BESS{0}}quy mô lớn: Định cỡ, kết nối lưới, chi phí và doanh thu

Nhìn từ bên ngoài, một-hệ thống lưu trữ năng lượng pin (BESS) quy mô lớn trông gần như nhàm chán: những dãy container, một trạm biến áp, một sân có hàng rào. Tuy nhiên, liệu sân đó kiếm được tiền trong mười lăm năm tiếp theo hay trở thành một nơi có trách nhiệm di chuyển chậm-thường được quyết định rất lâu trước khi bất kỳ container nào đến địa điểm - trong các quyết định về kích thước, ứng dụng kết nối và bản in nhỏ của giấy bảo hành.

Hầu hết phần giới thiệu về bộ nhớ quy mô tiện ích-đều dừng ở việc liệt kê các thành phần. Điều đó sẽ ổn trong lần đọc đầu tiên và không giúp ích nhiều khi bạn đang xem xét một nghiên cứu khả thi đang cố gắng quyết định giữa hệ thống hai{2}}giờ và bốn- giờ hoặc thắc mắc tại sao một ứng dụng kết nối lại phải xếp hàng chờ suốt hai năm. Hướng dẫn này được viết cho tình huống thứ hai đó: BESS-quy mô lớn thực sự là gì, quy mô và thời gian định hình lại trường hợp kinh doanh như thế nào, kết nối lưới thực sự liên quan đến điều gì, tiền đi đâu và tiền quay về từ đâu, cũng như những sai lầm xuất hiện lặp đi lặp lại trong các dự án hoạt động kém.

BESS quy mô lớn{0}}thực sự là gì?

BESS{0}}quy mô lớn là hệ thống lưu trữ pin được xây dựng trên lưới hoặcquy mô tiện ích- thường được định mức bằng megawatt (MW) công suất và megawatt{1}}giờ (MWh) năng lượng - và được kết nối ở phía mạng hoặc bên cạnh một máy phát điện lớn hoặc tải công nghiệp, thay vì nằm sau đồng hồ đo của một tòa nhà.

Điều tách biệt nó khỏi một hệ thống thương mại nhỏ hơn không chỉ là kích thước. BESS-quy mô lớn được coi là tài sản lưới có thể điều phối được: thứ gì đó dự kiến ​​sẽ phản hồi các tín hiệu giá,-hướng dẫn của nhà điều hành lưới hoặc hồ sơ thế hệ và tiếp tục hoạt động theo tiêu chuẩn đã hợp đồng trong một thập kỷ trở lên.

Các điểm kết nối điển hình bao gồm:

• Trạm biến áp truyền tải hoặc phân phối, như một tài sản lưu trữ độc lập
• Trang trại năng lượng mặt trời, chia sẻ cùng một điểm kết nối trong cấu hình được ghép nối-cùng vị trí hoặc DC{1}}
• Trang trại gió, điều chỉnh sản lượng và chuyển năng lượng sang-số giờ có giá trị cao hơn
• Một khu công nghiệp hoặc khu năng lượng lớn, quản lý chi phí nhu cầu và độ tin cậy

Các ứng dụng tiếp theo từ điểm kết nối: chênh lệch năng lượng, đáp ứng tần số và các dịch vụ ổn định lưới điện- khác, cung cấp công suất, tăng cường năng lượng tái tạo, giảm cắt giảm, giảm tắc nghẽn và nguồn điện dự phòng cho các phụ tải quan trọng.

Bên trong hệ thống: Các thành phần cốt lõi của tiện ích-Bộ lưu trữ quy mô

Logic vận hành rất đơn giản: hệ thống sạc khi nguồn điện dồi dào hoặc rẻ và xả khi nguồn điện khan hiếm hoặc đắt tiền. Điều khiến điều này trở nên phức tạp trên quy mô lớn là hệ thống thường cân bằng nhiều tín hiệu cùng một lúc - dự báo giá bán buôn, giá thị trường phụ trợ, hướng dẫn điều động của nhà điều hành lưới điện-, nghĩa vụ hợp đồng cũng như trạng thái tính phí và giới hạn suy giảm của chính hệ thống. Pin xả không đúng lúc không chỉ bỏ lỡ cơ hội kiếm tiền; nó có thể không còn đủ năng lượng để đáp ứng nghĩa vụ công suất một giờ sau đó.

cáctám thành phần cốt lõiđiều khiến điều này có thể thực hiện được không phải là các lựa chọn thiết kế độc lập - mỗi lựa chọn này ràng buộc những lựa chọn khác:

Ứng dụng có tỷ lệ C-cao sẽ hạn chế loại thiết kế hóa học và làm mát nào sẽ hoạt động. Các yêu cầu về mã lưới-ràng buộc PCS. Các yêu cầu về mã lửa-hạn chế bố cục địa điểm, từ đó hạn chế mức công suất thực sự phù hợp trên diện tích đất sẵn có. Thiết kế một thành phần tách biệt và những thành phần khác có xu hướng đẩy lùi.

MW so với MWh: Tại sao Thời lượng quyết định hầu hết mọi thứ

Đây là điểm gây nhầm lẫn phổ biến nhất trong-các cuộc trò chuyện ở giai đoạn đầu về kích thước bộ nhớ - và điểm gây ra hậu quả tài chính lớn nhất.

MWlà năng lượng: hệ thống có thể cung cấp bao nhiêu điện tại một thời điểm nhất định.MWhlà năng lượng: tổng cộng nó có thể cung cấp bao nhiêu trước khi cần sạc lại. Chia năng lượng cho sức mạnh và bạn sẽ có được thời lượng. Hệ thống 100 MW / 400 MWh là hệ thống bốn{4}}giờ - nó có thể duy trì công suất 100 MW trong khoảng bốn giờ trước khi hết điện. Một hệ thống 100 MW / 200 MWh có công suất tức thời giống hệt nhau và độ bền chỉ bằng một nửa.

Hiệu suất-khứ hồi, tải phụ và giới hạn độ sâu--phóng điện có nghĩa là thời lượng sử dụng thực tế thấp hơn một chút so với số học trên bảng tên. Các mô hình tài chính nên được xây dựng dựa trên năng lượng có thể sử dụng được chứ không phải năng lực trên bảng tên.

Hai điều tiếp theo từ điều này. Thời lượng phải được đưa ra từ phân tích doanh thu chứ không phải ngược lại với hệ thống - bốn{2}} giờ có ý nghĩa khi thị trường năng lực địa phương yêu cầu bốn giờ để kiếm được tín dụng đầy đủ và được xây dựng quá mức và kiếm được dưới mức-trong một thị trường chỉ có đáp ứng tần số nhanh mới thực sự có tính thanh khoản.

Thứ hai là yêu cầu về thời lượng thay đổi. Khi mức độ thâm nhập bộ nhớ trên một hệ thống nhất định tăng lên, tín dụng dung lượng gia tăng mà pin kiếm được trong cùng thời lượng có xu hướng thu hẹp - theo mẫuNghiên cứu về tương lai lưu trữ của NRELvà nghiên cứu về mức độ đầy đủ tài nguyên-có liên quan đã được theo dõi khi hoạt động triển khai bộ nhớ mở rộng trên khắp các thị trường Hoa Kỳ, với-các hệ thống có thời lượng dài hơn thường giữ được nhiều giá trị dung lượng hơn khi mức độ thâm nhập tăng lên. Nếu mô hình của dự án dựa vào doanh thu công suất thì cần phải-kiểm tra kỹ xem điều gì sẽ xảy ra nếu thời hạn đủ điều kiện kéo dài trong suốt thời gian hoạt động của nội dung và liệu việc tăng cường có thể thu hẹp khoảng cách đó mà không cần xây dựng lại toàn bộ hay không.

Chọn hóa chất pin cho lưới điện-Dự án quy mô

Hầu hết các thiết bị lưu trữ quy mô-tiện ích ngày nay đều sử dụng lithium sắt photphat (LFP), với niken-mangan-coban (NMC) và ngày càng nhiều các hóa chất ion natri-cũng có mặt trên thị trường. Bạn nên đưa ra lựa chọn có chủ ý thay vì mặc định.

Đối với hầu hết các dự án cố định đạp xe một hoặc hai lần một ngày mà không bị hạn chế nghiêm trọng về đất đai, LFP là lựa chọn phổ biến - phần lớn là do đặc tính nhiệt và vòng đời của nó. NMC vẫn giành được vị trí của mìnhhệ thống containernơi mỗi mét vuông sân thực sự khan hiếm.

Tuy nhiên, hóa học không phải là câu hỏi quan trọng nhất. Những gì bảo hành thực sự đảm bảo là. Hai hệ thống có thông số kỹ thuật trên bảng tên giống hệt nhau có thể có công suất cuối--được đảm bảo rất khác nhau, giới hạn chu kỳ khác nhau và các điều kiện khác nhau làm mất hiệu lực phạm vi phủ sóng. Đọc từng dòng tài liệu bảo hành trước khi so sánh giá tiêu đề.

Kết nối lưới: Giai đoạn được hầu hết các dự án đánh giá thấp

Nhiều dự án BESS quy mô-lớn hơn bị trì hoãn hoặc bị bỏ dở do kết nối với nhau hơn là do bất kỳ việc gì liên quan đến pin.

Tùy thuộc vào quyền tài phán và điện áp kết nối, nhà điều hành tiện ích hoặc hệ thống thường sẽ yêu cầu một số kết hợp sau:

• Các nghiên cứu về luồng tải và trạng thái ổn định- - có thể lưu trữ hoạt động tiêm và rút tiền vào thời điểm này không?
• Các nghiên cứu-ngắn mạch - liệu việc bổ sung có đẩy mức lỗi vượt quá mức xếp hạng của thiết bị hiện có không?
• Phối hợp bảo vệ - liệu các chương trình bảo vệ hiện tại có còn hoạt động chính xác không?
• Phân tích chất lượng sóng hài và điện năng-vì các tài nguyên dựa trên biến tần- đưa ra các sóng hài cần duy trì trong giới hạn
• Nghiên cứu động và ổn định, thường được yêu cầu ở điện áp cao hơn và công suất lớn hơn
• Công suất phản kháng và-tuân thủ mã lưới, bao gồm cả việc truyền điện áp-và khả năng phản kháng

Bất kỳ nghiên cứu nào trong số này đều có thể kích hoạt yêu cầu nâng cấp mạng- và chi phí đó thường rơi vào tay nhà phát triển - đôi khi làm thay đổi đáng kể tính kinh tế của dự án giữa nghiên cứu khả thi ban đầu và kết thúc tài chính.

Các mốc thời gian rất khác nhau tùy theo thị trường và đáng để coi sự khác biệt đó là đầu vào của kế hoạch thay vì suy nghĩ lại.Nghiên cứu kết nốiở cấp độ phân phối đôi khi có thể rõ ràng trong nhiều tháng; trên các mạng truyền dẫn bị tắc nghẽn, bức tranh trông rất khác. Phòng thí nghiệm quốc gia Lawrence Berkeleyxếp hàngViệc theo dõi hàng đợi kết nối của Hoa Kỳ đã phát hiện ra rằng thời gian trung bình từ khi yêu cầu kết nối đến vận hành thương mại hiện đã kéo dài hơn 5 năm đối với nhiều dự án sắp hoàn thành, và cuối cùng chỉ có một số ít dự án phải xếp hàng được xây dựng. Một trang web có triển vọng doanh thu tầm thường và kết nối nhanh, không tốn kém thường đánh bại một trang web có tiềm năng doanh thu tuyệt vời và phải đợi 5{3}} năm sau đó.

Ba điều giúp sớm quản lý rủi ro đó: kiểm tra hàng đợi đã xuất bản và trạng thái xử lý cho mạng mục tiêu trước khi cam kết với một trang web; xem nơi lưu trữ đã được kết nối ở gần đó, vì phân khúc đã-được hấp thụ có thể có ít khoảng trống hơn hoặc có thể đã có những nâng cấp cần thiết; và định giá rủi ro nâng cấp một cách rõ ràng, mang tính dự phòng để tăng cường thay vì giả định trường hợp tốt nhất.

Chi phí thực sự của BESS quy mô-lớn là bao nhiêu

Bản thân pin là chi tiết đơn hàng lớn nhất nhưng thường nằm dưới tổng chi tiết. Một thực tếphân tích chi phícó bốn lớp:

Thiết bị- mô-đun pin, giá đỡ hoặc thùng chứa, PCS, máy biến áp, thiết bị chuyển mạch trung thế-điện áp, hệ thống cáp, HVAC hoặc làm mát bằng chất lỏng, phát hiện và ngăn chặn cháy, phần cứng EMS và SCADA, đo sáng, nguồn phụ trợ và bảo mật địa điểm.

Cân bằng nhà máy và xây dựng- thu hồi hoặc cho thuê đất, công trình dân dụng, nền móng, hệ thống thoát nước, đường vào, hàng rào, đào rãnh cáp cũng như phạm vi kỹ thuật và lắp đặt của nhà thầu EPC.

Kết nối lưới và chi phí mềm- phí ứng dụng kết nối, nghiên cứu mạng, mọi yêu cầu tăng cường, cấp phép, đánh giá môi trường, pháp lý, bảo hiểm, chi phí tài chính cũng như thử nghiệm vận hành và tuân thủ.

Chi phí trọn đời- hoạt động và bảo trì, thỏa thuận bảo hành và dịch vụ, gia hạn bảo hiểm, phụ tùng thay thế, cấp phép phần mềm, phí tham gia thị trường và tăng cường: bổ sung công suất sau này để bù đắp cho sự suy thoái.

Thời lượng thay đổi số lượng nhiều nhất, vì công suất năng lượng chia tỷ lệ thành phần chi phí lớn nhất gần như tuyến tính -, tăng từ hai giờ lên bốn giờ không tăng gấp đôi tổng chi phí dự án nhưng nó làm thay đổi đáng kể. Gia cố mạng là mục hàng có-khác biệt lớn nhất trong toàn bộ mô hình: một dự án cần mở rộng trạm biến áp, về mặt tài chính, là một dự án khác. Điều kiện địa điểm, mã lưới và các yêu cầu an toàn cũng như chiến lược tăng cường được chọn trước đều bổ sung hoặc tiết kiệm tiền theo những cách hiếm khi xuất hiện trong báo giá thiết bị ban đầu.

Một sai lầm phổ biến là chỉ so sánh báo giá của nhà cung cấp trên cơ sở USD/kWh. Hai báo giá có cùng mức giá $/kWh có thể hàm ý tổng chi phí dự án rất khác nhau khi ranh giới phạm vi, điều khoản bảo hành và hệ thống phụ trợ bắt buộc được so sánh thực sự theo từng dòng.

Cách tiện ích-mở rộng quy mô dự án BESS kiếm tiền

Doanh thu cho một-BESS quy mô lớn thường đến từ một số kết hợp giữa kinh doanh chênh lệch giá năng lượng, dịch vụ phụ trợ, thanh toán công suất, giảm cắt giảm và củng cố năng lượng tái tạo, giảm tắc nghẽn hoặc trì hoãn mạng lưới và các thỏa thuận thu phí theo hợp đồng.

Việc kết hợp một số - doanh thu này - thực sự là cách mà hầu hết các dự án thương mại đạt được lợi nhuận khả thi. Nó cũng thường được mô hình hóa quá lạc quan vì ba lý do. Trạng thái sạc pin cho mục đích dự trữ không được tự do giao dịch chênh lệch giá với cùng công suất đó vào cùng một thời điểm, do đó, không thể đơn giản tổng hợp mức tối đa về mặt lý thuyết từ các thị trường khác nhau. Việc xếp chồng linh hoạt làm tăng thông lượng, làm tăng tốc độ xuống cấp và có thể vi phạm giới hạn chu kỳ được ghi trong bảo hành. Và các thị trường phụ trợ có quy mô nhỏ so với thị trường năng lượng - khi có nhiều kho lưu trữ hơn, giá ở các thị trường hẹp hơn đó giảm xuống, một mô hình đã thấy rõ ở một số thị trường lưu trữ ban đầu khi việc triển khai mở rộng quy mô.

Cách tiếp cận đáng tin cậy hơn là lập mô hình doanh thu bằng mô phỏng điều phối tôn trọng trạng thái tính phí, giới hạn chu kỳ và quy tắc đủ điều kiện thị trường - chứ không phải bằng cách cộng các mức trung bình thị trường riêng biệt và hy vọng các hạn chế sẽ tự giải quyết.

Điều gì thực sự thúc đẩy lợi nhuận mạnh mẽ

Theo thứ tự đòn bẩy, đây là những biến số quyết định liệu lợi nhuận của dự án có giữ được hay không:

Giá thực hiện chênh lệch.Khoảng cách giữa giá sạc và giá xả, sau{0}}hiệu quả của chuyến đi khứ hồi, là động cơ mang lại doanh thu cho người bán. Kiểm tra nó dựa trên dữ liệu giá lịch sử của nút cụ thể, không phải mức trung bình quốc gia.

Tổng chi phí lắp đặt, bao gồm cả kết nối.Đường gia cố-mạng là nơi các mô hình thường xuyên bị đứt nhất, như đã đề cập ở trên.

Sẵn có.Doanh thu tập trung vào một số ít giờ có giá trị-cao, do đó, việc ngoại tuyến trong thời gian đó tốn kém quá mức -, điều này làm ảnh hưởng đến chất lượng O&M và tiết kiệm việc lập kế hoạch cho một quyết định tài chính chứ không chỉ là quyết định kỹ thuật.

Suy thoái và kế hoạch tăng cường.Dung lượng giảm dần theo thời gian sử dụng và tuổi tác. Một mô hình đảm nhận khả năng gắn bảng tên vào năm thứ 10 không thực sự là một mô hình.

Hiệu quả của chuyến đi-khứ hồi.Mỗi điểm phần trăm là một khoản thuế vĩnh viễn cho mỗi chu kỳ trong vòng đời của tài sản. So sánh hiệu suất AC-với-AC tại điểm kết nối, bao gồm cả tải phụ, thay vì DC-với-DC trên giá.

Cấu trúc hợp đồng.Một thỏa thuận thu phí có lợi cho khả năng thanh toán; sự tiếp xúc của người bán thì ngược lại. Điều nào là thích hợp hơn tùy thuộc vào điều kiện tài chính chứ không phải điều kiện nào tạo ra IRR tiêu đề cao hơn.

An toàn và tuân thủ không phải là tính năng bổ sung tùy chọn

Ở quy mô này, an toàn có chức năng như một cổng cho phép, điều kiện bảo hiểm và điều kiện tài chính - chứ không chỉ là điều kiện kỹ thuật.

Các yếu tố cốt lõi là phòng ngừa (chất lượng tế bào, thiết kế BMS, quản lý nhiệt, bảo vệ chống quá tải và quá{0}}nhiệt độ), phát hiện (khí, khói và cảm biến nhiệt với giám sát từ xa liên tục), ngăn chặn (khoảng cách giữa các thùng chứa, thông hơi chống cháy, bố trí hạn chế sự lan truyền giữa các thiết bị) và ứng phó (hệ thống ngăn chặn, tắt khẩn cấp, kích thước tiếp cận cho thiết bị chữa cháy và kế hoạch ứng phó đã được thống nhất với cơ quan cứu hỏa địa phương).

Hai tiêu chuẩn thực hiện hầu hết các công việc nặng nhọc ở Bắc Mỹ.NFPA 855đặt ra các yêu cầu về lắp đặt, khoảng cách và chống cháy-cho các hệ thống lưu trữ cố định và các phiên bản gần đây của nó đã chú trọng hơn vào-thử nghiệm cháy và kiểm soát vụ nổ quy mô lớn.UL 9540Alà phương pháp thử nghiệm đồng hành dùng để đánh giá cách hệ thống hoạt động khi nó bị đẩy vào tình trạng thoát nhiệt, hoạt động thông qua thử nghiệm ở cấp độ tế bào, mô-đun, đơn vị và{0}}cài đặt để xác định xem thiết kế có thực sự chứa lỗi hay không. Thiết bị chưa được đánh giá dựa trên cả hai đều có xu hướng gặp phải các vấn đề về cấp phép muộn, khi việc thiết kế lại tốn kém. Xác nhậnChứng nhận ULtrạng thái đáng làm trước chứ không phải sau khi lựa chọn thiết bị.

Thu hút cơ quan cứu hỏa địa phương sớm - trong thời gian khả thi, không cho phép - là một trong những bước giảm-rủi ro rẻ nhất hiện có. Các yêu cầu khác nhau đáng kể giữa các khu vực pháp lý và việc thay đổi-ở giai đoạn cuối về khoảng cách hoặc loại bỏ có thể buộc phải thiết kế lại toàn bộ bố cục trang web.

Những sai lầm làm trật đường ray-mở rộng quy mô dự án pin

• Định cỡ trước khi mô hình kinh doanh tồn tại.Giải quyết vấn đề "100 MW / 400 MWh" và sau đó tìm kiếm doanh thu để biện minh cho điều đó, thay vì lấy năng lượng và thời lượng từ các thị trường thực sự có sẵn tại nút đó.
• Xử lý kết nối như giấy tờ.Đây là phần tử-khác biệt cao nhất về cả tiến độ và chi phí, và các dự án coi đó là yếu tố quản trị sẽ phát hiện ra vấn đề quá muộn để thay đổi địa điểm.
• Suy thoái mô hình hóa như một suy nghĩ lại.Giả sử công suất ổn định hoặc áp dụng tỷ lệ phần trăm cố định hàng năm không phản ánh hồ sơ chu kỳ thực tế sẽ tạo ra lợi nhuận không bao giờ xuất hiện.
• So sánh các nhà cung cấp về giá mỗi kWh.Nếu không bình thường hóa phạm vi, điều khoản bảo hành, công suất-cuối{1}}được đảm bảo và trợ cấp chu kỳ thì việc so sánh không có nhiều ý nghĩa.
• Xếp chồng doanh thu trên giấy mà không thể xếp chồng lên nhau khi hoạt động.Tổng hợp mức trung bình thị trường mà không có ràng buộc về điều phối là cách phổ biến nhất mà một mô hình phóng đại lợi nhuận.
• Thiết kế trang web trước khi xác nhận các yêu cầu về lửa và khoảng cách.Những thay đổi muộn về khoảng cách phân cách có thể làm giảm công suất sử dụng hoặc buộc phải bố trí mới.
• Bỏ qua tải phụ.Hệ thống làm mát, HVAC và bộ điều khiển tiêu thụ điện năng liên tục - trên một mức chênh lệch nhỏ, đó không phải là lỗi làm tròn.
• Không có con đường tăng cường.Bỏ qua không gian dành riêng, công suất điện hoặc cung cấp hợp đồng để tăng cường sẽ buộc phải đưa ra quyết định tồi tệ hơn vào năm thứ bảy.
• Đánh giá thấp O&M và-dự phòng dài hạn.Một sự cố máy biến áp mà không có chiến lược dự phòng có thể đồng nghĩa với việc mất doanh thu hàng tháng trời.
• Bỏ qua việc xem xét-mã lưới trước khi lựa chọn thiết bị.Sau khi mua sắm, việc phát hiện ra rằng PCS không thể đáp ứng-yêu cầu mang tính phản ứng hoặc yêu cầu mang tính phản ứng là việc khắc phục tốn kém và chậm chạp.

• Câu hỏi thường gặp

Tóm tắt

Trên khắp các dự án BESS quy mô lớn{0}}thành công, mô hình có xu hướng lặp lại: luận điểm về doanh thu được đặt lên hàng đầu, điểm kết nối được xác thực sớm, thời lượng theo thị trường thay vì tiếp thị, đồng thời sự xuống cấp và an toàn được thiết kế thay vì được phát hiện sau này.

Ở giai đoạn sàng lọc, hai đầu vào sẽ loại bỏ nhiều trang web không khả thi hơn bất kỳ lượng dữ liệu lịch sử giá - so sánh thiết bị nào tại nút ứng cử viên và trạng thái hàng đợi kết nối hiện tại cho mạng đó. Sau khi luận điểm doanh thu và lộ trình kết nối được xác thực, bước tiếp theo là đánh giá thông số kỹ thuật đối với các sản phẩm thị trường mà dự án thực sự có ý định phân phối, sau đó là so sánh tương tự-cho-nhà cung cấp tương tự về phạm vi, chế độ bảo hành và công suất-hết-được đảm bảo thay vì giá tiêu đề. Nếu việc xem qua các tùy chọn kích thước và kết nối cho một trang web cụ thể có ích,nói chuyện với nhóm của chúng tôi.