باتری‌‌‌ها منبع رشد سریع شبکه‌‌‌های برق

سیستم‌های ذخیره‌‌‌سازی انرژی باتری در مقیاس کاربردی در سال‌های اخیر به سرعت به عنوان یک منبع ثانویه ظرفیت برق در جهان رشد کرده‌‌‌اند. با کاهش هزینه فناوری ذخیره انرژی، باتری‌‌‌ها، به‌ویژه باتری‌‌‌های خورشیدی به طور فزاینده‌‌‌ای محبوبیت بیشتری برای تاسیسات خورشیدی دارند. فقط خریداران خورشیدی مسکونی و تجاری نیستند که از نصب ذخیره انرژی سود می‌‌‌برند. ذخیره‌‌‌سازی باتری در مقیاس کاربردی نقش مهمی‌‌‌ در عملکرد شبکه برق ایفا می‌کند و باعث صرفه‌‌‌جویی در هزینه، مزایای زیست‌‌‌محیطی و انعطاف‌پذیری شبکه‌‌‌های جدید می‌شود.

شنبه 1404/03/17 20:17 دسته بندی: اخبار انرژی و نیرو کد خبر: 21014

برخلاف سیستم‌های ذخیره‌‌‌سازی انرژی مسکونی که مشخصات فنی آنها بر حسب کیلووات بیان می‌شود، ذخیره‌‌‌سازی باتری در مقیاس کاربردی بر حسب مگاوات (یک مگاوات برابر با ۱۰۰۰ کیلووات) اندازه‌‌‌گیری می‌شود. به عنوان مثال یک باتری خورشیدی معمولی مسکونی می‌تواند حدود ۵ کیلووات برق تولید کند. این سیستم می‌تواند بین ۱۰ تا ۱۵ کیلووات ساعت انرژی قابل استفاده ذخیره کند که از آن جمله می‌توان به باتری‌‌‌های تسلا مدل Powerwall ۲ و باتری ساخت شرکتLG مدل Chem RESU ۱۰H اشاره کرد. از سوی دیگر، یک سیستم ذخیره‌‌‌سازی باتری در مقیاس کاربردی، بر حسب مگاوات و ساعت‌‌‌ها رتبه‌‌‌بندی می‌شود، مانند تاسیسات ذخیره باتری Mira Loma تسلا، که دارای ظرفیت نامی‌‌‌۲۰ مگاوات و مدت زمان ۴ ساعت است، به این معنی که می‌تواند ۸۰ مگاوات ساعت برق قابل استفاده را ذخیره کند.

اندازه و عملکرد ذخیره‌‌‌سازی باتری در مقیاس کاربردی به چند عامل اصلی بستگی دارد، از جمله می‌توان به مکان باتری در شبکه و مکانیزم یا مواد شیمیایی مورد استفاده برای ذخیره برق اشاره کرد. رایج‌‌‌ترین راه‌‌‌حل‌‌‌های باتری در مقیاس شبکه امروزه به گونه‌‌‌ای رتبه‌‌‌بندی می‌‌‌شوند که ۲، ۴ یا ۶ ساعت برق با ظرفیت نامی‌‌‌ خود ارائه می‌دهند. با این حال، این پیش‌بینی که باتری‌‌‌های با مدت زمان ذخیره‌‌‌سازی طولانی‌‌‌تر به زودی در دسترس خواهند بود، غیرواقعی نیست. به طور کلی، باتری‌‌‌های در مقیاس شبکه با یک منبع تولید‌‌‌کننده، مانند مزرعه بادی، جفت می‌‌‌شوند، یا در سیستم انتقال و توزیع در ایستگاه‌‌‌های فرعی قرار می‌‌‌گیرند تا به تعادل عرضه و تقاضای برق محلی کمک کنند.

بر اساس داده‌‌‌های موجود در خصوص موجودی کنونی تولیدکنندگان برق ایالات متحده در ماه ژوئیه ۲۰۲۴، اپراتورها در هفت ماه اول سال ۲۰۲۴، بالغ بر ۵ گیگاوات (GW) به ظرفیت شبکه برق ایالات متحده اضافه کردند. این در حالی است که در سال ۲۰۱۰، تنها ۴ مگاوات (MW) به ذخیره انرژی باتری در مقیاس کاربردی در ایالات متحده اضافه شد. همچنین در ماه ژوئیه ۲۰۲۴، بیش از ۲۰.۷ گیگاوات ظرفیت موجود ذخیره انرژی باتری در ایالات متحده بود.

در حال حاضر با کمک فناوری‌‌‌های نوین سیستم‌های ذخیره انرژی باتری، برق را به شبکه تزریق می‌کنند و طیف وسیعی از خدمات را برای پشتیبانی از شبکه‌‌‌های برق ارائه می‌دهند. از جمله این خدمات می‌توان به ایجاد تعادل بین عرضه و تقاضا، انتقال برق از دوره‌‌‌های قیمت پایین به دوره‌‌‌های با قیمت بالا (استراتژی معروف به آربیتراژ) و اجازه ذخیره برق از منابع تجدیدپذیر مانند باد و خورشید تا زمان نیاز، به جای محدود کردن آن منابع در مواقعی که بیشتر از میزان مصرف برق تولید می‌‌‌شوند، اشاره کرد.

سیستم‌های ذخیره‌‌‌سازی انرژی منابع اولیه برق نیستند، به این معنی که این فناوری برق را از سوخت یا منبع طبیعی تولید نمی‌‌‌کند. در عوض، آنها الکتریسیته‌‌‌ای را ذخیره می‌کنند که قبلا از یک ژنراتور برق یا شبکه برق ایجاد شده است، که سیستم‌های ذخیره انرژی را به منابع ثانویه برق تبدیل می‌کند. به طورکلی سیستم‌های ذخیره‌‌‌سازی انرژی، بیشتر برق را برای شارژ خود مصرف می‌کنند تا ارسال به شبکه. منابع ثانویه الکتریسیته مانند باتری‌‌‌ها در گزارش سالانه تولیدکنندگان و در داده‌‌‌های موجودی اولیه ماهانه شرکت‌های برق در ایالات متحده گنجانده شده‌‌‌اند، زیرا آن منابع هستند که ظرفیت پاسخگویی به بار شبکه را فراهم می‌کنند حتی با این حال که سیستم‌های ذخیره‌‌‌سازی انرژی مستقیما برق تولید نمی‌‌‌کنند.

بیشتر سیستم‌های ذخیره انرژی باتری در مقیاس کاربردی ایالات متحده از باتری‌‌‌های لیتیوم یونی استفاده می‌کنند. انواع دیگر سیستم‌های ذخیره‌‌‌سازی انرژی عبارتند از: هیدرو ذخیره‌‌‌سازی پمپی، سیستم‌‌‌ ذخیره‌‌‌‌‌‌سازی انرژی چرخ طیار یا فلایویل و ﺳﯿﺴﺘﻢ ذﺧﯿﺮه‌‌‌ﺳﺎزی اﻧﺮژی ﻫﻮای ﻓﺸﺮده که در سال‌های اخیر بسیار مورد توجه قرار گرفته‌‌‌اند.

مزایای ذخیره‌‌‌سازی باتری در مقیاس کاربردی

شرکت‌های برق و اپراتورهای شبکه اغلب می‌‌‌گویند که ذخیره‌‌‌سازی باتری در مقیاس کاربردی، ابزاری جدید در صنعت برق است، با اشاره به راه‌‌‌هایی که ذخیره باتری می‌تواند از شبکه پشتیبانی کند. ذخیره‌‌‌سازی می‌تواند مانند یک بار (شارژ از شبکه زمانی که قیمت برق و تقاضا پایین است) یا مانند یک تولیدکننده (هنگامی‌‌‌که تقاضا و قیمت هر دو بالا هستند)، برق را به شبکه بازگرداند. علاوه بر این، وقتی نیروگاه‌‌‌ها چند دقیقه یا حتی ساعت‌‌‌ها طول می‌‌‌کشد تا روشن شوند، ذخیره باتری می‌تواند برق را در چند میلی ثانیه به شبکه تزریق کند. این سطح از انعطاف‌‌‌پذیری از یک منبع بی‌سابقه است و امکانات برای مهار این قابلیت بی‌‌‌پایان است.

ذخیره‌‌‌سازی باتری در مقیاس کاربردی زمانی مفید است که با منابع تجدیدپذیر مانند نیروگاه‌‌‌های خورشیدی یا بادی همراه شود. در حالی که این انرژی‌‌‌های تجدیدپذیر منابع خارق‌‌‌العاده‌‌‌ای برای تولید انرژی پاک مقرون‌‌‌به‌‌‌صرفه هستند، اما زمانی که الگوهای آب‌‌‌وهوایی تغییر می‌کنند، غیرقابل پیش‌بینی هستند. ذخیره‌‌‌سازی باتری در مقیاس کاربردی به توسعه‌‌‌دهندگان منابع اجازه می‌دهد تا خروجی این منابع را تعدیل کنند و اطمینان حاصل کنند که انرژی تجدیدپذیر در صورت نیاز به شبکه تزریق می‌شود.

آینده فناوری ذخیره‌‌‌سازی

آینده فناوری ذخیره‌‌‌سازی باتری نوید بزرگی برای مصرف‌کنندگان انرژی‌‌‌های تجدیدپذیر مسکونی و تجاری دارد. با پیشرفت در کارآیی، عملکرد، مواد شیمیایی باتری، ادغام فناوری هوشمند و پایداری، صاحبان خانه‌‌‌ها و مشاغل می‌توانند منتظر راه‌‌‌حل‌‌‌های ذخیره انرژی قابل اطمینان‌‌‌تر، موثرتر و سازگارتر با محیط‌زیست در سال‌های آینده باشند. بر اساس یک پیش‌بینی در سال ۲۰۲۳، انتظار می‌رود تقاضای ظرفیت ذخیره‌‌‌سازی باتری در بخش برق جهانی بسته به سناریوی انتقال انرژی، بین ۲۲۷ تا ۳۵۹ گیگاوات در سال ۲۰۳۰ باشد. پیش‌بینی‌‌‌ها نشان داد که ظرفیت ذخیره‌‌‌سازی باتری موردنیاز در سال ۲۰۵۰ برای حفظ افزایش دمای جهانی زیر ۱.۵ درجه سانتی‌‌‌گراد، تقریبا ۴.۱تراوات است.

در حقیقت امروزه به‌‌‌کارگیری سیستم‌های ذخیره‌‌‌ساز انرژی به عنوان یکی از اصلی‌‌‌ترین و بهینه‌‌‌ترین روش‌ها در جهت رفع مشکلات شبکه برق و ایجاد توازن بین تولید و مصرف به صورت چشمگیر مورد توجه قرار گرفته است. استفاده از این سیستم‌ها علاوه بر کاهش نوسانات ولتاژ و کمک به تثبیت ولتاژ، افزایش کیفیت توان و کمک به کنترل فرکانس با تسطیح منحنی بار و کاهش پیک بار، موجب کاهش ظرفیت نامی ‌‌‌موردنیاز شبکه سراسری و عدم‌نیاز به نصب تجهیزات توسعه خطوط انتقال خواهد شد. این مهم، سرمایه‌گذاری و بهره‌‌‌وری صنعت برق را به میزان چشمگیری بهبود و افزایش خواهد داد. به همین دلیل شرکت‌های تامین برق در سراسر دنیا در حال سرمایه‌گذاری گسترده روی سیستم‌های ذخیره‌‌‌ساز انرژی هستند.