система хранения энергии

Сегодня во всем мире общая мощность систем хранения электроэнергии составляет чуть более 3 ГВт. Но в недалеком будущем производство сетевых аккумуляторов имеет все возможности для расширения.
В Соединенных Штатах в 2018 году общие мощности по стране составили более 300 МВт (больший процент пришелся на Калифорнию). Сетевые операторы тестируют новые проекты в Италии, Великобритании, Испании и других странах мира. В Австралии, Китае, Объединенных Арабских Эмиратах (ОАЭ) и Соединенных Штатах крупные хранилища энергии уже готовы предоставить мощности более чем в 100 МВт на период до шести часов.
Преимущества технологий хранения электроэнергии для управления сетью в настоящее время очевидны, но глобальный рынок систем ограничен по трем основным причинам:

1. Затраты

Затраты все еще слишком высоки для жизнеспособности большинства сетевых приложений, за исключением тех случаев, когда законы способствуют их расширению. Стоимость аккумуляторов продолжает падать из года в год, в основном благодаря производству источников питания для электромобилей. Ожидается, что к середине 2020-х годов стоимость одной такой батареи будет в пределах 100 долл. США/кВтч. Снижение затрат будет способствовать привлечению значительных инвестиционных предложений.

2. Правила

В большинстве стран правила не позволяют операторам сетей использовать аккумуляторные батареи, за исключением Италии, в нормативную базу которой были внесены соответствующие изменения. В связи с этим системные операторы могут разрабатывать системы хранения аккумуляторов только в пределах экспериментальных проектов. Необходимо создание рыночных механизмов, позволяющих разрабатывать ресурсы хранения для определенных целей. Например, Калифорнийская комиссия по коммунальным предприятиям (CPUC) для наращивания мощностей по накоплению энергии установила основные правила агрегации аккумуляторов. Исходя из этого, крупнейшие коммунальные предприятия Калифорнии закупили или приобрели разрешения на закупку почти 1500 МВт по состоянию на лето 2018 года.
Существуют также веские аргументы для стимулирования рынка аккумуляторных батарей с целью снижения затрат, которые работают с возобновляемыми источниками энергии. Рассмотрим контраст между Германией и Испанией - двумя европейскими странами с большим количеством возобновляемых источников энергии. В Германии, где предусмотрены стимулы, рынок бытовых хранилищ электроэнергии активно развивается, что помогает снизить нагрузку на энергосистему. В Испании же использование батарей в настоящее время очень ограниченно, так как нет соответствующих механизмов.

3. Альтернативы

Батареи - далеко не единственный вариант для создания баланса  энергоснабжения в электрической сети при использовании возобновляемых источниках энергии.
Другие методы включают в себя:

  • Хорошая региональная и международная взаимосвязь позволяет включать достаточное количество источников энергии на больших территориях.
  • Быстрые пусковые установки, работающие на добываемом топливе, останутся важны, так как регулируют пиковые запросы в электроснабжении.
  • Динамический протокол маршрутизации DSR был широко опробован для баланса энергосистемы и стимуляции потребителей к сокращению потребления ресурсов или переключению на генераторы.

Аккумуляторы: для коммунальных услуг и операторов

Учитывая неопределенность в деталях, сроках и роли, которую системы накопления будут играть в управлении сетью, как сетевые операторы и коммунальные предприятия должны позиционировать себя и реагировать на изменения на рынке?

  • Применять гибкий подход к бизнес-моделям и партнерским отношениям. Энергоснабжающие предприятия смогут заключать контракты по распределению ресурсов хранения, чтобы обеспечить резервы для возобновляемых источников генерации. Примером является модель виртуальной электростанции (VPP), которую рынки Германии, Франции, Бельгии и Великобритании тестируют в течение последних пяти лет; и благодаря которой затраты на системы накопления снижаются и появляются сильные инвесторы (такие как Tesla).
  • Обращать внимание на возможность обслуживать несколько приложений и собирать потоки доходов от одного и того же источника. Коммунальные предприятия и производители электроэнергии могут использовать общую аккумуляторную батарею, чтобы уменьшить дисбаланс непостоянства возобновляемых источников энергии. Рассмотреть возможности оптимизации производства и продажи активов на оптовом рынке; получения доходов от вспомогательных услуг; оказывать поддержку промышленным группам или группам потребителей во избежание системных сборов, когда они возникают при потреблении в пиковые периоды.
  • Разработка нескольких активов и технологий хранения данных. Хотя неясно, какая аккумуляторная технология окажется приоритетной для большинства энергосистем, литий-ионная технология выглядит более успешной. Однако не стоит полагаться на одну конкретную технологию. Другие составляющие, такие как датчики, коммуникационное программное обеспечение и генерация, также будут важны. Например, E.ON выпустил свою систему хранения, объединяющую несколько технологий, в Германии в апреле 2016 года.
  • Используйте хранилище в качестве дифференциатора. Коммунальные предприятия могут использовать батареи в качестве дифференциатора на розничном рынке и в качестве поставщика услуг для TSO. Engie разрабатывает хранилище энергии мощностью 20 МВт/20 МВтч в Бельгии для предоставления вспомогательных услуг R1. Утилита Benelux, Eneco, поставляет Tesla Powerwall своим клиентам с 2016 года и расширила свои услуги до CrowdNett при поддержке Tesla, SolarEdge и Ampard, чье программное обеспечение позволяет удаленно управлять аккумуляторами, облегчая предоставление вспомогательных услуг.

Аккумуляторы: для промышленников и инвесторов

Крупные промышленные компании вкладывают инвестиции в аккумуляторные батареи, так как им необходимо избавится от потенциальных проблем при возможном отключении электроэнергии (например, в Южной Азии и Африке). Они взяли на себя обязательства по использованию 100% электроэнергии из возобновляемых источников энергии (например, Aple, Facebook, Google и 176 других мировых компаний), или им придется оплачивать высокие тарифы на электроэнергию (например, в Италии).
Промышленные предприятия смогут передать хранение аккумуляторных батарей энергетическим предприятиям или сотрудничать с DSO и TSO, что может принести дополнительный доход за счет предоставления вспомогательных услуг по сети (таких как стабильность напряжения или регулирование частоты).
Хотя на сегодняшний день такая бизнес-модель мало применяется, она может предоставить особенно хорошую альтернативу системным операторам, которые ограничены в методах хранения. Системы накопления энергии являются молодой отраслью, и без уточнения реального периода окупаемости владельцы проектов сталкиваются с трудностями в финансировании. Однако все может быстро измениться. Advanced Microgrid Solutions и Stem недавно получили значительное финансирование на новые проекты хранения данных (200 млн. долл. США и 100 млн. долл. США соответственно). Появление лизинговых моделей также может привлечь разных инвесторов, что снизит риски для стабильных доходов.

Понимание для исполнительной власти

Мы рекомендуем руководителям, желающим успешно инвестировать, учитывать следующие рекомендации:

  • Адаптируйте проекты к условиям местного рынка, таким как характеристики рынка (проникновение возобновляемых источников энергии, структура генерации, размер системы), нормативно-правовая база (модели доходов, эксплуатационные требования), а также стимулы и коммерческая составляющая.
  • Узнайте, как извлечь выгоду из комбинации приложений, чтобы создать положительное экономическое обоснование.
  • Влияние на структуру рынка энергоносителей (например, вспомогательные услуги, доступ к сетевым службам и возможность пакетных услуг), чтобы максимально эффективно использовать аккумуляторные накопители и составить экономическое обоснование.