Kombineret økonomisk og teknologisk evaluering af batterienergilagring til netapplikationer

Tilslutning af store batterisystemer til energinettet giver mulighed for at opfange og lagre vedvarende energi i de blæsende og solrige tider, og derefter bruge den lagrede energi i mindre solrige og mindre blæsende tider. Ingen overraskelse der.

At integrere batterier i nettet kræver, at de giver operatørerne nok indtægter til at deltage. Men det er kompliceret at finde ud af, hvilken slags batterier der skal tilsluttes, af mange forskellige årsager. En grund til dette er, at beslutningen skal tage højde for et væld af variabler, herunder batterikemi, de opgaver batterierne vil udføre oftest (som rækker langt ud over simpel energilagring og -hentning), samt forviklingerne af markedsregler og energipriser.

Mens ideen om at tage højde for batteritype, batteri opgave, pris, og markedsregler kan lyde som sund fornuft, at kombinere disse analyser er kompliceret, og ofte ikke gjort. Eller i det mindste ikke gjort så grundigt som nødvendigt for at træffe de bedste økonomiske beslutninger, når det kommer til valg af nettilsluttet batterilager.

Det er her et hold af ingeniører og økonomer fra University of California San Diego kommer ind i billedet.

En ny undersøgelse i Naturenergi fra laboratorierne fra UC San Diego nanoengineering professor Shirley Meng og UC San Diego økonomiprofessor Graham Elliott tilbyder en kombineret kemi-og-økonomi tilgang, der skal gøre det lettere at identificere, hvilke slags batterier der er bedst egnet til bestemte applikationer på energinettet i Californien og videre.

Forskerne er ved at udvikle en række open source-værktøjer, som de håber vil være nyttige i Californien og andre steder.

"Du kan ikke se på omkostningerne pr. megawatt-times lagring som et absolut tal, der er fast. Det er ikke sådan batterisystemer fungerer, og kompleksiteten vokser endnu mere, når du ser på netforbundne systemer, " sagde UC San Diego nanoingeniør professor Shirley Meng. "Du er nødt til at se bredt for at få et præcist billede af, hvad der foregår økonomisk med nettilsluttede batterier. Derfor samarbejder vi med økonomer. For at gøre en reel indflydelse, du skal tænke ud over laboratoriet, " sagde Meng.

Energilagring er afgørende for at bringe vedvarende og billigere energikilder til nettet.

"Batterisystemer skal være økonomisk levedygtige for operatører, før de bliver tilsluttet nettet, " bemærkede UC San Diego økonomiprofessor Graham Elliott. "Dette afhænger af væld af faktorer, fra markederne for energi og batteriernes egenskaber. Vores arbejde er et skridt i bedre forståelse af sammenhængen mellem disse to aspekter."

Det korte uddrag nedenfor fra konklusionsafsnittet i det nye Naturenergi papir giver et indblik i både tilgangen og virkningen af ​​denne form for arbejde.

"I modsætning til den nuværende litteratur, vi viser, at for nøjagtigt at måle den potentielle indtjening af en energilagringsteknologi på nettet, det er utilstrækkeligt at antage konstant effektivitet på tværs af forskellige applikationer. Som et eksempel, til lithium jernfosfat (LFP) batteri, hvis man skulle antage, at effektiviteten af ​​time-shift-applikationen (93,1%) var konsistent på tværs af alle batteriapplikationerne, dette ville resultere i en væsentlig fejl i beregningen af ​​indtægter. For overbelastning, ramping og frekvensreguleringsapplikationer, den procentvise fejl i den beregnede omsætning ville være 6, henholdsvis 11 og 15 %."

Sustainable Power and Energy Center ved UC San Diego

Dette samarbejde er en del af det tværfaglige arbejde i UC San Diego Sustainable Power and Energy Center, hvor Shirley Meng fungerer som direktør, og Graham Elliott er fakultetsmedlem. Forskningen på Sustainable Power and Energy Center strækker sig fra teoretisk forskning gennem eksperimenter og materialekarakterisering hele vejen til virkelige test af enheder på campus mikronettet. Meng Lab, for eksempel, forfølger mange forskellige forskningslinjer med det formål at udtænke bedre måder at forstå, hvordan batterier fungerer, ofte i realtid, fra nanoskala til systemniveau.

Mod Open Source -værktøjer

"Eksisterende offentlige undersøgelser om indtægtsgenerering giver ikke præcise svar på værdiansættelse for en bestemt kemi eller markedsplads, " sagde Elliott. "Vores programmer er fokuseret på én del af markedet, men at have fokuseret på dette giver resultater, der er så tæt på at drive et batteri på nettet, som vi kunne."

UC San Diego-forskerne gør alle protokoller og økonomiske evalueringsværktøjer open source og tilgængelige for offentligheden. De bemærker, at disse protokoller og evalueringsværktøjer skal modificeres til forskellige net (f.eks. har New York forskellige markedsregler fra Californien), "så der skal udvises forsigtighed, når du bruger disse værktøjer, "sagde Meng.

Denne undersøgelse fokuserer på ydeevnen af ​​de grundlæggende byggesten (batterier på celleniveau) i disse lagersystemer til en række forskellige applikationer, og fremtidigt arbejde vil tage virkningerne af yderligere variabler, såsom kraftelektronik, i betragtning.

"Databegrænsninger for markedsdrift, især forståelse af mængder af energi, der kræves gennem regulering og rampeprodukter, også hæmme vores evne til fuldt ud at forstå værdien af ​​batterier på markederne, " sagde Elliott.