12V至220v储能模块PCB组装

エグゼクティブサマリー

      バッテリ エネルギー貯蔵システム (BESS) は、周波数調整、デマンド レスポンス、送配電インフラの延期、再生可能エネルギーの統合、マイクログリッドなど、さまざまなアプリケーションに使用できます。 さまざまなバッテリ技術により、ユーティリティ サービス、独立系システム オペレータ (ISO) サービス、地域送電機構 (RTO) サービス、および消費者サービスにさまざまな利点を提供できるさまざまなアプリケーションが可能になります。 このレポートは、展開されている 2 つの主要な技術であるリチウム イオンとフロー電池に焦点を当てています。

     それぞれの技術には長所と短所がありますが、電気自動車の普及のおかげもあって、リチウムイオンは最も急速に成長し、コストが低下しています。 リチウムイオンとフロー電池技術はどちらも、今後数年間で大幅なコスト削減が見込まれると予測されています。 これらのコスト低下と政策インセンティブが相まって、公益事業、商業および産業 (C&I) 消費者、住宅消費者からのバッテリー貯蔵の需要が高まり、今後数年間のバッテリー市場の継続的な成長につながります。 可変再生可能発電の普及率が高まると、使用できない時間帯に生成された電力を貯蔵する必要性が高まります。 たとえば、風力発電は、一般的に需要が少ない深夜に最大になる傾向があります。 需要が高い日中に使用するためにそのエネルギーを貯蔵する機能により、より多くの風力エネルギーを生成することができます。 同様に、日中の余剰太陽光発電を貯蔵して、需要が高まる夕方に使用することができます。

      このレポートのケーススタディで強調されているように、現在、いくつかの電気協同組合が BESS を導入しています。 電池エネルギー貯蔵を展開する電気協同組合の間で関心が高まっており、より多くの経験が得られ、コストが下がり続け、技術の進歩が電池の性能を向上させるにつれて、おそらく加速するでしょう。 持続可能なビジネスと資金調達モデルの開発、技術パフォーマンスの不確実性の克服、包括的で信頼できるコスト見積もり、保証と保険の決定、バッテリー エネルギー貯蔵と既存のユーティリティ システムとの統合など、重要な課題が残っています。 これらの課題の中には、テクノロジーの自然な成熟によって対処できるものもあれば、焦点を絞ったプログラム、プロジェクト、ツール、およびリソースを開発するためのより広範な取り組みが必要なものもあります。

1: はじめに 

電力システムの電力供給と需要は常にバランスがとれている必要があるため、グリッド全体でのリアルタイムのエネルギー生産は、絶えず変化する負荷に常に一致する必要があります。 大規模な経済的なバッテリー エネルギー貯蔵システム (BESS) の出現は、現在、このバランス プロセスに大きく貢献しています。 BESS 業界も、新しいバッテリー技術の性能と動作特性を改善するために進化しています。

公益事業向けのエネルギー貯蔵にはさまざまな形態があり、現在、既存の貯蔵容量の約 95% を揚水発電が占めています。 研究開発 (R&D) と展開が劇的に急増しました。 このレポートの焦点は、定置用電気化学電池です。 これは、公益事業、C&I、および住宅レベルでの BESS を対象としています。

政策支援、公益事業と消費者からの需要の増加、および電気自動車 (EV) の成長はすべて、バッテリー コストの低下と BESS 容量全体の増加に貢献しています。 リチウム イオン (liion) バッテリーは、バッテリー モジュールの大幅なコスト低下、良好な性能特性、アプリケーションの柔軟性、および高エネルギー密度のおかげで、新しい BESS インストールの主要な形式になりました。

このドキュメントでは、最初に定置型電気化学 BESS のアプリケーションと技術の概要を説明し、特にリチウムイオンとフロー電池に焦点を当てています。 次に、リチウムイオン電池とフロー電池の最近のコスト傾向を提示し、続いてさまざまな採用ドライバーと成長予測を調べます。 最後に、さまざまな用途向けに BESS を開発した電気協同組合の例を紹介します。

2: エネルギー貯蔵技術環境 

このセクションでは、BESS のさまざまなグリッド アプリケーションの概要を説明します。ドキュメントの最後に、電気共同ネットワーク内のこれらのアプリケーションの例をいくつか示します。 このセクションでは、電力会社との相互利用を目的とした電気化学電池の主要な技術についても説明します。

グリッド アプリケーション

ほとんどの BESS プロジェクトは、主要なアプリケーションを念頭に置いて開発されています。 ただし、複数のアプリケーションやユース ケースに合わせて BESS を最適化することで、追加の価値を引き出すことができます。 2 この考え方は、バリュースタッキングとして知られています。 将来さらに重要になる可能性のある追加のアプリケーションがいくつかありますが、現在最も一般的なアプリケーションは次のとおりです。

• 需要側の管理/ピーク削減: エネルギー貯蔵を使用して、ピーク需要期間中の電力需要を削減し、低需要期間中に再充電します。 これは、顧客またはユーティリティによって実装される場合があります。

• 電気サービスの信頼性/回復力: 分散型電源との統合を含め、停電時にバックアップ電力を提供します。

• エネルギーアービトラージ: 蓄電システムを充電するためにオフピークの電力を低価格で購入し、購入した電力の価格が高くなったときに蓄えられたエネルギーを後で使用または販売できるようにします。 これは、電気エネルギーのタイムシフトと呼ばれることもあります。

• 高速応答周波数規制: 制御領域間の交換フローを管理して、周波数を許容範囲内に維持します。 FERC Order 755 は、周波数調整のオプションとしてエネルギー貯蔵を促進し、システム周波数を維持するためのエネルギー貯蔵の迅速な対応のための補助サービスの市場でプレミアムを支払うことを可能にします。

• マイクログリッド: 多くの場合、エネルギー貯蔵と組み合わせて、より大きなグリッドから意図的に孤立させることができる負荷のローカルセットに分配するためのエネルギーを生成する、派遣可能および派遣不可能な発電機の使用。 これは通常、エネルギー回復力または経済的最適化の目的で行われます。

• オフグリッド システム: これは、ユーティリティ グリッドに接続されていないシステムに適用されます。 これらは、太陽光発電の街灯や山頂のマイクロ波中継器から、通常は遠隔地や孤立した地域にある個々の家庭やコミュニティ全体にまで及びます。

• 再生可能エネルギーの安定化: 断続的な風力発電または太陽光発電と組み合わせてエネルギー貯蔵を使用し、より予測可能な電力供給を提供します。

• 送電/配電システムの延期: 新しい発電/配電容量の構築、または卸売電力市場での発電容量の購入の必要性を延期および/または削減します。 配電アプリケーションには、変圧器のアップグレードや回線の再導線の延期が含まれます。

電池技術

リチウムイオン電池とフロー電池は、現在、定置式 BESS で最も商業的に実行可能な技術です。 それらの特性を表 2.1 にまとめ、リチウムイオンの設置を図 2.1 に示します。

表 2.1: リチウムイオン電池とフロー電池の特性のまとめ

リチウムイオン電池

過去数年間に米国に設置された実用規模のバッテリ システムの大部分はリチウムイオンであり、主に電気自動車の製造によって達成されたコスト削減と電力密度によって推進されています。 リチウムイオンシステムも、アプリケーションの汎用性とパフォーマンスの柔軟性 (エネルギーと電力の両方を供給する) が期待されるため、人気があります。

リチウムイオン電池には複数の電池化学構成が用意されており、特に 4 時間以下の出力持続時間を必要とする用途では、電力供給者にとって魅力的です。 リチウム ニッケル マンガン コバルト (NMC) バッテリは、定置用途で最も広く利用されているリチウムイオン化学です。 NMC ケミストリーは、エネルギー、電力、コスト、およびサイクル寿命の点でバランスの取れた性能特性を示します。 しかし、リン酸鉄リチウム (LFP) 電池がますます普及しています。 LFP への動きは、コバルト価格の上昇に後押しされています。 LFI のエネルギー密度は NMC と同じではありませんが、LFI は可燃性のリスクを軽減しています。

リチウム技術は、高い DC 往復効率 (通常 > 85%) を備えていますが、毎年劣化し、耐用年数は 10 ～ 15 年です。

リチウムイオン電池は、おもちゃや携帯電話から電気自動車、最大 100 MW 以上の実用規模の電力システムまで、さまざまな規模で使用されています。 この技術はもともと、周波数調整や再生可能エネルギーの確定などの短時間の用途にのみ使用されていましたが、これらのバッテリーは、より長時間 (2 ～ 6 時間) の用途でますます使用されています。

私たちは 12V から 220v のエネルギー貯蔵モジュール PCB アセンブリ ビジネスをサポートしています。Kingford は専門的なワンストップ PCBA サービス工場です。