Redakční Q&A - Klíčové zprávy pro trh s energetickým ukládáním

Připsáno ANDY LYCETT, Regionální manažer pro Spojené království a Irsko, Sungrow

Sungrow, přední světový dodavatel měničů a systémů pro ukládání energie, si již vybudoval vedoucí pozici na globálním trhu s bateriovými systémy pro ukládání energie (BESS). Andy Lycett je country manažerem společnosti Sungrow pro Spojené království a Irsko a vede tým pro fotovoltaické měniče a BESS.

Ukládání energie se v posledních několika letech enormně rozrostlo jako odvětví a tento růst je široce očekáván, že se zrychlí. Jak se trh s ukládáním energie vyvíjí a mění, jak roste?

Odpověď:

Až do posledního desetiletí bylo ukládání energie hlavně využíváno k poskytování podpory kritické infrastruktury a záložního UPS napájení pro podniky a organizace, jako jsou nemocnice, vládní centra a datová centra, atd. Byl to specializovaný trh, který soutěžil s dieselovými generátory nebo je doplňoval. Tato situace pokračovala až přibližně před 10 lety, kdy National Grid začal provádět studie a poskytovat pobídky pro síťové služby. Hlavním hybatelem je proliferace přerušovaných obnovitelných zdrojů.

Později Spojené království nasadilo své první velkokapacitní bateriové úložiště v Leighton Buzzard, což ukázalo vhodnost lithium-iontových baterií pro tuto aplikaci. Spojené království pak přijalo, že baterie můžeme používat nejen jako zálohu, ale důležitější je, že mohou poskytovat hodnotu pro národní a místní distribuční sítě, působící jako nabídka nebo poptávka k zajištění stability sítě. Další výzkumné a vývojové projekty dále upevnily pozici ESS jako životaschopné technologie. Od té doby se průmysl enormně rozvinul.

Podle názoru Sungrow se britský průmysl ESS skutečně začal zrychlovat poté, co National Grid před několika lety zavedl schéma EFR o výkonu 200 MW, a pak bylo zjištěno, že existují nejen příležitosti k odkladu modernizace, ale také příležitost v oblasti pomocných služeb. Akumulace baterií pak umožnila investorům dosáhnout rychlejší návratnosti, obvykle v časovém rámci 5-10 let. Stále více podniků začalo zkoumat použití BESS k zaplnění mezery mezi dlouhodobým skladováním, naftou a plynem, ale většina velkých hráčů byla stále dost váhavá kvůli vysokým kapitálovým výdajům, vnímanému riziku a nedostatku financí na realizaci projektů.

Jakmile větší hráči začali podporovat projekty BESS ve Velké Británii investováním do skutečných projektů, dále to urychlilo změnu. Stále více investorů začalo hodnotit rizika a odměny, protože ceny baterií dále klesaly a dodavatelský řetězec dozrával. Byli připraveni využít ranou příležitost k výstavbě velkokapacitních systémů skladování baterií založených na solidních finančních modelech s platbami FFR a TRIADs jako základ. Utility společnosti brzy následovaly, nasazujíce velké BESS na některých svých vlastních místech, a odtud se průmysl rychle posunul směrem k vyspělejším pobídkám sítě. Ceny bateriových článků dále klesaly a banky, institucionální financující a kapitáloví investoři se stávali stále pohodlnějšími s bateriovým skladováním energie.

Takže v průběhu posledních 10 let čelil průmysl různým výzvám. Zpočátku se snažil najít zdroje příjmů nejen ze záložních služeb, ale také jako poskytovatel služeb sítě, později to byla otázka stability skládaných příjmů a vytvoření pevného podnikatelského případu kombinací těchto různých doplňkových služeb. Nejnověji byla výzvou použití správné cesty k tržním službám prostřednictvím poskytovatelů a agregátorů, aby se investorům ukázalo, že technologie BESS je skutečně bankovní pro dlouhodobé období. To bylo podpořeno specialisty na optimalizaci baterií, kteří využívají své odborné znalosti na trzích a modelování k predikci správných příjmových strategií pro vlastníky a operátory.

V současnosti se dále zaměřuje na spolehlivost a rizikové prvky odvětví, takže jde o použití nejnovější iterace produktů k uspokojení potřeb pojišťoven pro bezpečný provoz systému. Odvětví také prochází zcela novými výzvami ve formě narušení dodavatelského řetězce, hlavně kvůli volatilitě způsobené Covidem, což vede k vyšším cenám, delším dodacím lhůtám a menší bezpečnosti dodávek. Ačkoli tato situace nebude trvat věčně, způsobuje a bude způsobovat krátkodobé nepohodlí, pravděpodobně až do konce roku 2022. Nicméně Sungrow věří, že jak se dodavatelský řetězec stává stále zralejším, konkurence se upevní a hlavním zaměřením výrobců produktů budou nepřetržitá vylepšení systému, například aby se staly stále spolehlivějšími, bezpečnějšími a hospodárnějšími.

Jaké jsou některé výzvy, které musí průmysl překonat, aby se stal a zůstal klíčovou součástí globálního přechodu na nízkouhlíkové zdroje energie?

Odpověď:

Sungrow věří, že všechny části sektoru se budou muset zapojit, aby se stal a zůstal klíčovým pilířem energetické transformace. Nicméně účastníci trhu jsou převážně podniky a provozovatelé sítí, a nakonec investoři, kteří jsou řízeni trhem. Takže jako součást cesty k globální dekarbonizaci budou vládní předpisy po celém světě hrát důležitou roli. To bude jedna z klíčových výzev, povzbuzující regulátory k implementaci politiky, kde dříve nebyla žádná, ve snaze řídit a stimulovat trh správným směrem. To pak vytvoří pevný základ pro rozkvět průmyslu, jak jsme viděli u fotovoltaiky. Například National Grid zavedl různé různé doplňkové služby pro baterie, jako je EFR FFR TRIADS Balancing Mechanism, atd., a britský regulátor odstranil překážky, jako je 50MW strop pro národní plánování, dvojité účtování a poplatky jako vestavěné generátory, atd.

Pro společnost Sungrow, jako výrobce zařízení a dodavatele systémů pro ukládání energie, je zaměření na vývoj efektivnějších PCS, Control a BMS pro ještě robustnější a efektivnější technická řešení, která jsou škálovatelná, což umožňuje rychlé nasazení, a zároveň jsou konkurenceschopnější než předchozí generace.

Pro partnery EPC je jejich výzvou porozumět nadcházejícím produktům na trhu a jak je co nejlépe využít v rámci omezení plánování, sítě, nákladů na výstavbu atd. Budou se také dívat na výrobce, aby zvýšili nákladovou efektivitu. Partneři EPC a developeři musí také učinit správnou volbu při výběru výrobce, se kterým budou spolupracovat. Potřebují najít spolehlivého partnera, který může nabídnout dlouhodobý vztah. Sungrow má 25letou historii poskytování systémů a služeb a působí ve Spojeném království od roku 2014, a pracuje s předními blue-chip developery a EPC, dodávající některé rekordní systémy, jako je vysoce profilový 100MW/100MWh ESS v Minety v Wiltshire.

Samozřejmě, další organizace v tomto sektoru budou mít také své vlastní výzvy, například společnosti zabývající se energetickými službami a výrobou elektřiny. Jejich hlavní výzvou bude, jak vyvážit své obchodní zájmy se zákazníky a sítí. Agregátoři budou muset využívat stále složitější algoritmy k optimalizaci příjmových toků. Poskytovatelé řídicích systémů budou muset minimalizovat zpoždění a zvýšit spolehlivost řešení. Pojišťovny, právníci a financisté budou muset přizpůsobit projekty a smlouvy stále rostoucímu rizikovému profilu, aby odpovídaly zlepšující se flexibilitě článků. Pokud jde o dodavatele bateriových článků, jejich výzvou je vyvíjet inovativnější bateriové články, aby se přizpůsobily stále náročnějším požadavkům na služby sítě a výkon arbitráže.

Jak se nasazují další systémy skladování energie, recyklační služby se nakonec stanou klíčovou součástí životního cyklu systému. Stručně řečeno, průmysl bude potřebovat více recyklačních zařízení. Současná recyklační kapacita je žalostně nedostatečná pro to, co přijde, takže to je další překážka, které průmysl čelí. Toto však není nepřekonatelný problém a v průběhu času se kapacita bude zavádět s růstem trhu. Jsme stále v raných fázích. Do roku 2025–2027 dosáhnou první úložiště baterií konce své 10leté životnosti, průmysl musí zajistit, aby do té doby existovala dostatečná zařízení. To není pouze pro účely regulace a životního prostředí, ale také za účelem opětovného využití sekundárních baterií, zejména LFP, protože ty mají téměř 20–25 let životnosti, stejně jako drahých minerálů a materiálů obsažených v článcích, připravených k opětovnému použití.

Je zřejmé, že existují výzvy napříč každým sektorem odvětví, ale s jasnou regulací a politikou od vlády bychom měli mít prodaný základ pro provoz. Fotovoltaický sektor ukázal, jak odolný může být průmysl obnovitelných zdrojů a jak i při obrovských výzvách nacházíme způsob, jak se jimi proplout nebo obejít. Spoluprací všech zainteresovaných stran můžeme učinit odvětví energetických skladovacích systémů prosperujícím úspěchem na mnoho let dopředu a pomoci usnadnit rychlý a hladký přechod k nízkouhlíkové budoucnosti.

Jaké jsou některé klíčové technologické trendy, které podle vás ovlivní nasazení akumulace energie a) během roku 2022 a b) mezi nynějškem a rokem 2030?

Odpověď:

Během roku 2022

Termín Ukládání energie pokrývá řadu technologií včetně mechanického ukládání, elektrochemického ukládání a tak dále. Naším zaměřením jsou klíčové technologie ovlivňující elektrochemické ukládání, které souvisí s chemickým složením baterií, které byly komerčně nasazeny v roce 2022.

Tepelný managementbateriových článků je klíčové pro výkon a životnost jakéhokoli systému ESS. Kromě počtu cyklů a stáří baterií má největší vliv na výkon.

DC-spárovaný PV+ESS začne hrát důležitější roli, protože stávající výrobní zařízení se snaží optimalizovat výkon.  Fotovoltaika a BESS hrají důležitou roli v pokroku k nulovým emisím. Kombinace těchto dvou technologií byla prozkoumána a aplikována v mnoha projektech. Ale většina z nich je AC-spojená. DC-spojený systém může ušetřit CAPEX primárního zařízení (systém měniče/transformátor atd.), snížit fyzickou stopu, zlepšit účinnost přeměny a snížit omezování výroby fotovoltaiky ve scénáři vysokých poměrů DC/AC, což může mít komerční přínos. Tyto hybridní systémy učiní výstup fotovoltaiky kontrolovatelnějším a dispečovatelnějším, což zvýší hodnotu vyrobené elektřiny. Navíc systém ESS bude schopen absorbovat energii v levných časech, kdy by připojení bylo jinak nadbytečné, čímž lépe využije připojení k síti.

Systémy ukládání energie s delší dobou trváníbude také začít šířit v roce 2022. Rok 2021 byl jistě rokem nástupu užitkové fotovoltaiky ve Velké Británii. Scénáře, které vyhovují dlouhodobému skladování energie, zahrnují vyhlazování špiček, kapacitní trh; zlepšení míry využití sítě ke snížení přenosových nákladů; ulehčení špičkových požadavků na zatížení ke snížení investic do upgradu kapacity a nakonec snížení nákladů na elektřinu a uhlíkové intenzity. Trh volá po dlouhodobém skladování energie. Věříme, že rok 2022 odstartuje éru takové technologie.

Hybridní domácí bateriový energetický úložný systémbude hrát důležitou roli v revoluci zelené energie na úrovni domácností. Nákladově efektivní, bezpečný, hybridní rezidenční BESS, který kombinuje střešní fotovoltaiku, baterii a obousměrný plug-and-play měnič k vytvoření domácí mikrosítě. S rostoucími náklady na energii a technologií připravenou pomoci změnit situaci očekáváme rychlý rozvoj v této oblasti.

Mezi současností a rokem 2030

Několik faktorů ovlivní nasazení systémů pro ukládání energie mezi lety 2022 a 2030.

Vývoj nových technologií bateriových článků které lze uvést do komerčních aplikací, dále podpoří zavádění systémů skladování energie. V posledních měsících jsme zaznamenali obrovský skok v nákladech na suroviny lithia, což vede ke zvýšení cen systémů skladování energie. To nemusí být ekonomicky udržitelné. Očekáváme, že v příštím desetiletí bude mnoho inovací v oblasti vývoje průtokových baterií a baterií z kapalného do pevného stavu. Které technologie se stanou životaschopnými, bude záviset na nákladech na suroviny a na tom, jak rychle lze nové koncepty uvést na trh.

Se zvýšenou rychlostí nasazení systémů pro ukládání energie v bateriích od roku 2020,recyklace bateriíMusí se brát v úvahu v příštích letech při dosahování ‘Konce Života’. To je velmi důležité pro udržení udržitelného prostředí. Již existuje mnoho výzkumných institucí pracujících na výzkumu recyklace baterií. Zaměřují se na témata jako ‘Kaskádové využití’ a ‘Přímé rozebírání’. Systém ukládání energie by měl být navržen tak, aby usnadňoval recyklaci.

Struktura sítě elektrické energie také ovlivní nasazení systémů skladování energie. Na konci 80. let 19. století probíhal boj o dominanci elektrické sítě mezi systémy střídavého proudu a stejnosměrného proudu. Nyní víme, že systém střídavého proudu zvítězil a je základem elektrické sítě, dokonce i ve 21. století. Tato situace se však mění s vysokou penetrací elektronických systémů od minulého desetiletí. Můžeme vidět rychlý vývoj systémů stejnosměrného proudu od vysokého napětí (320 kV, 500 kV, 800 kV, 1100 kV) až po systémy stejnosměrné distribuce. Skladování energie bateriemi může následovat tuto změnu sítě v příštím desetiletí nebo tak.

Vodík. Toto je velmi aktuální téma týkající se vývoje budoucích systémů ukládání energie. Není pochyb o tom, že vodík bude hrát důležitou roli v oblasti ukládání energie. Ale během cesty vývoje vodíku budou stávající obnovitelné technologie také výrazně přispívat. Již existují některé experimentální projekty využívající fotovoltaiku + ESS k napájení elektrolýzy pro výrobu vodíku. ESS zaručí zelený/nepřerušovaný zdroj energie během výrobního procesu, což je skutečná „Čistá energie pro všechny“.

Kde mohou průmysl a jeho zákazníci najít největší příležitosti knižší náklady a maximalizovat hodnotu z řešení a služeb ukládání energie?

Odpověď:

Instalovat systémy s delší dobou trvání

Jedinou jistotou budoucích příjmových toků z ESS systémů je, že jsou nejisté! Energetické skladovací systémy musí být navrženy tak, aby byly budoucí-proof, aby se přizpůsobily měnícím se potřebám stále více dekarbonizované a volatilní sítě a tržním mechanismům, které podporují dodávku energie koncovým uživatelům. Co je pravda během pandemie, je to, že se objevily neočekávané příležitosti pro ziskový provoz systémů, protože volatilita cen energií byla ovlivněna nejen destrukcí poptávky, ale také omezením nabídky způsobeným nedostatkem plynu způsobeným geopolitickými událostmi a neobvyklými povětrnostními podmínkami. Následně je obnoven zájem o systémy s delší dobou trvání s více příjmy odvozenými z energetické kapacity.

Používejte technologii připravenou na budoucnost pro nejistou budoucnost

Jádrem hodnoty energetického skladování je jeho hodnota jako vyrovnávací technologie. Systém ESS může generovat příjmy jak při nabíjení, tak při vybíjení. Pohlédneme-li do budoucnosti, můžeme očekávat podobný vzorec událostí, který učinil ESS v posledních letech tak atraktivním? Odpověď je jednoznačně ano. Každé nové nasazení obnovitelné technologie v měřítku sítě vytváří další volatilitu nabídky jak lokálně, tak celostátně. K tomu může opět neočekávaně dojít k destrukci poptávky, protože rychlá globální reakce v podobě ekonomického uzavření během vznikající pandemie je nyní realitou. Jak se fosilní paliva, např. zemní plyn, stávají vzácnějšími, jejich náklady jako vyrovnávací palivo budou pouze narůstat, a proto použití ESS k vyrovnání elektrického systému se stane relativně atraktivnějším. Kromě toho nepředvídatelná povaha nových vzorců poptávky způsobených elektrifikací dopravy a tepla, řízená legislativou a agendou snižování emisí uhlíku, vytvoří neočekávané příležitosti pro ESS. Změna může být rychlá a systémy může být nutné přebudovat, aby mohly využít nové hodnotové toky. 

Snížení provozních nákladů zlepšením technologie vytápění, chlazení a přeměny energie systému.

Jako výrobce, Sungrow přemýšlel o budoucí odolnosti promyšleným způsobem. Náš nový kapalinou chlazený systém znamená, že bateriové články v systému pracují při jednotné a optimální teplotě, což zvyšuje jejich výkon a životnost. Jejich stav zdraví je zlepšen na delší dobu (ve srovnání s předchozí generací vzduchem chlazených systémů) a systémová efektivita zpětného cyklu je zlepšena použitím méně energie k udržení tepla nebo chladu. To snižuje náklady během životnosti systému a tím zvyšuje ziskovost, den za dnem. Navíc zahrnutí stejnosměrných měničů/optimalizátorů do infrastruktury systému znamená, že nové bateriové moduly mohou být začleněny do systému bez ovlivnění výkonem starších modulů. V podstatě to znamená, že energie systému může být během životnosti systému 'doplněna' bez nutnosti výměny celého kontejneru baterií, aby byly splněny smluvní závazky nebo se využily vznikající tržní příležitosti. Podobně, pokud tržní příležitosti nebo služby sítě upřednostňují delší doby trvání, další bateriové kontejnery mohou být připojeny k existujícím obousměrným měničům, aby se zvýšila celková energetická kapacita systému.

Maximalizujte hodnotu omezeného připojení k síti na pozemku.

ESS Místa s významnými síťovými připojeními jsou často omezena omezenou dostupností půdy. Protože obchodní příjmy vzrostly a delší systémy se staly populárnější, je vyžadováno více energie v původně určeném prostoru pro menší systém. Sungrow reagoval zvýšením energetické hustoty svých systémů bez kompromisů v bezpečnosti. Použitím technologie kapalinového chlazení s vodními systémy potlačení požáru můžeme zvýšit energetickou hustotu systému až o 30 %, snížit potřebný prostor k zastavení šíření rizika požáru. Protože kapalinově chlazené systémy jsou také integrovány v naší továrně, máme další výhodu snížení doby instalace, což snižuje riziko a náklady na práci pro developera a vyhýbá se potenciálním zpožděním způsobeným počasím.

Zvažte celosystémový přístup k designu

Sungrow se zaměřuje na nákup nejúčinnějších a nejbezpečnějších nákladově efektivních bateriových článků od řady partnerů a vyrábí vlastní bateriové moduly, což znamená, že může zvýšit účinnost systému tím, že na systém pohlíží jako na celek spíše než na jednotlivé komponenty. Také využívá úspěšně patentovanou vyzkoušenou technologii vytápění a chlazení vyvinutou pro větrné konvertory, aby zlepšila výkon systému. Důraz na celkovou účinnost zpětného cyklu systému vede k nižším provozním nákladům pro vlastníka systému.

Nové aplikace jako je vyrovnávání

Revoluce v nabíjení elektromobilů je tady a dochází k boji o lokality, které jsou dobře umístěny na silničních sítích nebo v prostorách zákazníků, ale také mají dostatečnou kapacitu sítě pro zvýšené energetické nároky rychlého nabíjení. Náklady na modernizaci sítě mohou být extrémně vysoké, ale použití systému ESS jako vyrovnávacího článku pro poptávku sítě by mohlo být efektivním způsobem, jak se vyhnout potřebě posílení.

Vzhledem k tomu, že potřeba řízení špičkové poptávky je sporadická, může být systém ESS k dispozici pro obchodování nebo služby sítě v jiných časech dne nebo noci. Takže nejenže by mohly být nižší náklady na instalaci nabíjecí infrastruktury, ale také návratnost kapitálových výdajů by mohla být mnohem rychlejší díky dalším vrstveným příjmům. Společnost Sungrow již nasadila systémy zákazníkům, kteří tuto metodu používají.

Jaké jsou nejdůležitější věci, které je třeba zvážit, když jde o investici do zařízení nebo projektů pro ukládání energie?

Odpověď:

Výběr správného dodavatele: Zkušenosti jsou klíčové

Na trhu s akumulací energie působí mnoho nových nezkušených dodavatelů, kteří poskytují zařízení. Zákazníci potřebují jistotu, že uzavírají smlouvu s důvěryhodným poskytovatelem, který má zkušenosti s překonáváním složitých výzev, které projekt ESS přináší. Zkušený poskytovatel jako Sungrow, s globálními nasazeními ESS o mnoha gigawatthodinách, může zákazníka v fázi návrhu poradit ohledně možných úskalí, se kterými se již setkal, a jak se jim vyhnout. Tím lze předejít nákladným chybám, jako je nedostatečné dimenzování topných a chladicích schopností ESS. Sungrow neustále zlepšuje provozuschopnost a účinnost svých systémů tím, že zapracovává znalosti z předchozích projektů do výzkumu a vývoje.

Snadná instalace

Existuje mnoho externích faktorů, které mohou ovlivnit ziskovost projektu ESS během fáze výstavby. Vzhledem k tomu, že baterie jsou zboží podléhající zkáze a mohou být ovlivněny počasím a zpožděním v dopravě, lze rizikový profil projektu a řízení kvality zlepšit použitím systému, který je plně integrovaný mimo místo, jako je Sungrow Liquid Cooled ESS. To znamená, že čas od příchodu systému na místo k zkouškám přijetí, schválení sítě a komerčnímu provozu může být zkrácen a další faktory mají menší příležitost zpozdit program. To také snižuje náklady na financování projektů, protože časové plány jsou výrazně zlepšeny.

Schopnost místní služby

Jednou z výzev ESS je podpora systémů nad rámec počáteční fáze instalace. Protože systémy mají pohyblivé části, které se mohou opotřebovat, zákazníci potřebují hledat poskytovatele se zkušenými týmy, které mohou rychle reagovat, ale také mají znalosti a odborné znalosti k řešení problémů a snížení prostojů systému. Zvýšená dostupnost znamená zvýšené příjmy, takže místní podpora je naprostou nutností. Sungrow najal specializovaný tým s hybridními dovednostmi, který nejen rozumí technickým aspektům samotných baterií, ale také může servisovat a řešit problémy s systémy přeměny energie, které jsou jádrem ESS. Náš místní tým služeb v zemi je podporován skladem náhradních dílů, což znamená, že reklamace záruky mohou být řešeny rychle.

Náklady na provoz systému

Efektivita je to hlavní. Jakákoli komerční analýza, která se zaměřuje pouze na počáteční náklady pomocí jednoduchého výpočtu £/MWh, přehlédne skutečnost, že efektivní, bezpečný a spolehlivý systém bude z dlouhodobého hlediska výnosnější. Společnost Sungrow pracovala na efektivitě svých systémů tím, že je posuzovala jako celek a ne po částech.

Všeslužba

Pro developery je lákavé míchat a kombinovat různé prvky systému a nakupovat různé systémové komponenty od různých výrobců pro krátkodobou výhodu v nákladech. Nicméně tím ztrácejí výhody mít jeden integrovaný tým s více dovednostmi k řešení problémů, jednu záruku pokrývající celý systém a jednu zodpovědnou protistranu. Sungrow podporuje zákazníky během celého procesu návrhu, dodávky, nasazení a provozu. Sungrow funguje jako dlouhodobý partner, který usiluje o opakování úspěchu, nikoli jen o instalaci a zapomnění.