Mga Bentahe ng Containerized Battery Energy Storage Systems

 

To be honest, medyo natakot ako nung una kong na-encountercontainerized na imbakan ng enerhiyamga proyekto ilang taon na ang nakalilipas.

Ito ay noong 2021 sa isang photovoltaic power generation at storage project sa Qinghai. Kinakailangan ng kliyente ang pagtatayo at koneksyon ng grid ng isang 100MWh na sistema ng pag-iimbak ng enerhiya sa loob ng tatlong buwan. Gamit ang tradisyonal na istasyon-nakabatay sa mga pamamaraan, ito ay isang halos imposibleng gawain. Ngunit nang makakita ako ng higit sa 20 mga lalagyan ng imbakan ng enerhiya na maayos na nakaayos sa Gobi Desert, na nakamit ang koneksyon ng grid at pagbuo ng kuryente sa loob lamang ng 67 araw, talagang naunawaan ko ang rebolusyonaryong kahalagahan ng teknolohikal na pamamaraang ito.

Ang modularization ay mukhang simple, ngunit ito ay hindi kapani-paniwalang mahirap makamit

Ang terminong "modularization" ay labis na nagamit sa industriya ng pag-iimbak ng enerhiya. Gayunpaman, ang tunay na nagpapaiba sa atin ay kadalasan hindi ang mga cell ng baterya mismo, ngunit ang kasanayan sa pagsasama ng system.

Nakakita na ako ng napakaraming proyekto kung saan ginamit ang parehong mga cell ng baterya mula sa CATL o BYD, ngunit ang huling kalidad ng paghahatid ay lubhang nag-iba. Bakit? Ang pagkakaiba ay nakasalalay sa mga kakayahan sa kontrol sa panahon ng proseso ng prefabrication ng pabrika.

Noong nakaraang taon, binisita namin ang production base ng system ng pag-iimbak ng enerhiya ng Sungrow Power sa Hefei. Isang detalye ang nag-iwan ng malalim na impression: ang bawat container ay sumasailalim sa 72-oras na buong-power charge-testing bago umalis sa factory-hindi isang random na pagsusuri, ngunit isang buong inspeksyon. Maraming mas maliliit na tagagawa ang hindi maaaring gawin ito; ang gastos ay humahadlang.

Kaya kapag may nagtanong sa akin kung paano pumili ng energy storage integrator, ang payo ko ay direktang-bisitahin ang kanilang pabrika. Tingnan ang antas ng automation sa linya ng produksyon, ang hirap ng proseso ng pagsubok, at ang standardisasyon ng mga operasyon ng manggagawa. Ang mga bagay na ito ay hindi makikita sa isang PowerPoint presentation.

Ang tunay na modularization ay hindi lamang tungkol sa pagpupuno ng kagamitan sa mga lalagyan; ito ay tungkol sa pagdadala ng kontrol sa kalidad sa yugto ng pabrika.

Gaano kabilis ang containerized na pag-iimbak ng enerhiya?

Sa pagtatapos ng 2023, isang probinsiya sa East China ang agarang naglunsad ng isang batch ng energy storage at peak-shaving projects dahil sa pressure ng peak winter demand. Kinailangan silang makonekta sa grid bago ang ika-15 ng Disyembre, na nasa kalagitnaan na ng-Oktubre.

Dalawang buwan, mula zero hanggang grid connection.

Ito ay magiging imposible gamit ang mga tradisyonal na pamamaraan. Ngunit sa isang containerized na solusyon, narito kung paano namin ito ginawa:

Sa buong proseso, ang maximum na bilang ng-mga construction worker sa site ay humigit-kumulang tatlumpung lamang. Kung ito ay isang power station building, ang civil engineering team lamang ay mangangailangan ng daan-daang tao.

Maraming mga may-ari ng bahay sa una ay minamaliit ang halaga ng panahong ito na kalamangan. Ngunit ginagawang malinaw ng isang simpleng kalkulasyon: ang pagkonekta sa grid noong nakaraang buwan, sa ilalim ng pinakamataas na-patakaran sa subsidy sa pag-ahit noong panahong iyon, ay maaaring magresulta sa dagdag na 1.5 hanggang 2 milyong yuan na kita para sa isang 100MWh na proyekto. Hindi pa nito kasama ang pagtitipid sa mga gastos sa pananalapi.

Sa industriya ng pag-iimbak ng enerhiya, ang oras ay tunay na pera.

Tungkol sa flexibility, narito ang isang potensyal na mapang-akit na halimbawa.-

Maraming tao ang naniniwala na kapag naitayo na ang isang power storage station, naayos na ito. Hindi naman talaga totoo iyon.

Noong 2022, napaharap sa pagsasaayos ng pagpaplano ang isang-proyekto ng wind power at energy storage ng enterprise na pag-aari ng estado sa Inner Mongolia. Ang orihinal na lugar ng pag-iimbak ng enerhiya ay kailangang ilipat upang bigyang-daan ang mga wind turbine. Para sa isang-sistemang imbakan ng enerhiya na nakabatay sa istasyon, ito ay magiging isang sakuna-na demolisyon at muling pagtatayo ay nagresulta sa sampu-sampung milyong yuan na nahuhulog.

Gayunpaman, dahil ginamit ang isang containerized na solusyon, ang panghuling solusyon ay simple at prangka: ilang malalaking flatbed truck ang ginamit upang i-hoist at i-transport ang 16 na energy storage container sa kabuuan sa isang bagong site na 3 kilometro ang layo, kung saan nire-rewired at na-debug ang mga ito. Ang buong proseso ay tumagal ng wala pang dalawang linggo. Ang kasong ito ay kumalat sa loob ng isang maliit na bilog sa industriya noong panahong iyon, at napagtanto ng mga tao: Oh, kaya ang mga asset ng pag-iimbak ng enerhiya ay maaaring gamitin sa ganitong paraan.

Nang maglaon, nakipag-ugnayan kami sa ilang institusyong pampinansyal, at interesado sila sa katangiang "mobile asset." Kung ikukumpara sa mga nakatigil na pasilidad sa pag-iimbak ng enerhiya na naayos sa lupa, ang mga containerized na solusyon ay nag-aalok ng mas malinaw na mga pagtatasa ng natitirang halaga at mga diskarte sa paglabas pagdating sa pagpopondo sa mga pagpapaupa at pagsecurity ng asset.

Ang kaligtasan ay isang paksa na dapat seryosong pag-usapan

Alam kong maraming tao ang nag-aalala tungkol sa kaligtasan ng pag-iimbak ng enerhiya, lalo na pagkatapos ng pagsabog ng "4.16" na istasyon ng kuryente sa pag-imbak ng enerhiya sa Beijing noong 2021. Ang aksidenteng iyon ay nagresulta sa dalawang pagkamatay at pagkawala ng isang bumbero. Ang buong industriya ay nagbayad ng mabigat na presyo.

Gayunpaman, sa kabilang banda, ang aksidenteng iyon ay nag-udyok din ng komprehensibong pag-upgrade ng mga pamantayan sa kaligtasan. Ang mga containerized na proyekto sa pag-iimbak ng enerhiya na inilagay pagkatapos ng 2022 ay may mga configuration ng kaligtasan na nasa ibang antas kumpara sa dati.

Noong nakaraang taon, nag-observe ako ng fire drill sa isang proyekto. Ang sistema ng pagsugpo sa sunog ng isang lalagyan ay sadyang na-trigger; mula sa pagtuklas hanggang sa alarma hanggang sa pagpapalabas ng ahente ng pamatay, ang buong proseso ay tumagal nang wala pang 30 segundo.

Ang kaligtasan ay hindi kailanman 100% garantisado. Gayunpaman, sa pamamagitan ng sistematikong disenyo at redundancy, ang mga panganib ay maaaring kontrolin sa loob ng mga katanggap-tanggap na limitasyon.

Ano ang mga pangunahing kasanayan ngayon?

• Unang layer: Pag-iwas. Sinusubaybayan ng Battery Management System (BMS) ang mga pagbabago sa boltahe, temperatura, at panloob na resistensya ng bawat cell nang real time. Ang isang mahusay na BMS ay maaaring magbigay ng maagang babala 5-10 minuto bago mangyari ang thermal runaway. Ang window na ito ay mahalaga.
• Pangalawang layer: Detection. Bilang karagdagan sa mga tradisyonal na smoke at temperature detector, malawak na ngayong naka-install ang mga combustible gas detector. Ang maagang thermal runaway ng mga baterya ay naglalabas ng CO at hydrogen, at ang pagtuklas ng gas ay maaaring makakita ng mga anomalya nang 2-3 minuto nang mas maaga kaysa sa mga smoke detector.
• Ikatlong layer: Pagpigil sa sunog. Ginagamit pa rin ang Heptafluoropropane, ngunit ang perfluorohexanone ay mabilis na pinapalitan ito. Personal kong ginusto ang perfluorohexanone-ang epekto ng pagsugpo sa sunog ay magkatulad, ngunit ang pagganap nito sa kapaligiran ay mas mahusay, na may halaga ng GWP na isang bahagi lamang ng heptafluoropropane.
• Ikaapat na layer: Paghihiwalay. Ito ay isang likas na bentahe ng mga containerized na solusyon. Ang bawat lalagyan ay isang independiyenteng-fire resistance zone. Kahit na nasunog ang isang lalagyan, ang mga katabing lalagyan ay may sapat na distansyang pangkaligtasan upang maiwasan ang isang chain reaction.

Paano mo kinakalkula ang ekonomiks?

Ito ang pinakamadalas itanong, ngunit walang karaniwang sagot. Malaki ang pagkakaiba ng ekonomiya depende sa senaryo ng aplikasyon, rehiyon, at modelo ng negosyo.

Gayunpaman, ang ilang mga pangunahing obserbasyon ay maaaring gawin:

Sa kasalukuyan, ang pinaka kumikitang aplikasyon para sa pag-iimbak ng enerhiya ay ang frequency regulation. Sa mga rehiyong may mature na frequency regulation markets tulad ng Guangdong, Shanxi, at Inner Mongolia, ang isang 50MW/100MWh frequency regulation na energy storage project ay maaaring makabuo ng 40-50 million RMB sa taunang kita. Ang pamumuhunan ay humigit-kumulang 300-350 milyong RMB, na may static na panahon ng pagbabayad na 6-7 taon. Kung isasaalang-alang ang natitirang halaga ng mga baterya, ang aktwal na pagbabalik ay mas mataas pa.

Ang komersyal at pang-industriyang imbakan ng enerhiya ay kasalukuyang napakapopular, ngunit ang pagpili ng tamang lokasyon ay mahalaga. Sa mga rehiyong may pinakamataas na-mga pagkakaiba sa presyo ng lambak na higit sa 0.7 RMB/kWh, gaya ng Guangdong, Zhejiang, at Jiangsu, mabubuhay ang komersyal at pang-industriyang imbakan ng enerhiya. Kung isasaalang-alang ang Zhejiang bilang isang halimbawa, ang pinakamataas na-valley price difference para sa mga komersyal at pang-industriyang aplikasyon ay karaniwang 0.8-0.9 RMB, at sa angkop na load curve, ang payback period ay maaaring umabot ng 5-6 na taon. Gayunpaman, sa mga rehiyon na may mas maliit na pagkakaiba sa presyo ng peak-valley, tulad ng Henan at Shandong, ang ekonomiya ay hindi mabubuhay.

Ang ipinag-uutos na paglalaan ng pag-iimbak ng enerhiya para sa mga bagong pinagmumulan ng enerhiya, sa totoo lang, ay kasalukuyang batay sa patakaran-, at sa pangkalahatan ay mababa ang kakayahang pang-ekonomiya nito. Sa ratio ng alokasyon na 10%-20% at oras ng paggamit na 2 oras, ang taunang oras ng paggamit ay maaaring tatlo hanggang apat na raang oras lamang, na nagpapahirap sa pagkakakitaan. Gayunpaman, ito ang threshold para sa koneksyon ng grid, at walang ibang paraan.

Ipinapakita ng data mula sa China Chemical and Physical Power Sources Industry Association na noong 2023, higit sa 20GW/40GWh ng mga bagong proyekto sa pag-iimbak ng enerhiya ang ipinatupad sa China, na may mahigit 80% na gumagamit ng mga containerized na solusyon. Ang proporsyon na ito mismo ay sumasalamin sa pagpili sa merkado.

Ang paglamig ng likido ay karaniwang kasanayan na ngayon para sa malalaking-mga proyekto sa pag-iimbak ng enerhiya.

Ang debate sa paglamig ng likido ay higit na natapos. Dalawang taon na ang nakararaan, pinagtatalunan ng mga tao kung mas maganda ang air cooling o liquid cooling; ngayon, halos tapos na ang debate. Ang dahilan ay simple: tumataas ang kapasidad ng cell ng baterya (mula 280Ah hanggang 314Ah, at ngayon ay nasa mass production na ang 560Ah), tumataas ang density ng enerhiya, at tumataas ang henerasyon ng init. Ang paglamig ng hangin ay hindi lang makakasabay.

Ang mga benepisyo ng paglamig ng likido ay direkta:

Siyempre, ang liquid cooling ay mayroon ding mga disbentaha-mataas na gastos, pagiging kumplikado ng system, at ang panganib ng pagtagas. Gayunpaman, lahat ng bagay na isinasaalang-alang, para sa malalaking-kapasidad na lalagyan na 3MWh o higit pa, ang mga benepisyo ng paglamig ng likido ay mas malaki kaysa sa mga gastos.

Ang Tianheng energy storage system ng CATL, na inilabas noong 2024, ay nakakamit ng 6.25MWh sa isang solong 20-foot container gamit ang advanced na liquid cooling technology. Ang density ng enerhiya na ito ay hindi maisip tatlong taon na ang nakakaraan.

Ilang Trend sa Containerized Energy Storage

Trend 1: Ang trend patungo sa mas malaking kapasidad ay magpapatuloy.

Ang 20-foot battery case ay lumaki mula 2MWh hanggang 3.5MWh, pagkatapos ay naging 5MWh, at ang mga nangungunang kumpanya ay nagtutulak na ngayon ng 6MWh+ na mga produkto. Ang pagkamit ng 10MWh sa isang 40-foot case ay hindi imposible.

Trend 2: Ang teknolohikal na "involution" ay lumilipat mula sa mga cell patungo sa mga system.

Ang segment ng cell ay lubos na na-homogenized, na may iilan lamang na nangungunang mga supplier ng mga baterya ng lithium iron phosphate. Ang iba't ibang kumpetisyon sa hinaharap ay higit na tututuon sa mga kakayahan sa pagsasama ng system-thermal management, disenyo ng kaligtasan, matalinong pagpapatakbo at pagpapanatili, at buong pag-optimize ng gastos sa lifecycle.

Trend 3: Ang mga baterya ng sodium ay papasok sa merkado, ngunit hindi makakaabala sa kasalukuyang order.

Ang mga baterya ng sodium-ion ay talagang mas mura at may mas mahusay na pagganap sa mababang-temperatura. Gayunpaman, ang kanilang density ng enerhiya at cycle ng buhay ay kasalukuyang mas mababa sa lithium iron phosphate. Ang aking pasya ay ang mga sodium na baterya ay makakakuha ng partikular na bahagi ng merkado sa mga cost-sensitive na sitwasyon na may mas mababang mga kinakailangan sa density ng enerhiya (gaya ng peak-shaving energy storage sa hilagang mga rehiyon), ngunit hindi nila mayayanig ang nangingibabaw na posisyon ng mga lithium batteries sa loob ng tatlo hanggang limang taon.

Trend 4: Ang operasyon at pagpapanatili ay lilipat mula sa isang "human wave" na diskarte sa mga intelligent na sistema.

Sa kasalukuyan, maraming mga istasyon ng kuryente sa pag-iimbak ng enerhiya ang umaasa pa rin sa mga manu-manong inspeksyon, na hindi mahusay at magastos. Sa hinaharap, sa pamamagitan ng digital twins, AI diagnostics, at predictive maintenance, ang modelo ng pagpapatakbo at pagpapanatili ay sasailalim sa isang pangunahing pagbabago. Sinusuri na ng ilang kumpanya ang lugar na ito na may magagandang resulta.

Bakit nagiging mainstream ang containerized energy storage?

Ang aking pagkaunawa ay ito ay mahalagang kumakatawan sa isang "industriyalized mindset" na nagbabago sa industriya ng pag-iimbak ng enerhiya.

Ang paggawa ng mga kumplikadong system engineering sa mga standardized na produkto, paglilipat sa-mga kawalan ng katiyakan sa site sa isang nakokontrol na kapaligiran ng pabrika, at pagpapalit ng isang-mga asset sa mobile, magagamit muli na mga module-ang mga ideyang ito ay aktwal na naaayon sa mga pattern ng pagbuo ng iba pang mga industriya ng pagmamanupaktura.

Siyempre, hindi perpekto ang mga containerized na solusyon. Ang ekonomiya ng mga ultra-malalaking-proyekto (gaya ng mga proyekto sa antas ng GWh-) ay nangangailangan pa rin ng pag-optimize, ang kakayahang umangkop sa matinding kapaligiran ay may puwang para sa pagpapabuti, at ang mga sistema ng kaligtasan ay nangangailangan ng patuloy na pag-ulit.

Ngunit tama ang direksyon. Lalo akong kumbinsido dito.

Sa susunod, kung magkakaroon ako ng pagkakataon, gusto kong magsulat ng higit pa tungkol sa mga "pitfalls" sa pagbuo at pagpapatakbo ng mga proyekto sa pag-iimbak ng enerhiya-pagkatapos ng lahat, ang pagtingin lamang sa mga pakinabang ay hindi sapat; ang pag-alam kung paano maiiwasan ang mga patibong ay pantay na mahalaga.