Yn y bôn, mae cydweddoldeb grid system storio ynni yn gofyn a all y systemau batri hyn blygio i mewn i'r seilwaith trydanol a adeiladwyd gennym 50-70 mlynedd yn ôl heb i bopeth fynd i'r ochr. Cynlluniwyd y grid pŵer ar gyfer un cyfeiriad - mae trydan yn llifo o weithfeydd pŵer i'ch tŷ. Diwedd y stori. Nawr rydyn ni'n ceisio gwneud iddo weithio gyda batris sy'n gwefru, yn rhyddhau ac yn newid rhwng y ddau mewn eiliadau.
Mae'r diffiniad technegol yn mynd i baramedrau foltedd, ymateb amledd, a harmonics. Ond beth mae'n dod i lawr i yw a yw'r system storio yn chwarae'n braf gyda phopeth arall sy'n gysylltiedig â'r grid. A all ymateb i signalau gan weithredwr y grid? A yw'n creu sŵn trydanol sy'n sgriwio offer arall? A fydd yn aros yn sefydlog pan fydd amodau'r grid yn newid?
Pam Mae Cyflymder yn Bwysig Mwy Na Chapasiti
Mae'r rhan fwyaf o bobl yn canolbwyntio ar faint o ynni y gall batri ei storio. Dyna megawat-oriau (MWh). Ond ar gyfer cydweddoldeb grid, mae'r sgôr pŵer mewn megawat (MW) a pha mor gyflym y gall ymateb yr un mor bwysig.
Dangosodd Cronfa Pŵer Hornsdale yn Ne Awstralia rywbeth pwysig - y gallai eu gosodiad batri Tesla 100 MW/129 MWh rampio o ddim i bŵer llawn mewn 140 milieiliad. Mae angen 10-15 munud ar weithfeydd brigwr nwy traddodiadol i gychwyn a chyrraedd allbwn llawn. Mae'r gwahaniaeth hwnnw'n enfawr pan fyddwch chi'n ceisio cadw amlder grid yn sefydlog. Rhaid i amlder aros rhwng 49.9 a 50.1 Hz yn Awstralia (neu 59.9-60.1 Hz yng Ngogledd America), a gall gwyriadau y tu allan i'r ystod honno niweidio offer neu sbarduno methiannau rhaeadru. Dangosodd data o teslamag.de y batri hwn yn ymateb i daith ffatri glo yn Ne Awstralia yn gyflymach nag unrhyw adnodd arall ar y grid.
Y Broblem Amlder Neb wedi Cynllunio Ar ei Gyfer
Mae gridiau'n rhedeg ar gerrynt eiledol, sy'n pendilio ar amledd penodol. Yng Ngogledd America mae'n 60 Hz, yn y rhan fwyaf o leoedd eraill mae'n 50 Hz. Pan fydd cynhyrchiant a llwyth yn gytbwys, mae amlder yn aros yn sefydlog. Pan fydd - cynhyrchu'n colli'n sydyn, mae peiriant pŵer yn baglu - all-lein yn gostwng. Roedd gridiau traddodiadol yn delio â hyn gyda chronfeydd nyddu, yn y bôn gweithfeydd pŵer yn rhedeg islaw'r capasiti a allai gynyddu'n gyflym.
Newidiodd batris yr hafaliad. Gallant chwistrellu pŵer bron yn syth, ond gallant hefyd ddraenio yr un mor gyflym os na chânt eu rheoli'n iawn. Mae hyn yn creu heriau cydnawsedd newydd oherwydd bod y systemau rheoli grid wedi'u dylunio o amgylch nodweddion ymateb arafach cynhyrchu confensiynol.
Safonau Na All Dal i Fyny
IEEE 1547 yw'r brif safon yn yr Unol Daleithiau ar gyfer cysylltu adnoddau ynni dosbarthedig. Roedd diweddariad 2018 i fod i ddatrys problemau gyda fersiwn 2003, a ysgrifennwyd cyn i storfa batri ar raddfa fawr fodoli. Ond nid yw hyd yn oed safon 2018 yn cynnwys popeth y mae angen i systemau storio ei wneud.
Tarodd California 10,000 MW o gapasiti batri wedi'i osod yn gynnar yn 2024 yn ôl data Gweithredwr System Annibynnol California sydd ar gael yn caiso.com. Mae'r rhan fwyaf o'r gosodiadau hynny yn gemeg ffosffad haearn lithiwm (LiFePO4) gyda dwysedd ynni tua 90-120 Wh/kg. Yn is na'r 150-200 Wh / kg a gewch gyda batris NMC, ond yn fwy sefydlog ar dymheredd uchel a bywyd beicio gwell ar gyfer cymwysiadau grid.
Y broblem yw bod pob cyfleustodau wedi ychwanegu eu gofynion eu hunain ar ben IEEE 1547. Mae gan Hawaiian Electric un set o reolau. Mae gan PG&E rai gwahanol. Efallai na fydd yr hyn sy'n gweithio ar gyfer gosodiad batri yng Nghaliffornia yn bodloni gofynion yn Texas neu Efrog Newydd. Nid oes unrhyw safoni go iawn, sy'n gwneud cynyddu storfa yn ddrytach nag sydd angen.
Gwrthdroyddion Yw'r Dagfa Go Iawn
Y gwrthdröydd yw lle mae pŵer batri DC yn trosi i bŵer grid AC. Mae hefyd yn y tagu cydnawsedd. Mae angen i wrthdroyddion sydd wedi'u clymu â grid modern wneud rheoleiddio foltedd, cymorth pŵer adweithiol, ymateb amledd, a chyfathrebu â gweithredwyr grid gan ddefnyddio protocolau fel DNP3 neu Modbus. Gall rhai gwrthdroyddion wneud hyn i gyd yn dda. Mae eraill yn methu.
Pan fydd gennych systemau storio lluosog ar yr un gylched ddosbarthu, gall eu gwrthdroyddion frwydro yn erbyn ei gilydd. Mae un system yn ceisio codi foltedd, mae un arall yn ceisio ei ostwng. Mae hyn yn creu osgiliadau a all niweidio offer neu faglu trosglwyddyddion amddiffynnol. Mae cydlynu gwrthdroyddion lluosog yn gofyn am systemau rheoli soffistigedig nad oes gan y mwyafrif o gyfleustodau eto.
Prosiectau Gwirioneddol, Problemau Gwirioneddol
Ar hyn o bryd mae Cyfleuster Storio Ynni Moss Landing yng Nghaliffornia yn un o'r gosodiadau batri mwyaf yn fyd-eang - 3,000 MW yn ôl dogfennaeth Pacific Gas & Electric yn pge.com. Gall newid o wefriad llawn i ryddhad llawn o dan eiliad, sy'n ei gwneud yn werthfawr ar gyfer rheoleiddio amlder a rheoli galw brig.
Ond nid oedd cydnawsedd yn awtomatig. Roedd yn rhaid i PG&E uwchraddio trawsnewidyddion ac offer amddiffyn yn y pwynt rhyng-gysylltu. Roedd angen systemau rheoli newydd arnynt i gydlynu'r batri ag adnoddau cenhedlaeth eraill. Cymerodd y prosiect dair blynedd rhwng cymeradwyo a gweithredu, a threuliwyd cyfran sylweddol o'r amser hwnnw ar astudiaethau integreiddio grid ac uwchraddio seilwaith.
Mae gosodiadau storio gwasgaredig llai yn wynebu heriau gwahanol. Mae angen i systemau preswyl a masnachol fodloni safonau diogelwch UL 9540 ac UL 1973. Mae'n rhaid iddynt gydymffurfio â chodau trydanol lleol sy'n amrywio'n wyllt rhwng awdurdodaethau. Mae angen galluoedd cau cyflym ar rai lleoedd. Mae eraill yn gorchymyn switshis datgysylltu penodol neu systemau llethu tân.
Cost Cysondeb
Mae bodloni gofynion rhyng-gysylltiad yn ychwanegu 15-20% at gost gosodedig system storio. Mae hynny'n cynnwys offer amddiffyn arbenigol, caledwedd cyfathrebu, astudiaethau ansawdd pŵer, a ffioedd rhyng-gysylltu cyfleustodau. Ar gyfer prosiectau llai, gall y costau hyn ladd yr economeg yn gyfan gwbl. Gallai system storio fasnachol 500 kWh wneud synnwyr ar gyfer lleihau costau galw, ond nid os oes rhaid i chi wario $50,000 ychwanegol ar ofynion rhyng-gysylltiad.
Mae gan yr Almaen safonau gwahanol trwy VDE nad ydynt yn cyd-fynd â gofynion IEEE. Mae offer a gynlluniwyd ar gyfer marchnad Gogledd America yn aml angen addasiadau caledwedd i weithio yn Ewrop. Mae hyn yn darnio'r farchnad ac yn atal y math o arbedion maint cynhyrchu màs sydd wedi lleihau costau paneli solar.
Beth Sy'n Digwydd Pan fo Batris yn Heneiddio
Mae batris lithiwm yn diraddio. Cynhwysedd yn pylu, ymwrthedd mewnol yn cynyddu, a pherfformiad yn dirywio dros amser. Gallai system batri a oedd yn bodloni holl ofynion y grid pan oedd yn newydd ei chael yn anodd ar ôl 5-7 mlynedd o feicio trwm.
Nid yw codau grid yn cyfrif am y diraddiad hwn mewn gwirionedd. Mae angen i'r system barhau i gydymffurfio drwy gydol ei hoes ddisgwyliedig o 10-15 mlynedd. Rhaid i systemau rheoli addasu wrth i nodweddion batri newid. Mae rhai gosodiadau storio cynnar yn mynd i broblemau lle na all batris diraddiedig ddarparu'r amseroedd ymateb na'r lefelau pŵer y gwnaethant eu haddo i weithredwyr grid yn wreiddiol.
Nid oes unrhyw ddull safonol o ymdrin â hyn. Mae rhai datblygwyr prosiectau yn gorbwysleisio eu systemau i ddechrau, gan gynllunio ar gyfer diraddio. Mae eraill yn defnyddio systemau rheoli batri soffistigedig sy'n addasu paramedrau gweithredu wrth i'r batris heneiddio. Ond mae hyn yn ychwanegu cymhlethdod a chost nad oedd mewn modelau prosiect cynnar.
Yr Her Integreiddio Adnewyddadwy
Mae treiddiad adnewyddadwy uchel yn creu rampiau serth y mae angen i storio eu trin. Pan fydd cynhyrchiad solar yn cwympo gyda'r nos, mae batris yn gollwng i lenwi'r bwlch. Pan fydd gwynt yn codi'n sydyn dros nos, mae batris yn codi tâl i amsugno gormodedd o gynhyrchu.
Mae cydlynu hyn ar draws miloedd o systemau storio unigol yn broblem reoli nad yw gridiau wedi'i hwynebu o'r blaen. Mae angen -monitro amser real, cyfathrebu cyflym, ac algorithmau a all wneud y gorau o anfon ar draws adnoddau dosbarthedig. Mae rhai rhanbarthau yn adeiladu'r galluoedd hyn. Mae eraill yn dal i redeg ar systemau rheoli o'r 1980au sydd prin yn gallu trin cynhyrchu confensiynol, heb sôn am filoedd o fatris a all newid eu hallbwn mewn milieiliadau.
Yr Isadeiledd Does neb Eisiau Ariannu
Mae eiriolwyr storio yn siarad am fatris yn galluogi ynni adnewyddadwy. Nid yw hynny ond yn wir os gall y seilwaith grid ymdrin â llif pŵer deugyfeiriadol. Mewn llawer o leoedd, ni all. Cynlluniwyd trawsnewidyddion dosbarthu ar gyfer llif pŵer un ffordd. Mae cynlluniau amddiffyn yn rhagdybio bod cerrynt nam yn dod o'r system drawsyrru, nid o fatris ar y rhwydwaith dosbarthu.
Mae uwchraddio'r seilwaith hwn yn costio biliynau. Mae cyfleustodau'n amharod i wario arian ar uwchraddiadau na fydd efallai'n talu ar ei ganfed am ddegawdau. Mae rheoleiddwyr yn ei chael hi'n anodd cymeradwyo codiadau cyfraddau ar gyfer seilwaith nad yw cwsmeriaid yn ei weld yn uniongyrchol. Felly mae cyfyngiadau cydnawsedd yn parhau oherwydd nid yw'r sylfaen yno i gefnogi'r hyn y gall systemau storio ei wneud.
Lle Saif Pethau
Mae Awstralia a California wedi dysgu mwy am integreiddio storio ar raddfa grid nag unrhyw le arall. Amlygodd eu defnydd mawr broblemau nad oeddent yn amlwg mewn prosiectau peilot. Maent wedi datblygu safonau gwell, systemau rheoli gwell, a staff cyfleustodau hyfforddedig sy'n deall sut i weithredu gridiau gyda chynhwysedd storio sylweddol.
Ond nid oes llyfr chwarae cyffredinol. Efallai na fydd yr hyn sy'n gweithio yn Ne Awstralia gyda'i grid ynysig yn berthnasol i Texas gyda'i system ryng-gysylltiedig enfawr. Nid yw dull California o reoli adnoddau storio yn trosi'n uniongyrchol i ranbarthau sydd â strwythurau marchnad neu fframweithiau rheoleiddio gwahanol.
Mae cydweddoldeb grid system storio ynni yn dal i fod yn waith ar y gweill. Mae'r dechnoleg yn bodoli. Mae safonau'n gwella. Mae profiad yn cronni. Ond mae gwneud i fatris weithio'n ddibynadwy gyda gridiau trydanol na chawsant eu cynllunio ar eu cyfer yn cymryd amser, arian, a dysgu sefydliadol na ellir ei ruthro. Bydd rhai rhanbarthau yn ei gyfrifo'n gyflymach nag eraill, a bydd y rhai nad ydynt yn talu costau uwch am gridiau llai dibynadwy nag y gallent fod wedi'u cael.