Vantaxes dos sistemas de almacenamento de enerxía de batería en contedores

 

Para ser honesto, estaba bastante aprensivo cando o atopei por primeira vezalmacenamento de enerxía en contenedoresproxectos hai uns anos.

Foi en 2021 nun proxecto de xeración e almacenamento de enerxía fotovoltaica en Qinghai. O cliente requiriu a construción e conexión á rede dun sistema de almacenamento de enerxía de 100 MWh nun prazo de tres meses. Usando métodos tradicionais baseados en estacións-, esta sería unha tarefa case imposible. Pero cando vin máis de 20 recipientes de almacenamento de enerxía ben dispostos no deserto de Gobi, logrando a conexión á rede e a xeración de enerxía en só 67 días, realmente entendín o significado revolucionario deste enfoque tecnolóxico.

A modularización parece simple, pero é incriblemente difícil de conseguir

O termo "modularización" foi usado en exceso na industria do almacenamento de enerxía. Non obstante, o que realmente nos diferencia moitas veces non son as propias células da batería, senón a habilidade na integración do sistema.

Vin demasiados proxectos nos que se usaron as mesmas células de batería de CATL ou BYD, pero a calidade da entrega final variou drasticamente. Por que? A diferenza reside nas capacidades de control durante o proceso de prefabricación da fábrica.

O ano pasado, visitamos a base de produción do sistema de almacenamento de enerxía de Sungrow Power en Hefei. Un detalle deixou unha profunda impresión: cada recipiente pasa por unha proba de descarga de 72-horas-carga completa- antes de saír da fábrica, non unha comprobación aleatoria, senón unha inspección completa. Moitos pequenos fabricantes nin sequera poden facelo; o custo é prohibitivo.

Entón, cando alguén me pregunta como elixir un integrador de almacenamento de enerxía, o meu consello é que-visite directamente a súa fábrica. Mire o nivel de automatización na liña de produción, o rigor do proceso de probas e a estandarización das operacións dos traballadores. Estas cousas non se poden ver nunha presentación de PowerPoint.

A verdadeira modularización non consiste só en encher equipos en contedores; trátase de levar o control de calidade á fase de fábrica.

Que tan rápido pode ser o almacenamento de enerxía en contenedores?

A finais de 2023, unha provincia do leste de China lanzou urxentemente un lote de proxectos de almacenamento de enerxía e-pico de afeitado debido á presión da máxima demanda invernal. Deberían estar conectados á rede para o 15 de decembro, que xa era mediados de-outubro.

Dous meses, de cero a conexión á rede.

Isto sería imposible usando os métodos tradicionais. Pero cunha solución en contenedores, así o fixemos:

Durante todo o proceso, o número máximo de-traballadores da construción no lugar foi de só trinta. Se fose un edificio da central eléctrica, só o equipo de enxeñería civil tería requirido centos de persoas.

Moitos propietarios inicialmente subestimaron o valor desta vantaxe de tempo. Pero un simple cálculo deixa claro: a conexión á rede un mes antes, baixo a política de subvencións de-pico máximo daquela época, podería ter como resultado un beneficio extra de 1,5 a 2 millóns de yuans para un proxecto de 100 MWh. Isto nin sequera inclúe o aforro en custos financeiros.

Na industria do almacenamento de enerxía, o tempo é realmente diñeiro.

En canto á flexibilidade, aquí tes un exemplo-alucinante

Moitas persoas cren que unha vez que se constrúe unha central de almacenamento de enerxía, está fixada no seu lugar. Iso non é necesariamente certo.

En 2022, o proxecto de almacenamento de enerxía e enerxía eólica dunha empresa estatal-en Mongolia Interior enfrontouse a un axuste de planificación. O lugar de almacenamento de enerxía orixinal tivo que ser trasladado para dar paso aos aeroxeradores. Para un sistema de almacenamento de enerxía baseado en estacións-, isto tería sido un desastre-, a demolición e a reconstrución tería como resultado que decenas de millóns de yuans fosen polo sumidoiro.

Porén, debido a que se utilizou unha solución en contenedores, a solución final foi sinxela e directa: utilizáronse varios camións de plataforma grandes para izar e transportar os 16 colectores de almacenamento de enerxía no seu conxunto ata un novo lugar a 3 quilómetros de distancia, onde foron cableados e depurados. Todo o proceso durou menos de dúas semanas. Este caso estendeuse nun pequeno círculo na industria naquel momento, e a xente deuse conta: Ah, entón os activos de almacenamento de enerxía poden usarse deste xeito.

Máis tarde, comunicámonos con algunhas entidades financeiras, que estaban moi interesadas no atributo "activo móbil". En comparación coas instalacións estacionarias de almacenamento de enerxía fixas no chan, as solucións en contedores ofrecen avaliacións de valor residual e estratexias de saída máis claras cando se trata de financiar arrendamentos e titulización de activos.

A seguridade é un tema que debe ser discutido seriamente

Sei que moitas persoas están preocupadas pola seguridade do almacenamento de enerxía, especialmente despois da explosión da central eléctrica de almacenamento de enerxía "4.16" en Pequín en 2021. Ese accidente provocou dúas mortes e a perda dun bombeiro. Toda a industria pagou un alto prezo.

Porén, por outra banda, ese accidente tamén provocou unha actualización integral das normas de seguridade. Os proxectos de almacenamento de enerxía en contenedores postos en funcionamento despois de 2022 teñen configuracións de seguridade que están nun nivel completamente diferente ao de antes.

O ano pasado, observei un simulacro de incendio nun proxecto. O sistema de extinción de incendios dun contedor disparouse deliberadamente; desde a detección ata a alarma ata a liberación do axente extintor, todo o proceso levou menos de 30 segundos.

A seguridade nunca está garantida ao 100%. Non obstante, mediante o deseño sistemático e a redundancia, os riscos poden controlarse dentro de límites aceptables.

Cales son as prácticas principais agora?

• Primeira capa: Prevención. O sistema de xestión de baterías (BMS) supervisa os cambios de voltaxe, temperatura e resistencia interna de cada cela en tempo real. Un bo BMS pode emitir un aviso anticipado 5-10 minutos antes de que se produza unha fuga térmica. Esta xanela de tempo é fundamental.
• Segunda capa: Detección. Ademais dos tradicionais detectores de fume e temperatura, agora están amplamente instalados os detectores de gases combustibles. A fuga térmica temperá das baterías libera CO e hidróxeno, e a detección de gas pode detectar anomalías 2-3 minutos antes que os detectores de fume.
• Terceira capa: extinción de incendios. Aínda se usa heptafluoropropano, pero a perfluorohexanona está a substituílo rapidamente. Persoalmente, prefiro a perfluorohexanona-o efecto de extinción do lume é similar, pero o seu rendemento ambiental é moito mellor, cun valor de GWP só unha fracción do heptafluoropropano.
• Cuarta capa: illamento. Esta é unha vantaxe natural das solucións en contedores. Cada recipiente é unha zona independente-resistente ao lume. Aínda que un recipiente arde, os recipientes adxacentes teñen a suficiente distancia de seguridade para evitar unha reacción en cadea.

Como calculas a economía?

Esta é a pregunta máis frecuente, pero non hai unha resposta estándar. A economía varía moito dependendo do escenario de aplicación, rexión e modelo de negocio.

Non obstante, pódense facer algunhas observacións fundamentais:

Actualmente, a aplicación máis rendible para o almacenamento de enerxía é a regulación da frecuencia. En rexións con mercados de regulación de frecuencia maduros como Guangdong, Shanxi e Mongolia Interior, un proxecto de almacenamento de enerxía de regulación de frecuencia de 50 MW/100 MWh pode xerar 40-50 millóns de RMB en ingresos anuais. O investimento é de aproximadamente 300-350 millóns de RMB, cun período de recuperación estático de 6-7 anos. Tendo en conta o valor residual das baterías, o retorno real é aínda maior.

O almacenamento de enerxía comercial e industrial é actualmente moi popular, pero elixir a localización correcta é fundamental. Nas rexións con diferenzas de prezos máximos-superiores a 0,7 RMB/kWh, como Guangdong, Zhejiang e Jiangsu, o almacenamento de enerxía comercial e industrial é viable. Tomando Zhejiang como exemplo, a diferenza de prezos máximos-val para aplicacións comerciais e industriais é xeralmente de 0,8-0,9 RMB, e cunha curva de carga adecuada, o período de amortización pode alcanzar os 5-6 anos. Non obstante, en rexións con menores diferenzas de prezos nos picos, como Henan e Shandong, a economía non é viable.

A asignación obrigatoria de almacenamento de enerxía para novas fontes de enerxía, francamente, está actualmente dirixida á política-e a súa viabilidade económica é xeralmente baixa. Cun índice de asignación do 10%-20% e un tempo de uso de 2 horas, as horas de utilización anuais só poden ser de trescentas a catrocentas horas, o que dificulta o aproveitamento. Non obstante, este é o limiar para a conexión á rede e non hai outro xeito.

Os datos da China Chemical and Physical Power Sources Industry Association mostran que en 2023 puxéronse en funcionamento máis de 20 GW/40 GWh de novos proxectos de almacenamento de enerxía en China, e máis do 80 % adoptou solucións en contenedores. Esta proporción en si reflicte a elección do mercado.

O arrefriamento líquido é agora unha práctica estándar para proxectos de almacenamento de enerxía a gran-escala.

O debate sobre o arrefriamento líquido rematou en gran medida. Hai dous anos, a xente debatía se era mellor o arrefriamento por aire ou o líquido; agora, o debate está practicamente rematado. A razón é sinxela: a capacidade das pilas da batería está aumentando (de 280Ah a 314Ah, e agora 560Ah está en produción en masa), a densidade de enerxía está aumentando e a xeración de calor está a aumentar. O arrefriamento por aire simplemente non pode seguir o ritmo.

Os beneficios do arrefriamento líquido son directos:

Por suposto, a refrixeración líquida tamén ten os seus inconvenientes-o alto custo, a complexidade do sistema e o risco de fugas. Non obstante, tendo en conta todo, para os recipientes de gran-capacidade de 3 MWh ou máis, os beneficios do arrefriamento líquido superan os custos.

O sistema de almacenamento de enerxía Tianheng de CATL, lanzado en 2024, alcanza 6,25 MWh nun único recipiente de 20 pés utilizando tecnoloxía avanzada de refrixeración líquida. Esta densidade de enerxía era inimaxinable hai tres anos.

Varias tendencias no almacenamento de enerxía en contedores

Tendencia 1: continuará a tendencia cara a unha maior capacidade.

As caixas de baterías de 20 pés pasaron de 2 MWh a 3,5 MWh e despois a 5 MWh, e as empresas líderes agora impulsan produtos de máis de 6 MWh. Conseguir 10 MWh nun caso de 40 pés non é imposible.

Tendencia 2: a "involución" tecnolóxica está a cambiar das células aos sistemas.

O segmento de células xa está altamente homoxeneizado, con só algúns provedores líderes de baterías de fosfato de ferro e litio. A futura competencia diferenciada centrarase máis nas capacidades de integración de sistemas-xestión térmica, deseño de seguridade, operación e mantemento intelixentes e optimización de custos do ciclo de vida completo.

Tendencia 3: as baterías de sodio entrarán no mercado, pero non perturbarán a orde existente.

As baterías de-ións de sodio son realmente máis baratas e teñen un mellor rendemento a baixa-temperatura. Non obstante, a súa densidade de enerxía e ciclo de vida son actualmente inferiores ao fosfato de ferro de litio. A miña opinión é que as baterías de sodio gañarán unha certa cota de mercado en escenarios sensibles ao custo-con requisitos de densidade enerxética máis baixos (como o almacenamento de enerxía máxima-afeitado nas rexións do norte), pero non sacarán a posición dominante das baterías de litio nun prazo de tres a cinco anos.

Tendencia 4: a operación e o mantemento pasarán dun enfoque de "onda humana" a sistemas intelixentes.

Actualmente, moitas centrais de almacenamento de enerxía aínda dependen de inspeccións manuais, que son ineficientes e custosas. No futuro, a través de xemelgos dixitais, diagnóstico da intelixencia artificial e mantemento preditivo, o modelo de operación e mantemento sufrirá un cambio fundamental. Algunhas empresas xa están explorando esta área con resultados prometedores.

Por que o almacenamento de enerxía en contenedores está a ser habitual?

O meu entendemento é que representa esencialmente unha "mentalidade industrializada" que transforma a industria do almacenamento de enerxía.

Converter a enxeñería de sistemas complexos en produtos estandarizados, transferir-incertezas no lugar a un entorno de fábrica controlable e transformar-activos únicos en módulos móbiles e reutilizables-estas ideas son en realidade consistentes cos patróns de desenvolvemento doutras industrias de fabricación.

Por suposto, as solucións en contedores non son perfectas. A economía dos proxectos de ultra--escala (como os proxectos de nivel GWh-) aínda precisa de optimización, a adaptabilidade a ambientes extremos pode mellorar e os sistemas de seguridade necesitan unha iteración continua.

Pero a dirección é correcta. Cada vez estou máis convencido diso.

A próxima vez, se teño a oportunidade, gustaríame escribir máis sobre as "trampas" no desenvolvemento e funcionamento de proxectos de almacenamento de enerxía-despois de todo, só mirar as vantaxes non é suficiente; saber evitar as trampas é igualmente importante.