Redaktionell fråga och svar - Nyckelbudskap för energilagringsmarknaden

Tillskrivet ANDY LYCETT, Landsansvarig för Storbritannien och Irland, Sungrow

Världens ledande leverantör av omriktare och energilagringssystem, Sungrow har redan etablerat en ledande position på den globala marknaden för batterilagringssystem (BESS). Andy Lycett är Sungrows landchef för Storbritannien och Irland och leder företagets PV-omriktare och BESS-team.

Energilagring har vuxit enormt som en industri under de senaste åren, och denna tillväxt förväntas allmänt att accelerera. Hur utvecklas och förändras energilagringsmarknaden när den växer?

Svar:

Fram till det senaste årtiondet användes energilagring huvudsakligen för att tillhandahålla kritisk infrastrukturstöd och reserv-UPS-kraft för företag och organisationer såsom sjukhus, statliga nav och datacenter, etc. Det var en nischspecialistmarknad som konkurrerade med eller kompletterade dieselaggregaten. Den situationen fortsatte tills för cirka 10 år sedan, när National Grid började genomföra studier och erbjöd incitament för nätjänster. Spridningen av intermittenta förnybara energikällor är den främsta drivkraften.

Senare installerade Storbritannien sitt första storskaliga batterilagring i Leighton Buzzard, vilket demonstrerar lämpligheten av litiumjonbatterier i denna tillämpning. Storbritannien accepterade sedan att vi inte bara kan använda batterier som backup, utan viktigare, de kan ge värde för nationella och lokala distributionsnät genom att agera som tillförsel eller efterfrågan för att ge nätstabilitet. Ytterligare forsknings- och utvecklingsprojekt förstärkte ytterligare ESS:ns position som en livskraftig teknik. Sedan dess har branschen utvecklats enormt.

Enligt Sungrow började den brittiska ESS-branschen verkligen accelerera när National Grid introducerade 200MW EFR-schemat några år senare, och det insågs då att det inte bara fanns möjligheter till uppskjuten uppgradering, utan också möjligheter till kompletterande tjänster. Batterilagring gjorde sedan att investerare kunde få snabbare avkastning, vanligtvis inom en 5-10 års tidsram. Fler och fler företag började utforska användningen av BESS för att fylla gapet mellan långsiktigt lagring, diesel och gas, men de flesta stora aktörer var fortfarande ganska tveksamma till tekniken på grund av höga CAPEX, upplevd risk och brist på finansiering för att få projekt att förverkligas.

När större aktörer började stödja BESS-projekt i Storbritannien genom att sätta fasta investeringar i verkliga projekt, accelererade det ytterligare förändringen. Allt fler investerare började utvärdera risken och belöningen, medan batteripriserna fortsatte att falla och försörjningskedjan mognade. De var redo att gripa den tidiga möjligheten att bygga storskaliga batterilagringssystem baserade på stabila finansiella modeller med FFR och TRIADs-betalningar som grund. Kraftbolagen följde snart efter och installerade stora BESS på några av sina egna platser, och därifrån rörde sig branschen snabbt framåt mot mer mogna nätincitament. Battericellpriserna fortsatte att falla och banker, institutionella finansiärer och kapitalinvesterare blev allt mer bekväma med batterilagring av energi.

Så, under de senaste 10 åren har branschen stått inför en mängd utmaningar. I början försökte man hitta intäktskällor inte bara från back-up-tjänster utan också som en nätleverantör, senare var det en fråga om staplad intäktsstabilitet och att skapa ett solid affärsärende genom att kombinera dessa olika biståndstjänster. Nyligen har utmaningen varit att använda rätt väg till marknadstjänst via leverantörer och aggregatorer för att visa investerare att BESS-teknologi verkligen är bankabel på lång sikt. Detta har biståtts av specialiserade batterioptimerare som använder sin expertis på marknader och modellering för att förutsäga rätta intäktsstrategier för ägare och operatörer.

Nu för tiden ligger fokus mer på tillförlitlighet och riskelement i sektorn, och det handlar om att använda den senaste iterationen av produkter för att tillgodose försäkringsbolagens behov för säker systemdrift. Branschen går också igenom helt nya utmaningar i form av försörjningskedjebristning, främst på grund av Covid-inducerad volatilitet, vilket leder till högre priser, längre ledtider och mindre säkerhet i försörjningen. Även om denna situation inte kommer att fortsätta för alltid, orsakar den och kommer att fortsätta att orsaka kortsiktiga besvär, troligtvis fram till slutet av 2022. Men Sungrow tror att när försörjningskedjan blir alltmer mogen, kommer konkurrensen att konsolideras, och huvudfokus för produktillverkare kommer att vara kontinuerliga systemförbättringar, till exempel för att bli alltmer tillförlitliga, säkra och mer ekonomiska.

Vilka är några av utmaningarna som industrin måste övervinna för att bli och förbli en nyckelkomponent i den globala övergången till lågkolenergikällor?

Svar:

Sungrow tror att alla delar av sektorn kommer att behöva vara involverade för att bli och förbli en nyckelpelare i energiövergången. Marknadsdeltagarna är dock mestadels företag och nätoperatörer, och i slutändan investerare, som är marknadsdrivna. Så som en del av vägen till global avkarbonisering kommer statliga regleringar över hela världen att spela en viktig roll. Detta kommer att vara en av de största utmaningarna, att uppmuntra reglerare att implementera en politik där det tidigare inte fanns någon, i ett försök att driva och stimulera marknaden i rätt riktning. Detta kommer sedan att skapa en solid grund för industrin att blomstra, som vi såg med PV. Till exempel introducerade National Grid en mängd olika stödtjänster för batterier som EFR FFR TRIADS Balancing Mechanism, etc., och den brittiska regleraren tog bort hinder som 50 MW-taket för nationell planering, den dubbla laddningen och avgifterna som inbäddade generatorer, etc.

För Sungrow, som en utrustningstillverkare och leverantör av energilagringssystem, är fokus på utvecklingen av mer effektiva PCS, Control och BMS för ännu robustare och effektivare tekniska lösningar, som är skalbar för att möjliggöra snabb utplacering, samtidigt som de är mer konkurrenskraftiga än den föregående generationen.

För EPC-partner är deras utmaning att förstå de kommande produkterna på marknaden och hur man bäst kan utnyttja dem inom ramarna för planering, nät, byggkostnader etc. De kommer också att se till tillverkarna för ökad kostnadseffektivitet. EPC- och utvecklingspartners måste också göra rätt val när de väljer en tillverkare att arbeta med. De behöver hitta en pålitlig partner som kan erbjuda en långsiktig relation. Sungrow har ett 25-årigt track record av att tillhandahålla system och service, har verkat i Storbritannien sedan 2014, och arbetar med ledande blåskjortutvecklare och EPC-företag för att leverera några rekordbrytande system, såsom det framstående 100MW/100MWh ESS i Minety i Wiltshire.

Uppenbarligen kommer andra organisationer i sektorn också att ha sina egna utmaningar, såsom elkraftverks- och elproduktionsföretag. Deras huvudsakliga utmaning kommer att vara hur de balanserar sina affärsintressen med kunder och nätet. Aggregatorer kommer att behöva använda allt mer komplexa algoritmer för att optimera inkomstflöden. Systemleverantörer för kontrollsystem kommer att behöva minimera fördröjning och öka tillförlitligheten hos lösningarna. Försäkringsgivare, jurister och finansiärer kommer att behöva anpassa projekt och kontrakt till en alltmer ökande riskprofil för att matcha de förbättrade flexibiliteterna hos cellerna. När det gäller battericellsleverantörer är deras utmaning att utveckla mer innovativa battericeller för att anpassa sig till alltmer krävande nätjänster och arbitrageprestandakrav.

Eftersom fler energilagringssystem installeras kommer återvinningsservice så småningom att bli en nyckel del av systemets livscykel. Kort sagt, branschen kommer att behöva fler återvinningsanläggningar. Den nuvarande återvinningskapaciteten är sorgligt otillräcklig för vad som kommer, så detta är ytterligare ett hinder som branschen står inför. Men detta är inte ett oöverstigligt problem, och över tiden kommer kapaciteten att sättas på plats när marknaden växer. Vi är fortfarande i de tidiga stadierna. Vid 2025-2027 kommer de tidiga batterilagringsplatserna att nå sitt 10-års slutliv, och branschen behöver säkerställa att det finns tillräckliga anläggningar då. Detta är inte bara för reglerings- och miljöändamål, utan också för att återanvända sekundära batterier, särskilt LFP eftersom dessa har nästan 20-25 års livslängd, samt ädelmetaller och material i cellerna, redo att återanvändas igen.

Det är klart att det finns utmaningar inom varje sektor av industrin, men med några tydliga regleringar och policyer från regeringen borde vi ha en solid grund att operera på. PV-sektorn har visat hur motståndskraftig förnybar energisektorn kan vara, och hur vi även när det finns stora utmaningar hittar ett sätt att navigera genom eller runt dem. Genom att alla intressenter arbetar tillsammans kan vi göra ESS-industrin till en blomstrande framgång i många år framöver och hjälpa till att underlätta en snabb och smidig övergång till en lågkol framtid.

Vilka är några av de viktiga tekniktrender som du tror kommer att forma energilagringsutbyggnaden a) under 2022 och b) mellan nu och 2030?

Svar:

Under 2022

Termen energilagring omfattar en rad teknologier inklusive mekanisk lagring, elektrokemisk lagring och så vidare. Vårt fokus är på nyckeltekniker som påverkar elektrokemisk lagring, vilket är relevant för batterikemier som kommersiellt används 2022.

Termisk hantering av battericeller är av avgörande betydelse för prestandan och livslängden hos alla ESS-system. Med undantag för antalet driftscykler och åldern på batterierna har det största inverkan på prestandan.

DC-kopplad PV+ESSkommer att börja spela en viktigare roll när befintliga generationstillgångar vill optimera prestanda. Solceller och batterilagringssystem spelar en viktig roll i framstegen mot netto-noll. Kombinationen av dessa två teknologier har utforskats och tillämpats i många projekt, men de flesta är AC-kopplade. DC-kopplade system kan spara CAPEX för primär utrustning (omvandlarsystem/transformator, etc.), minska det fysiska utrymmet, förbättra konverteringseffektiviteten och minska PV-produktionsbegränsningar i scenarier med höga DC/AC-förhållanden, vilket kan ge kommersiella fördelar. Dessa hybridsystem kommer att göra PV-utdata mer kontrollerbara och styrbara, vilket ökar värdet på den genererade elen. Dessutom kommer ESS-systemet att kunna absorbera energi när det är billigt, när anslutningen annars skulle vara överflödig, och därmed utnyttja elnätsanslutningstillgången fullt ut.

Energilagringssystem med längre varaktighet kommer också att börja sprida sig under 2022. 2021 var definitivt året då storskalig solcellsenergi (PV) kom till Storbritannien. De scenarier som passar för långvarig energilagring inkluderar toppskärning, kapacitetsmarknad; förbättring av nätutnyttjandegraden för att minska överföringskostnader; mildrande av toppbelastningskrav för att minska investeringar i kapacitetsuppgradering, och slutligen minska elkostnader och koldioxidintensitet. Marknaden ropar efter långsiktig energilagring. Vi tror att 2022 kommer att inleda eran för sådan teknologi.

Hybrid Bostads-BESS kommer att spela en viktig roll i den gröna energi-produktions-/förbrukningsrevolutionen på hushållsnivå. Kostnadseffektiva, säkra, hybrida bostads-BESS som kombinerar takets PV, batteri och en dubbelriktad plug-and-play-omvandlare för att uppnå ett hemmikronät. Med stigande energikostnader som biter och teknik redo att hjälpa till att göra förändringen, förväntar vi oss snabb tillämpning i detta område.

Mellan nu och 2030

Det finns flera faktorer som kommer att påverka utplaceringen av energilagringssystem mellan 2022 och 2030.

Utvecklingen av nya battericellteknologier som kan sättas i kommersiella applikationer kommer att ytterligare driva fram spridningen av energilagringssystem. Under de senaste månaderna har vi sett ett enormt hopp i råvarukostnaderna för litium, vilket leder till en prishöjning på energilagringssystem. Detta kanske inte är ekonomiskt hållbart. Vi förväntar oss att under nästa decennium kommer det att finnas mycket innovation inom flödesbatterier och utvecklingen av flytande till fasta tillståndsbatterier. Vilka teknologier som blir genomförbara kommer att bero på råvarukostnaderna och hur snabbt nya koncept kan tas till marknaden.

Med den ökade hastigheten för utplacering av batterilagringssystem sedan 2020, batteriåtervinningmåste tas i beaktande under de närmaste åren när man uppnår ‘Slutet av livet’. Detta är mycket viktigt för att upprätthålla en hållbar miljö. Det finns redan många forskningsinstitutioner som arbetar med forskning om batteriåtervinning. De fokuserar på teman såsom ‘Kaskadanvändning’ och ‘Direkt demontering’. Energilagringssystemet bör utformas för att underlätta återvinning.

Nätverksstrukturen kommer också att påverka utplaceringen av energilagringssystem. I slutet av 1880-talet fanns en kamp om dominans av elnätet mellan AC-system och DC-system. Vi vet nu att AC-systemet vann och nu är grunden för elnätet, även i 2000-talet. Men denna situation förändras, med den höga penetrationen av kraft-elektroniska system sedan förra decenniet. Vi kan se den snabba utvecklingen av DC-kraftsystem från högspänning (320kV, 500kV, 800kV, 1100kV) till DC-distributionssystem. Batterilagring av energi kan följa denna förändring av nätet under nästa decennium eller så.

Vätgas. Detta är ett mycket aktuellt ämne när det gäller utvecklingen av framtida energilagringssystem. Det råder ingen tvekan om att vätgas kommer att spela en viktig roll inom energilagringsdomänen. Men under resan med vätgasutveckling kommer befintliga förnybara teknologier också att bidra i stor utsträckning. Det finns redan några experimentella projekt som använder PV + ESS för att tillhandahålla el till elektrolys för vätgasproduktion. ESS kommer att garantera en grön/avbrottsfri strömförsörjning under produktionsprocessen, vilket är den verkliga 'Rena elen för alla'.

Var kan industrin och dess kunder hitta de största möjligheterna att lägre kostnaderochmaximera värde från energilagringslösningar och tjänster?

Svar:

Installera system med längre varaktighet

Den enda säkerheten med framtida intäktsströmmar från ESS-system är att de är osäkra! Energilagringssystem måste vara utformade för att vara framtidssäkra för att anpassa sig till de föränderliga behoven hos ett allt mer dekarboniserat och volatilt elnät och de marknadsmekanismer som stöder leverans av el till slutanvändare. Det som är sant under pandemin är att oväntade möjligheter för lönsam drift av system har uppstått när volatiliteten i elpriserna har påverkats inte bara av efterfrågeförstöring utan också av utbudsbegränsningar orsakade av gasbrist på grund av geopolitiska händelser och osäsongsbunden väderlek. Följaktligen finns ett förnyat intresse för längre varaktighetssystem med mer intäkter härrörande från energikapacitet.

Använd framtidssäker teknologi för en osäker framtid

I hjärtat av energilagringens värde ligger dess värde som en balanserande teknik. Ett ESS-system kan generera intäkter både vid laddning och urladdning. Ser vi mot framtiden, kan vi förvänta oss ett liknande mönster av händelser som har gjort ESS så attraktivt under de senaste åren? Svaret är ett rungande ja. Varje ny nätstorskalig utplacering av en förnybar teknik skapar ytterligare volatilitet i tillgången både lokalt och nationellt. Dessutom kan efterfrågandeförstöring återigen ske oväntat som en snabb global respons i form av en ekonomisk nedstängning under en uppkommande pandemi som nu är en realitet. Eftersom fossila bränslen, t.ex. naturgas, blir mer sällsynta kommer deras kostnad som ett balanseringsbränsle bara att öka, så att använda ESS för att balansera elsystemet kommer att bli jämförelsevis mer attraktivt. Dessutom kommer den oförutsägbara naturen av nya efterfrågemönster orsakade av elektrifieringen av transport och värme, driven av lagstiftning och koldioxidminskningen, att skapa oväntade möjligheter för ESS. Förändring kan vara snabb och system kan behöva omprövas för att dra nytta av nya värdeflöden. 

Minska driftskostnaderna genom att förbättra systemets värmeteknik, kylning och kraftomvandlingsteknik.

Som tillverkare har Sungrow tänkt på framtidssäkring på ett genomtänkt sätt. Vårt nya vätskekylda system innebär att battericellerna inom systemet arbetar vid en enhetlig och optimal temperatur, vilket ökar deras prestanda och livslängd. Deras tillstånd av hälsa förbättras längre (jämfört med tidigare generationers luftkylda system) och systemets rundresa effektivitet förbättras genom att använda mindre energi för att hålla varmt eller svalt. Detta minskar kostnaderna under systemets livstid och i sin tur ökar lönsamheten, dag ut och dag in. Dessutom innebär inkluderingen av DC:DC-omvandlare/optimerare inom systeminfrastrukturen att nya batterimoduler kan införlivas i systemet utan att påverkas av äldre modulers prestanda. I huvudsak innebär detta att systemets energi kan 'påfyllas' under systemets livstid utan att ersätta hela batterikontainern för att uppfylla kontraktsmässiga skyldigheter eller framväxande marknadsmöjligheter. På samma sätt, om marknadsmöjligheter eller nätjänster gynnar längre varaktigheter, kan ytterligare batterikontainrar kopplas till befintliga dubbelriktade omvandlare för att öka systemets totala energikapacitet.

Maximera värdet av en markbegränsad nätanslutning

ESS-platser med omfattande nätanslutningar begränsas ofta av begränsat tillgängligt markutrymme. Eftersom handelsintäkterna har ökat och system med längre varaktighet blir populärare, krävs mer energi i ett utrymme som ursprungligen var avsett för ett mindre system. Sungrow har svarat genom att öka energitätheten i sina system utan att äventyra säkerheten. Genom att använda vätskekylningsteknik med vattenbaserade brandsläckningssystem kan vi öka systemets energitäthet med upp till 30 %, vilket minskar utrymmet som behövs för att stoppa brandriskspridningen. Eftersom de vätskekylda systemen också är integrerade i vår fabrik har vi den extra fördelen att minska installationstiden, vilket reducerar risker och arbetskostnader för utvecklaren och undviker potentiella förseningar på grund av väder.

Överväg ett helsystemsperspektiv för design

Sungrow fokuserar på att förvärva de mest effektiva och säkra kostnadseffektiva battericeller från ett urval av partners och tillverkar sina egna batterimoduler, vilket innebär att det kan öka systemets effektivitet genom att tänka på systemet som en helhet snarare än som enskilda komponenter. Det använder också framgångsrikt patenterad beprövad uppvärmnings- och kylteknik utvecklad för vindomvandlare för att förbättra systemets prestanda. Fokus på hela systemets round-trip effektivitet resulterar i lägre driftskostnader för systemägaren.

Nya applikationer som buffring

EV-laddningsrevolutionen är här och det finns en kamp om platser som är välbelägna på vägnätet eller kundfastigheter men också har tillräcklig nätkapacitet för de ökade effektkraven med snabbladdning. Nätuppgraderingskostnader kan vara extremt förhindrande, men att använda ett ESS-system för att buffra nätkravet kan vara ett effektivt sätt att undvika behovet av förstärkning.

Eftersom behovet av att hantera toppefterfrågan är sporadiskt, kunde ESS-systemet göras tillgängligt för handel eller nätjänster vid andra tider på dygnet. Så inte bara kunde det finnas lägre kostnader för att installera laddningsinfrastruktur, utan även återbetalningen på kapitalutgifterna kunde vara mycket snabbare på grund av andra staplade intäkter. Sungrow har redan distribuerat system till kunder som tar detta tillvägagångssätt.

Vilka är de viktigaste sakerna att tänka på när det gäller att göra en investering i energilagringutrustning eller projekt?

Svar:

Välja rätt leverantör: Erfarenhet är avgörande

Det finns många nya oerfarna aktörer som tillhandahåller utrustning till energilagringsmarknaden. Kunder behöver ha säkerheten att de kontrakterar med en pålitlig leverantör som har erfarenhet av att övervinna de komplexa utmaningar som ett ESS-projekt innebär. En erfaren leverantör som Sungrow med globala ESS-distributioner på flera gigawattimmar kan råda kunden i designfasen om potentiella fallgropar som har uppstått tidigare och hur man undviker dem. Dyra misstag, som att underspecifiera värme- och kylförmågan hos ESS, kan därmed undvikas. Sungrow förbättrar ständigt driftsäkerheten och effektiviteten hos sina system genom att integrera kunskap från tidigare projekt i forsknings- och utvecklingsprocessen.

Enkel installation

Det finns många externa faktorer som kan påverka lönsamheten för ett ESS-projekt under byggskedet. Eftersom batterier är förgängliga varor och kan påverkas av väder och förseningar i frakt, kan ett projekts riskprofil och kvalitetshantering förbättras genom att använda ett system som är helt integrerat off-site, såsom Sungrows flytande kylda ESS. Detta innebär att tiden från systemets ankomst till platsacceptansprov, nätgodkännande och kommersiell drift kan förkortas och andra faktorer har mindre möjlighet att fördröja programmet. Detta minskar också finansieringskostnaderna för projekt eftersom tidsplanerna avsevärt förbättras.

Lokal serviceförmåga

En av utmaningarna med ESS har varit att stödja systemen bortom den första installationsfasen. Eftersom system har rörliga delar som kan slitas ut, måste kunder leta efter leverantörer som har erfarna team som kan svara snabbt men också har kunskap och expertis för att lösa problem och minska systemdriftstopp. Ökad tillgänglighet betyder ökade intäkter, så lokal support är ett absolut måste. Sungrow har rekryterat ett dedikerat team med hybridkunskaper som inte bara förstår batteriernas tekniska aspekter utan också kan serva och lösa problem med kraftomvandlingssystemen som är arbetshästarna i ESS. Vårt lokala service team i landet stöds av ett lager med reservdelar vilket innebär att garantianspråk kan hanteras snabbt.

Systemdriftskostnader

Effektivitet är nyckeln. Varje kommersiell analys som fokuserar på initiala kostnader endast med en enkel £/MWh-beräkning kommer att förbise det faktum att ett effektivt, säkert, pålitligt system kommer att vara mer lönsamt på lång sikt. Sungrow har arbetat med effektiviteten i sina system genom att betrakta systemet som en helhet och inte i bitar.

Allt-i-ett-lösning

Det är frestande för utvecklare att blanda och matcha olika delar av systemet och införskaffa olika systemkomponenter från olika tillverkare för en kortvarig kostnadsfördel. Genom att göra detta förlorar de dock fördelarna med att ha ett integrerat multikunnigt team för att lösa problemen, en garanti som täcker hela systemet och en ansvarig motpart. Sungrow stöder kunder genom hela design-, leverans-, utrullnings- och driftsprocessen. Sungrow agerar som en långsiktig partner som söker att upprepa framgång snarare än bara installera och glömma.