80/кВт
Системийн тэнцэл (BOS): $40-70/кВт
Барилга угсралт, нэгтгэл: 60-100 доллар/кВт
Газар, зөвшөөрөлтэй, харилцан холболт: 30-60 доллар/кВт
100 МВт/400 МВт цаг системийн суурилуулсан нийт зардал:
Батерей: 400,000 кВт.ц × $225/кВт.ц=90 сая доллар
PCS: 100,000 кВт × $65/кВт=6,5 сая доллар
BOS болон бусад: 100,000 кВт × 225 доллар/кВт=22,5 сая доллар
Нийт: 119 сая доллар(эсвэл ойролцоогоор $1,190/кВт ба $298/кВт цаг)
Жилийн үйл ажиллагааны зардал:
Засвар үйлчилгээ, хяналт: $25/кВт-жил=$2.5 сая
Өргөтгөх (батарей муудах тусам хүчин чадлыг хадгалах): $12/кВт-жил=$1.2 сая
Даатгал ба газрын түрээс: $8/кВт-жил=$800,000
Нийт: 4.5 сая доллар
Орлогын боломж (Texas ERCOT жишээ, 2024):
Давтамжийн зохицуулалт: 50 МВт хуваарилсан, $55/кВт-жил=2,75 сая доллар
Эрчим хүчний арбитраж: ~300 цикл/жил, алдагдлын дараах тархалт дунджаар 35 доллар/МВт цаг, 400 МВт цаг=4,2 сая доллар
Туслах үйлчилгээ (эргэлтийн нөөц гэх мэт): $18/кВт-жилд үлдсэн 50 МВт=$900,000
Дамжуулах ачааллыг бууруулах: $12/кВт-жил (байршил-хамааралтай)=$1.2 сая
Нийт: 9.05 сая доллар
Жилийн цэвэр мөнгөн гүйлгээ:
9,05 сая долларын орлого - 4,5 сая долларын үйл ажиллагааны зардал=цэвэр 4,55 сая доллар
Буцаах хэмжигдэхүүн:
Энгийн нөхөн төлбөр: 26 жил (амьдрах боломжгүй)
Гэхдээ түр хүлээнэ үү-урамшуулал нэмээрэй...
Хөрөнгө оруулалтын татварын хөнгөлөлт (2024 онд 30%): -Урьдчилсан зардал 35.7 сая ам.доллараар буурсан
Тохируулсан хөрөнгө: 83.3 сая доллар
ITC-тэй энгийн нөхөн төлбөр: 18.3 жил
ITC болон үлдэгдэл утгыг агуулсан IRR: ~8-9%
Энэ бол ахиу. 8-9%-ийн өгөөж нь дэд бүтцийн төслүүдэд тулгарч буй бэрхшээлийг бараг арилгадаггүй. Ийм учраас:
Ихэнх сүлжээний батерей нь татаасаас хамаардаг(ITC, төрийн буцалтгүй тусламж, нийтийн үйлчилгээний гэрээ) хүлээн зөвшөөрөгдөх өгөөжид хүрэх
Эрт нүүсэн хүмүүс хамгийн сайн өгөөжийг олж авсанERCOT-г хадгалах сан багатай үед давтамжийн зохицуулалт жилд 80 доллар/кВт- төлдөг байсан. 2025 он гэхэд зах зээлд нийлүүлэлт ихсэх тул энэ нь 40 доллар/кВт-т хүрэхэд ойртоно.
Орлогыг нэгтгэх нь чухал юмНэг орлогын урсгалд тулгуурласан төслүүд бүтэлгүйтдэг. Тоонуудыг ажиллуулахын тулд та 3-5 өөр утгын урсгалыг авах ёстой.
Эвдрэл нь сул төслүүдийг устгадаг:Загварласан батерейгаас 20%-иар хурдан мууддаг батерей нь бараг л ашиггүй төслийг алдагдалд оруулдаг. Инженерийн шилдэг чанар нь ялагчийг дампуурлаас салгах газар юм.
Үргэлжлэх хугацаа Эдийн засаг: 4 цагийн хана ба дараа нь юу болох вэ
Таны сонссон ихэнх сүлжээний батерейг 4-цагийн хугацаатай үнэлдэг. Энэ бол дур зоргоороо биш, эдийн засаг энд л тасардаг.
Яагаад 4 цаг стандарт болсон:
Өдөр тутмын цахилгааны үнийн ердийн загвар нэг том оргилд хүрдэг{0}}ихэвчлэн орой (18-9 цаг). Нарны үүсэлт нь "нугасны муруй" үүсгэдэг бөгөөд үдшийн оргил үед гадагшлуулахын тулд өдрийн нарны илүүдэлийг 3-4 цаг хадгалах шаардлагатай болдог. Өдөр тутмын үнийн хэлбэлзлийг барьж авснаар батерейг төлнө. Гэхдээ 8, 12, 24 цагийн турш хадгалах уу? Математик унадаг.
Үргэлжлэх хугацааны дилемма:
4{5}}цагаас 8-цаг хүртэл ажиллахын тулд цахилгааны цахилгаан хэрэгсэл хэвээр байхын зэрэгцээ батерейны хэмжээг хоёр дахин нэмэгдүүлэх шаардлагатай. Та эрчим хүчний арбитражаас 80 доллар/кВт-ын нэмэлт орлого олохын тулд батерейны үүрэнд 400 доллар/кВт нэмж байгаа нь аймшигтай хөрөнгө оруулалт юм. 5-8 цагийн нэмэгдэл орлого 1-4 цагийнхаас хамаагүй бага байна.
Энэ нь байгалийн таазыг бий болгодог. Лити{1}}ионы хувьд эдийн засгийн таатай үе нь 2-6 цаг байна. Үүнээс гадна өөр өөр технологиуд хэрэгтэй.
Хугацааны зөрүүг юу нөхдөг вэ?
8-24 цаг (дунд хугацаа):Урсгал батерей, шахсан агаарын эрчим хүчний хадгалалт, эсийн өртөг эрс багассан сайжруулсан лити-ион
24-100 цаг (урт хугацаа):Устөрөгчийн хуримтлал, дулааны хуримтлал, төмрийн{0}}агаарын батерейг худалдаанд гаргах боломжтой
Улирлын чанартай (долоо хоногоос сар хүртэл):Усан цахилгааны шахуургатай агуулах, устөрөгч эсвэл юу ч биш (одоогийн ямар ч технологид хэтэрхий үнэтэй)
АНУ-ын Эрчим хүчний яам нь урт хугацааны эрчим хүч хадгалах санаачилгатай<$0.05/kWh storage cost for 10+ hour duration. Current lithium-ion is ~$0.15-0.20/kWh for 4-hour storage. That 3-4× cost reduction is needed to make long-duration storage economically viable at scale.
Бодит-дэлхийн хязгаарлалт: Systems with >Сэргээгдэх эрчим хүчний 90% нь "dunkelflaute" (Герман хэлээр салхигүй, үүлэрхэг долоо хоног) -ийг зохицуулахын тулд хэдэн долоо хоног хадгалах шаардлагатай. Үүнийг хэрэгжүүлэх эдийн засгийн үр ашигтай технологи бидэнд хараахан алга. Ийм учраас шинжээчид 60{4}}80%-ийн сэргээгдэх эрчим хүчний нэвтрэлтийг ойрын-тогтоосон бодит зорилт гэж ярьж, урт хугацааны хадгалах технологи боловсронгуй болтол уян хатан байгалийн хий үйлдвэрлэх замаар орон зайг нөхөх болно.
Ирээдүй: Сүлжээний хадгалалтыг өөрчлөх шинэ чиг хандлага
Хоёрдахь -Батарейны ашиглалтын хэмжээ
Мэргэжилтнүүд олон жилийн турш автомашины тэтгэвэрт гарсны дараа цахилгаан эрчим хүчний батерейг цахилгаан эрчим хүчний сүлжээнд хадгална гэж таамаглаж байсан. 2025 онд энэ нь эцэстээ болж байна. Redwood Materials-ийн 63 МВт/цаг хүчин чадалтай хүчин чадал нь энэ загварыг харуулж байна: Автомашины хэрэглээний программуудыг ашиглахаа больсон үед цахилгаан хөдөлгүүрийн батарей нь 70-80%-ийн хүчин чадлыг хадгалдаг боловч жин, эзэлхүүн багатай суурин сүлжээ хадгалахад хангалттай юм.
Хоёр дахь{0}}батарейны эдийн засаг:
Шинэ зай: 200-250 доллар/кВт.ц
Шинэчлэгдсэн EV-ийн зай: 100-150 доллар/кВт цаг (цуглуулах, турших, дахин савлах багтана)
Хэмнэлт: 30-40%
Сорилт нь логистик ба нэг төрлийн бус байдал хэвээр байна. Та ижил нэгжийг захиалж буй шинэ батерейгаас ялгаатай нь хоёр дахь{1}}ашиглалтын батерей нь химийн найрлага, хэмжээ, доройтлын төлөвийн холимог юм. Redwood үүнийг "бүх нийтийн орчуулагч" батерейны удирдлагын системээр шийдэж, өөр өөр төрлийн батерейг зохицуулдаг-төвөгтэй боловч үр дүнтэй.
2030 он гэхэд цахилгаан хөдөлгүүрийн хэрэглээ хурдсах тусам жил бүр 1{2}}2 TWh ашиглалтын хугацаа дууссан EV батерейг ашиглах боломжтой болох бөгөөд энэ нь АНУ-ыг бүхэлд нь хэдэн өдрийн турш тэжээхэд хангалттай. Энэхүү нийлүүлэлтийн давалгаа нь сүлжээг хадгалах эдийн засгийн хэлбэрийг өөрчлөх болно.
AI оновчлол нь үндсэн урсгал болж байна
Батерей хадгалах операторууд энгийн дүрэмд тулгуурласан диспетчээс хальж үнэ, сүлжээний нөхцөлийг урьдчилан таамаглаж, бодит цаг хугацаанд-орлого солилцох-орлогыг оновчтой болгодог машин сургалтын загварт шилжиж байна.
AI юуг идэвхжүүлдэг вэ:
Цаг агаар, түүхэн хэв маяг, зах зээлийн динамик дээр үндэслэн үнийн таамаглал
Олон зах зээл дээр нэгэн зэрэг автомат тендер
Эвдрэлийн-мэдэгдэж буй илгээлт (хаваас нимгэн үед түрэмгийлэл багатай)
Урьдчилан таамаглах засвар үйлчилгээ (гамшгийн өмнө гэмтсэн эсүүдийг илрүүлэх)
2024 оны MIT судалгаагаар хиймэл оюун ухаан{1}}оновчлогдсон батерейнууд уламжлалт системээс 15-22%-иар илүү орлого олсон нь ахиу төслүүдийг ашигтай болгодог. 2026 он гэхэд хиймэл оюун ухаан түгээх нь ширээний гадас болно гэж найдаж байна.
Виртуал цахилгаан станцууд: Түгээмэл батерейг нэгтгэх
Зарим хэрэгслүүд төвлөрсөн мега төслүүдийг барихын оронд олон мянган гэрийн батерейг (Тесла Powerwalls гэх мэт) "виртуал цахилгаан станц" болгон нэгтгэж байна. Калифорнийн яаралтай ачааллыг бууруулах хөтөлбөр нь 2024 онд 17,000 гэрийн батерейг нэгтгэж, дулааны долгионы үед 275 МВт-ын уян хатан хүчин чадлыг хангасан.
Давуу тал:
Дамжуулах саад байхгүй (батарейг түгээлтийн түвшинд аль хэдийн холбосон)
Илүү хурдан байршуулах (хэрэгслийн{0}}масштаб сайтуудыг зөвшөөрөхгүй)
Суурилуулалтын зардал бага (нарны эрчим хүчний суурилуулалт дээр тулгуурласан)
Бэрхшээл:
Кибер аюулгүй байдал (мянган төхөөрөмжийг зохицуулах нь халдлагын гадаргууг бий болгодог)
Хэрэглэгчийн ядаргаа (хүмүүс онцгой байдлын үед дугуй унах дургүй байдаг)
Бага хүчин чадлын хүчин зүйл (орон сууцны батерейнууд нөөц хүч гэх мэт бусад тэргүүлэх чиглэлтэй байдаг)
2030 он гэхэд виртуал цахилгаан станцууд АНУ-ын нийт хадгалах багтаамжийн 20-30%-ийг-ашиглах хэмжээний батарейг орлох бус харин тэдгээрийг нөхөх боломжтой.
Зах зээлийн дизайны хувьсал
Одоогийн цахилгаан эрчим хүчний зах зээлийг генераторууд нь диспетчерийн чулуужсан үйлдвэр байх үед зохион бүтээсэн. Батерейнууд нь нэг дор-хэрэглэгч, генератор, сүлжээний үйлчилгээнд бүрэн нийцдэггүй. Зах зээлийн шинэчлэл хийгдэж байна:
Эрчим хүч болон туслах үйлчилгээг-хамтран оновчтой болгох:Батерейг зах зээл хооронд динамикаар шилжүүлэх боломжийг олгоно
Хадгалах-тодорхой бүтээгдэхүүнүүд:Миллисекундын хариу өгөх хугацааг шагнадаг "хурдан давтамжийн хариу" гэх мэт
Чадавхийг магадлан итгэмжлэх дүрэм:4 цагийн зай нь хэр их "бат бөх хүчин чадал" өгдөг вэ? (Үргэлжлэх мэтгэлцээн)
FERC-ийн 841 дүгээр тушаал (2018) бөөний захуудыг хадгалахад нээсэн боловч хэрэгжилт нь эмх замбараагүй хэвээр байна. Сүлжээний багтаамжийн 2% -иас 10-15% болж өсөхийн хэрээр 2030 он хүртэл зах зээлийн дизайны хувьсал үргэлжлэх болно.
Байнга асуудаг асуултууд
Сүлжээний зайг солихын өмнө хэр удаан ажилладаг вэ?
Орчин үеийн литийн төмрийн фосфатын батерей нь анхны хүчин чадлынхаа 80% хүртэл муудахаас өмнө ихэвчлэн 6000-10000 бүтэн цикл ажилладаг. Өдөр бүр дугуй унадаг бол энэ нь 15-25 жилийн ашиглалтын хугацаа юм. Гэсэн хэдий ч давтамжийг зохицуулахын тулд түрэмгий дугуй унах нь үүнийг 10-15 жил хүртэл богиносгож болно. Олон төсөлд нэрийн хавтангийн хүчин чадлыг хадгалахын тулд 7-10 жил тутамд зайгаа нэмэгдүүлэх төсөв төсөвлөдөг.
Бид яагаад улирлын чанартай эрчим хүч хуримтлуулахын тулд сүлжээний батерейг ашиглаж болохгүй гэж?
Эдийн засаг. Улирлын чанартай хадгалалт нь эрчим хүчийг долоо хоног, сараар хадгалахыг шаарддаг. 4 цагийн хүчин чадалтай батерейг суурилуулахад ~300 доллар/кВт. Хэдэн сарын турш эрчим хүчээ хадгалахын тулд танд 100 дахин том батерей хэрэгтэй бөгөөд энэ нь зардлыг одон орны хэмжээнд хүргэнэ. Нөхцөл байдлын хувьд: АНУ-ын эрчим хүчийг 6 долоо хоног хадгалахад ойролцоогоор 200 их наяд ам.долларын батерей (АНУ-ын ДНБ-ий 10 × орчим) шаардагдана. Устөрөгч зэрэг альтернатив технологиуд нь улирлын чанартай хадгалалтад үр дүнтэй байж болох ч эдийн засгийн үр ашигтай байх хугацаа бидэнд олон жил байна.
Сүлжээний батарей нь ойролцоох иргэдэд аюултай юу?
Эрсдэл бага боловч орчин үеийн системтэй-тэг биш. Одоо сүлжээний стандарт болсон лити төмрийн фосфат (LFP) батерей нь хуучин химийн бодисуудаас хамаагүй аюулгүй юм. Дулааны гүйлтийн температур илүү өндөр байдаг бөгөөд эвдрэлийн үед хүчилтөрөгч ялгаруулдаггүй. Орчин үеийн байгууламжууд нь дулааны дүрслэл, хий илрүүлэх, гал унтраах цэвэр бодис зэргийг багтаадаг. Статистикийн алдааны түвшин ойролцоогоор 10,000 МВт.ц-жилд 1 байна. Харьцуулбал, байгалийн хийн оргилуурын үйлдвэрүүд тэсрэх эрсдэлтэй, нүүрсний үйлдвэрүүд тасралтгүй агаарын бохирдлыг ялгаруулдаг. Ерөнхийдөө зөв боловсруулсан батерейны хадгалалт нь бусад хувилбаруудаас илүү аюулгүй байдаг.
Батерей нь байгалийн хийн оргилуурыг бүрэн орлож чадах уу?
Богино{0}}оргилд (2-4 цаг) тийм-болон илүү хямдаар. Өргөтгөсөн эрэлтийн өсөлт (8+ цаг) эсвэл хэд хоног үргэлжилсэн хүйтний хувьд, үгүй. Одоогийн лити ион батерейнууд 6 цагаас илүү хугацаанд эдийн засгийн хязгаарт хүрсэн. Ийм учраас шинжээчид батерейг бүрэн орлуулах бус хий үүсгэдэг гэж үздэг. Сэргээгдэх эрчим хүчний нэвтрэлт нэмэгдэхийн хэрээр чулуужсан нөөцийг бүрэн арилгахын тулд бидэнд олон өдрийн хадгалах технологи (урсгал батерей, устөрөгч, шахсан агаар) хэрэгтэй болно.
Сүлжээний зайны багтаамж нь утааг хэр хэмжээгээр бууруулдаг вэ?
Энэ нь батерейг ямар зайнаас гаргахаас хамаарна. Хэрэв батерей нь нарны энергийг хуримтлуулж, байгалийн хийн оргилуур үүсгэгчийг орлох юм бол хийн ялгаруулалтын нэг кВт цаг тутамд -ойролцоогоор 0.4-0.5 кг CO2 ялгарахаас зайлсхийх болно. Гэсэн хэдий ч, батарейг-хүнд сүлжээнээс цэнэглэж, дараа нь цэнэггүй болговол хоёр талдаа үр ашгийн алдагдлаас болж цэвэр утаа багасах болно. Бодит үнэ цэнэ нь тасалдалтай холбоотой асуудлыг шийдэж, сэргээгдэх эрчим хүчийг нэмэгдүүлэх боломжийг олгодог. Судалгаанаас үзэхэд цахилгаан эрчим хүчний нөөц нь суурилуулсан 4 цагийн багтаамжид нэг ГВт тутамд 10-15% нэмэлт сэргээгдэх хүчин чадалтай.
Сүлжээний батерейны ашиглалтын-төгсгөл-тэнд юу тохиолдох вэ?
Одоогийн дахин боловсруулалт нь батерейны багцаас үнэ цэнэтэй материалын 90{2}}95%-ийг (литий, кобальт, никель) гаргаж авдаг. Redwood Materials, Li{3}}Cycle зэрэг компаниуд гигаватт-хувьд дахин боловсруулах байгууламж барьж байна. Дахин боловсруулах үйл явц нь эсийг хэрчиж, гидрометаллургийн эсвэл пирометаллургийн аргаар материалыг салгаж, батерейны чанартай болгоход хүргэдэг. Дахин боловсруулсан материал нь шинэ батерейг ~70% -иар зардлаар үйлдвэрлэж, онгон уурхайн ялгаруулалтыг ~60% -иар хангаж чадна. Сүлжээний батерейны эхний давалгаа тэтгэвэрт гарах үед (2030-2035) дахин боловсруулах дэд бүтэц нь нийлүүлэлтийн гинжин хэлхээний тогтвортой байдлыг хангахад чухал үүрэг гүйцэтгэнэ.
Яагаад зарим мужид олон тооны цахилгаан батерей байдаг бол зарим нь бараг байдаггүй вэ?
Сэргээгдэх эрчим хүчний хэрэглээ, зах зээлийн дизайн, төрийн урамшуулал гэсэн гурван хүчин зүйл давамгайлж байна. Техас, Калифорни мужууд нар/салхины эрчим хүч үйлдвэрлэх (арбитражийн боломжийг бий болгох), боловсронгуй бөөний зах зээл (шагналтай хурдан хариу өгөх), дэмжих бодлого (татварын хөнгөлөлт, мандат) байдаг. Үүний зэрэгцээ, Кентакки эсвэл Баруун Виржиниа зэрэг мужуудад нүүрсний-хүнд сүлжээ (үнийн хэлбэлзэл бага), зохицуулалттай хэрэглээний зах зээл (хязгаарлагдмал өрсөлдөөн) болон нөхөн сэргээгдэх эрчим хүчний хамгийн бага эрх мэдэл байдаг. Гурван хүчин зүйл зэрэгцэх хүртэл хадгалах сангийн байршуулалт хамгийн бага хэвээр байна. Холбооны урамшуулал (ITC) тусалж байгаа ч муж улсын{5}}төвшний бодлого чухал хэвээр байна.
Доод шугам: Хадгалах нь цэвэр сүлжээг идэвхжүүлдэг, гэхдээ бид зөвхөн 10% л байна
Сүлжээний зайны багтаамж 2013 онд үндсэндээ тэг байсан бол 2024 он гэхэд АНУ-д 26 ГВт хүртэл өссөн нь гайхалтай спринт юм. Энэ нь одоо ойролцоогоор 20 сая байшинг 4 цагийн турш эрчим хүчээр хангахад хангалттай юм. Гэхдээ нөхцөл байдал чухал: АНУ-ын нийт үйлдвэрлэх хүчин чадал 1,230 ГВт. Батерей нь үүний ердөө 2%-ийг эзэлдэг.
Олон улсын эрчим хүчний агентлагийн тооцоолсноор бид зургаан жилийн дотор 26 ГВт-аас 900 ГВт хүртэл өсөх цаг уурын зорилтод - хүрэхийн тулд 2030 он гэхэд 35 дахин илүү цахилгаан эрчим хүчний нөөцтэй байх шаардлагатай. Энэ нь хоёр сар тутамд 2020 онтой харьцуулахад илүү их хадгалах сан нэмэгдэж байна.
Энэ нь тохиолдож болох уу? Замын чиглэлүүд магадгүй гэж хэлдэг. Сүүлийн 10 жилд зардал 90%-иар буурсан. Суурилуулалтын хугацаа 18 сараас 6 сар болж буурсан. Нийлүүлэлтийн сүлжээ төлөвшиж байна. AI оновчлол нь батерей бүрээс 15{9}}20%-иар илүү үнэ цэнийг нэмж байна. Хоёр дахь ашиглалтын EV батерейнууд нь шинэ, хямд хангамжийн эх үүсвэрийг бий болгож байна.
Гэвч гурван сорилт оршин тогтнох хэвээр байна:
Үргэлжлэх хугацаа: Сэргээгдэх эрчим хүчийг 80%-иас хэтрүүлэхийн тулд бидэнд 10+ цагийн хадгалах сан хэрэгтэй. Технологи (урсгал батерей, төмөр-агаар, устөрөгч) байгаа боловч зардал нь 2-3× хэт өндөр хэвээр байна. Өсөн нэмэгдэж буй сайжруулалт биш харин нээлт хийх шаардлагатай.
Масштаб: 900 ГВт-ын багтаамжтай хадгалах байгууламж барихад 400-500 тэрбум долларын хөрөнгө, мөн лити, никель, кобальтын олборлолтыг их хэмжээгээр нэмэгдүүлэх шаардлагатай. Нийлүүлэлтийн сүлжээ нь тээврийн хэрэгсэл болон бусад бүх зүйлийг нэгэн зэрэг цахилгаанжуулахын зэрэгцээ 10 дахин өсөх ёстой. Саад гацаа зайлшгүй байх шиг байна.
Зах зээлийн дизайн: Одоогийн цахилгаан эрчим хүчний зах зээл нь агуулахын өвөрмөц шинж чанарт зориулж баригдаагүй. Зохицуулалтын шинэчлэл технологиос илүү удаан явж байна. Үнэ цэнийг давхарлах нь тусалдаг боловч агуулах нь нийт багтаамжийн 2% -иас 15-20% болж өсөхөд зах зээлийн үндсэн бүтцийн өөрчлөлт хийх шаардлагатай болно.
Физик ажилладаг. Эдийн засаг тийшээ явж байна. Институцийн саад бэрхшээл (зөвшөөрөл, харилцан холболт, зах зээлийн дүрэм) хангалттай хурдан дасан зохицож чадах эсэх нь тодорхойгүй хэвээр байна. Сүлжээний хадгалалт нь цэвэр эрчим хүчний гайхамшигт эмчилгээ биш-энэ бол бидний соёл иргэншлийн-өөрчлөгдөж буй цар хүрээгээр ашиглахаар уралдаж байгаа чухал боломж олгох технологи юм. Бид хангалттай хурдан гүйж байгаа эсэх нь 2030 он хүртэл тодорхойгүй.
Мэдээллийн эх сурвалж
АНУ-ын Эрчим хүчний мэдээллийн алба (eia.gov): Хүчин чадлын статистик, байршуулалтын өгөгдөл, зах зээлийн шинжилгээ
Сэргээгдэх эрчим хүчний үндэсний лаборатори (nrel.gov): Техникийн үзүүлэлтүүд, зардлын төсөөлөл, интеграцийн судалгаа
Олон улсын эрчим хүчний агентлаг (iea.org): Дэлхийн хадгалалтын чиг хандлага, Net Zero хувилбарын шаардлага
Вуд Маккензи / Америкийн цэвэр эрчим хүчний холбоо: Зах зээлийн урьдчилсан мэдээ, суурилуулалтын өгөгдөл
Grand View судалгаа (grandviewresearch.com): Зах зээлийн хэмжээ ба өсөлтийн төсөөлөл
Эрчим хүчний дэвшилтэт материалууд (Wiley): Техникийн аюулгүй байдлын шинжилгээ, доройтлын судалгаа
MIT Energy Initiative (MIT News): Урсгал батерейны судалгаа, AI оновчлолын судалгаа
Nature Reviews Цэвэр технологи: Зайны технологийн харьцуулалт, амьдралын мөчлөгийн шинжилгээ
Utility Dive, Canary Media: Аж үйлдвэрийн мэдээ, төслийн зарлал
Thunder Said Energy (thundersaidenergy.com): Эдийн засгийн загварчлал, зардлын шинжилгээ