การจัดเก็บพลังงานที่ยั่งยืนคืออะไร? ราคาไม่แพงแค่ไหน?

โดยทั่วไปพื้นที่จัดเก็บพลังงานที่ยาวนานจะอธิบายถึงเทคโนโลยีการจัดเก็บพลังงานที่ยาวนานกว่า 4 ชั่วโมง ระบบกักเก็บพลังงานที่ยาวนานคือระบบพื้นที่กักเก็บพลังงานที่สามารถเข้าใจการชาร์จและปล่อยวงจรข้ามวัน เดือน และแม้กระทั่งระยะเวลาเพื่อให้เป็นไปตามการรักษาความปลอดภัยของระบบไฟฟ้าในระยะยาว ยิ่งราคาการแทรกซึมของการผลิตไฟฟ้าจากทรัพยากรหมุนเวียนมีมากขึ้น ระยะเวลาในการเก็บพลังงานที่จำเป็นก็จะนานขึ้นเท่านั้น

การผลิตพลังงานไฟฟ้าจากพลังงานทดแทนมีคุณสมบัติที่เกิดซ้ำ เวลาในการผลิตไฟฟ้าหลักและเวลานำเข้าพลังงานสูงสุดนั้นไม่สอดคล้องกัน และยังมีช่องว่างระหว่างอุปทานและความต้องการด้วย เมื่อการเจาะเพิ่มขึ้น ตันจำเป็นต้องเพิ่มเสถียรภาพของระบบไฟฟ้าให้ดีขึ้น เมื่อเปรียบเทียบกับพื้นที่จัดเก็บพลังงานระยะสั้น ระบบพื้นที่จัดเก็บพลังงานที่มีอายุการใช้งานยาวนานสามารถรับรู้การแปลพลังงานได้ดีขึ้น ย้ายพลังงานของระบบการสร้างทรัพยากรหมุนเวียนไปสู่ช่วงที่มีความต้องการพลังงานสูงสุด อีกทั้งยังมีบทบาทในการรักษาเสถียรภาพของระบบไฟฟ้าตลอดจนการรักษาพลังงานในขนาดใหญ่

จำเป็นต้องมีคุณสมบัติการโกนสูงสุดและการเติมเต็มหุบเขาของโครงการเครื่องมือกักเก็บพลังงาน เช่นเดียวกับการพัฒนาอุปกรณ์พื้นที่กักเก็บพลังงานที่มีอายุการใช้งานยาวนานซึ่งแสดงภายใน 4 ชั่วโมง ตามข้อมูลของ CAISO วาดการชาร์จและปล่อยเส้นโค้งของอุปกรณ์จัดเก็บพลังงานแบตเตอรี่ในวันเดียวในฤดูร้อนของแคลิฟอร์เนียในปี 2021

อุปกรณ์กักเก็บพลังงานจะเก็บพลังงานไฟฟ้าที่กำลังไฟสูงตลอดทั้งวัน เช่นเดียวกับการคายประจุพลังงานสูงในช่วงที่มีการใช้พลังงานสูงสุดในเวลากลางคืน และการคายประจุความสูงจะคงอยู่นานกว่า 4 ชั่วโมง

ตามบันทึกการศึกษาของ Strategen ภายในปี 2588 พลังงานแสงอาทิตย์จะกลายเป็นทรัพยากรหมุนเวียนที่สำคัญที่สุดในแคลิฟอร์เนีย ซึ่งคิดเป็น 75% เพื่อสร้างสมดุลในการผลิตพลังงานแสงอาทิตย์ พลังงานจะต้องเก็บไว้เป็นเวลา 8 ถึง 12 ชั่วโมงตลอดทั้งวัน และปริมาณการจัดเก็บและการจัดส่งในตอนเย็นก็จะเพิ่มขึ้นอย่างแน่นอน มากที่สุดต้องปล่อยต่อเนื่องเป็นเวลา 12 ชม. การเติบโตของพื้นที่จัดเก็บพลังงานที่ยั่งยืนถือเป็นสิ่งสำคัญ

เนื่องจากสัดส่วนการผลิตไฟฟ้าจากพลังงานทดแทนในสหรัฐอเมริกามีสัดส่วนสูง รัฐทองจึงเป็นหนึ่งในพื้นที่เริ่มแรกที่จะปล่อยระบบกักเก็บพลังงานจำนวนมากโดยมีเวลาคายประจุต่อเนื่อง 4 ชั่วโมง

ตั้งแต่ปี 2019 ภูมิภาคแคลิฟอร์เนียได้เริ่มปรับใช้ระบบพื้นที่จัดเก็บพลังงานเป็นเวลา 4 ชั่วโมงแล้ว ตามการคาดการณ์ของ Strategen สถานะทองคำจะปล่อยอุปกรณ์จัดเก็บพลังงานที่ยั่งยืนขนาด 2-11GW ภายในปี 2573 และการกำหนดค่าพื้นที่จัดเก็บพลังงานระยะยาว 45-55GW จะเป็นที่เข้าใจภายในปี 2588

การจัดเก็บพลังงานระยะยาวสามขั้นตอน

สำหรับพื้นที่กักเก็บพลังงานที่มีอายุการใช้งานยาวนาน จุดสำคัญที่สุดคือการให้ความช่วยเหลือในการปรับเปลี่ยนระบบไฟฟ้าได้หลากหลาย โดยพื้นฐานแล้ว ในระบบไฟฟ้า ด้านอุปสงค์ของทรัพยากรที่ยืดหยุ่นส่วนใหญ่เป็นพลังงานลมและศูนย์ผลิตไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ ความอเนกประสงค์ของระบบไฟฟ้าโดยทั่วไปมี 2 ด้าน ด้านหนึ่งคือการสร้างพลังงานแบบยืดหยุ่นจากชุดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าดั้งเดิม และอีกด้านหนึ่งคือระบบจัดเก็บข้อมูล การกำหนดค่าศูนย์พลังงาน

เมื่อเราประเมินความเร็วของนวัตกรรม เราจะลดความซับซ้อนของบริษัทในการปรับตัวออกเป็น 3 ส่วน ได้แก่ ระบบสต็อก; พื้นที่จัดเก็บพลังงานที่ครบกำหนด - พื้นที่จัดเก็บแบบสูบ นวัตกรรมการจัดเก็บพลังงานใหม่ล่าสุด ด้วยวิธีนี้ จึงเป็นไปได้ที่จะสรุปความคืบหน้าของการจัดเก็บพลังงานโดยคร่าว เนื่องจากสัดส่วนของพลังงานลมและการผลิตพลังงานแสงอาทิตย์จะเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง

โดยเฉพาะสามารถแบ่งออกเป็นสามขั้นตอน:

ระยะที่ 1: ประมาณ 10% ของการผลิตพลังงานลม (ซึ่งเป็นตัวแทนของระยะที่จีนจะยังคงอยู่ในประมาณปี 2564 อย่างแน่นอน):

ช่วงเวลาทางยุทธวิธีสำหรับความก้าวหน้าของเทคโนโลยีสมัยใหม่ในการจัดเก็บพลังงานที่ยาวนานใหม่ล่าสุดอยู่ในระยะนี้ หน่วยการผลิตที่มีอยู่ (พลังงานถ่านหิน พลังงานก๊าซ) สามารถเปลี่ยนแปลงได้เพื่อเสนอความช่วยเหลือจากแหล่งที่หลากหลายมากยิ่งขึ้น วิธีพื้นที่เก็บพลังงานทั่วไปแบบสูบเก็บเนื่องจากระยะเวลาการสร้างและการก่อสร้างอีกต่อไป (6-8 ปี) จะต้องมีจุดมุ่งหมายและเปิดใช้งานทันที ค่าใช้จ่ายของงานพื้นที่จัดเก็บพลังงานใหม่ยังคงแพงเกินไป อย่างไรก็ตาม หากยังมีช่องว่างด้านความยืดหยุ่น งานพื้นที่จัดเก็บพลังงานใหม่จะต้องถูกเติมเต็มโดยเร็วที่สุด

ระยะที่ 2: ระดับประมาณ 20% ของการผลิตพลังงานลม (สอดคล้องกับระยะที่จีนจะเกิดขึ้นอย่างแน่นอนในปี 2025):

ในระยะนี้ การต่อสู้ขั้นเด็ดขาดสำหรับระบบอัตโนมัติของเทคโนโลยีการจัดเก็บพลังงานที่ยั่งยืนใหม่ล่าสุดเพื่อลดค่าใช้จ่ายจะเข้าสู่ระยะนี้ การปรับปรุงหน่วยการผลิตที่มีอยู่จะเสร็จสิ้นโดยพื้นฐานแล้ว และไม่สามารถให้ความคล่องตัวแบบทีละขั้นตอนได้มากนัก กำลังหลัก; ในปัจจุบัน ความต้องการอุปกรณ์กักเก็บพลังงานแบบใหม่มีเพิ่มมากขึ้น

ระยะที่ 3: เกี่ยวกับ 30% ของการผลิตพลังงานลม (คิดเป็นระยะประมาณปี 2030 ของจีน ซึ่งถือเป็นระยะรัฐทองในปี 2020):

เทคโนโลยีพื้นที่จัดเก็บพลังงานแบบยั่งยืนที่คุ้มค่าคุ้มราคานั้นอยู่ในช่วงของการพัฒนาอย่างรวดเร็วในด้านกำลังการผลิตที่จัดตั้งขึ้น ในขั้นตอนนี้ อุปกรณ์ที่มีอยู่ไม่มีพื้นที่สำหรับการปรับปรุงและจะค่อย ๆ ยุติลง การจัดเก็บแบบสูบถูกจำกัดโดยแหล่งทางภูมิศาสตร์และไม่สามารถปรับปรุงต่อไปได้ เพียงไว้วางใจเทคโนโลยีการจัดเก็บพลังงานที่ยั่งยืนใหม่ล่าสุด จัดหาแหล่งความสามารถในการปรับตัวที่เพิ่มขึ้น

ประเภทพื้นที่จัดเก็บพลังงานที่ยาวนาน

คุณภาพและค่าใช้จ่ายที่ลดลงของเทคโนโลยีกักเก็บพลังงานมีหลากหลาย ตามสถานการณ์การใช้งานต่างๆ เทคโนโลยีการจัดเก็บพลังงานในระยะยาวจะมีรูปแบบหลายบรรทัด

กล่าวโดยสรุป นวัตกรรมพื้นที่จัดเก็บพลังงานระยะยาวสามารถแบ่งออกเป็นสามสายหลัก ได้แก่ การจัดเก็บพลังงานกล การจัดเก็บพลังงานความร้อน และพื้นที่จัดเก็บพลังงานเคมี การจัดเก็บพลังงานกลประกอบด้วยการกักเก็บน้ำแบบสูบและการเก็บพลังงานลมอัด การจัดเก็บที่อบอุ่นเป็นส่วนใหญ่พื้นที่จัดเก็บความอบอุ่นเกลือหลอมเหลว; การจัดเก็บพลังงานเคมีประกอบด้วยพื้นที่จัดเก็บพลังงานแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน การจัดเก็บพลังงานแบตเตอรี่โซเดียมไอออน และการจัดเก็บพลังงานแบตเตอรี่ไหลของเหลว

ค่าใช้จ่ายในการลงทุนทางการเงินเบื้องต้น ประสิทธิภาพการจัดเก็บพลังงาน และอายุการใช้งานของวงจรเป็นประเด็นหลักสามประการ

1. พื้นที่จัดเก็บพลังงานระยะยาวที่ไม่แพงที่สุด: พื้นที่จัดเก็บพลังน้ำแบบสูบ, อากาศอัด, การจัดเก็บพลังงานแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน

เมื่อพิจารณาถึงค่าใช้จ่ายในการชาร์จ พื้นที่จัดเก็บพลังน้ำแบบสูบ และนวัตกรรมการจัดเก็บพลังงานลมอัดถือเป็นหนึ่งในวิธีที่คุ้มค่าที่สุด ในขณะที่พื้นที่จัดเก็บพลังงานแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเป็นพื้นที่จัดเก็บพลังงานไฟฟ้าเคมีเทคโนโลยีสมัยใหม่ที่มีต้นทุนที่เหมาะสมที่สุดต่อกิโลวัตต์-ชั่วโมงในเฟสปัจจุบัน และแบตเตอรี่โซเดียมไอออนและแบตเตอรี่หมุนเวียนได้ลดค่าใช้จ่ายต่อกิโลวัตต์-ชั่วโมง

2. อากาศอัด: เมื่อประสิทธิภาพเพิ่มขึ้นเป็น 65% คาดว่าภาวะเศรษฐกิจจะแซงหน้าการจัดเก็บแบบสูบ

ด้วยการเพิ่มประสิทธิภาพการจัดเก็บพลังงาน ค่าใช้จ่ายต่อหน่วยไฟฟ้าของนวัตกรรมการจัดเก็บพลังงานลมอัดจะยังคงลดลงอย่างแน่นอน และคาดว่าจะเกินกว่าการจัดเก็บพลังงานน้ำแบบสูบ และสุดท้ายจะกลายเป็นนวัตกรรมการจัดเก็บพลังงานขนาดใหญ่ที่คุ้มค่าที่สุด การประเมินความไวเผยให้เห็นว่าเมื่อราคาลงทุนครั้งแรกคือ 1.4 หยวน/Wh โดยสมมติว่าประสิทธิภาพพื้นที่จัดเก็บพลังงานเพิ่มขึ้นเป็น 70%/ 75%/ 80% ต้นทุนไฟฟ้าแต่ละรายการที่คิดเกี่ยวกับราคาชาร์จสามารถลดลงเหลือ 0.834/ 0.806/ 0.782 หยวน/kWh

ปัจจุบัน ประสิทธิภาพโครงร่างของระบบจัดเก็บพลังงานลมอัดขั้นสูงขนาด 100MW/400MWh ของ Zhangjiakou สูงถึง 70.4% และจะมีการดำเนินการอย่างต่อเนื่องในอนาคตอย่างแน่นอน

3. แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน: หลังจากที่อัตราลิเธียมลดลง ยังคงเป็นวิธีการรักษาพลังงานที่ยั่งยืนและราคาไม่แพงนัก ด้วยความเร็วของการพัฒนาอุตสาหกรรมและต้นทุนทรัพยากรที่ลดลง ต้นทุนการลงทุนทางการเงินครั้งแรกของการจัดเก็บพลังงานลิเธียมไอออนคาดว่าจะลดลงอย่างต่อเนื่อง ซึ่งจะช่วยเพิ่มบรรยากาศทางเศรษฐกิจของพื้นที่จัดเก็บพลังงาน ทำการวิเคราะห์ความไว เมื่อประสิทธิภาพการจัดเก็บพลังงานอยู่ที่ 88% โดยสมมติว่าต้นทุนการลงทุนครั้งแรกของระบบจัดเก็บพลังงานแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนขนาด 10MW/50MWh ลดลงเหลือ 1.5/ 1.2/ 1.0 (หยวน/Wh) ค่าใช้จ่ายต่อหน่วยพลังงานไฟฟ้าเมื่อคำนึงถึงราคาที่เรียกเก็บคือ 1.081/ 0.966/ 0.890 หยวน/kWh

4. แบตเตอรี่ไหลของเหลว: ต้นทุนการลงทุนเบื้องต้นและประสิทธิภาพพื้นที่จัดเก็บพลังงานเป็นข้อจำกัดที่สำคัญ 2 ประการ ด้วยความเร็วของขั้นตอนอัตโนมัติ คาดว่าต้นทุนการลงทุนเบื้องต้นของพื้นที่จัดเก็บพลังงานแบตเตอรี่หมุนเวียนของไหลจะลดลง และประสิทธิภาพของพื้นที่จัดเก็บพลังงานจะค่อยๆ เพิ่มขึ้น ซึ่งจะเพิ่มประสิทธิภาพของแบตเตอรี่หมุนเวียนต่อไปอย่างแน่นอน ค่าใช้จ่าย KWH

ระดับการวิเคราะห์ความไวที่บรรลุผลสำเร็จ เมื่อประสิทธิภาพการจัดเก็บพลังงานอยู่ที่ 75% โดยสมมติว่าราคาการลงทุนทางการเงินเริ่มแรกของระบบพื้นที่จัดเก็บพลังงานแบตเตอรี่หมุนเวียนของเหลวขนาด 10MW/50MWh ลดลงเหลือ 2.5/ 2.0/ 1.5 (หยวน/Wh) ค่าใช้จ่ายไฟฟ้าแต่ละส่วนเมื่อพิจารณาจากการเรียกเก็บเงินค่าพลังงานไฟฟ้าจะลดลง อยู่ที่ 1.293/ 1.132/ 0.971 หยวน/kWh

5. แบตเตอรี่โซเดียมไอออน: หลังจากลดราคาลงอย่างมาก ก็สามารถใช้เป็นบริการพื้นที่จัดเก็บพลังงานระยะยาวในราคาที่สมเหตุสมผลได้ เมื่อกระบวนการทางอุตสาหกรรมเพิ่มขึ้น ต้นทุนการลงทุนทางการเงินเบื้องต้นของการจัดเก็บพลังงานแบตเตอรี่โซเดียมไอออนคาดว่าจะลดลงอย่างต่อเนื่อง ซึ่งจะช่วยปรับปรุงสถานการณ์ทางเศรษฐกิจของพื้นที่จัดเก็บพลังงานได้อย่างมาก

ประเมินความไว เมื่อประสิทธิภาพการจัดเก็บพลังงานอยู่ที่ 80% โดยสมมติว่าต้นทุนการลงทุนครั้งแรกของระบบจัดเก็บพลังงานแบตเตอรี่โซเดียมไอออนขนาด 10MW/50MWh ลดลงเหลือ 1.6/ 1.3/ 1.0 (หยวน/Wh) ซึ่งเป็นราคาต่อหน่วยไฟฟ้าโดยคำนึงถึงอัตราการเรียกเก็บเงินคือ 1.263/ 1.153/ 1.044 หยวน/kWh. เมื่อค่าใช้จ่ายในการลงทุนเริ่มแรกลดลงเหลือ 1.3 (หยวน/ชั่วโมง) ราคาไฟฟ้าแต่ละรายการจะน้อยกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่มีอยู่