Hệ thống lưu trữ năng lượng bằng pin (BESS) đã được triển khai đáng kể và giảm các vấn đề về chuỗi cung ứng vào năm 2023, khiến đây lại là một năm phá kỷ lục nữa đối với BESS - ngay cả khi những lo ngại về an toàn vẫn tiếp tục được đưa tin.
Năm nay, khi công nghệ phát triển hơn nữa và việc lưu trữ năng lượng trở nên phổ biến hơn - tức là từ một tính năng mới trở thành nhu cầu thiết yếu - thì vấn đề an toàn sẽ được chú trọng nhiều hơn ngay cả khi ESS tiếp tục phát triển. Cách sử dụng BESS trong tương lai cũng sẽ thay đổi vào năm 2024.
Năm an toàn ở quy mô lớn
Nếu có một điều mà lĩnh vực lưu trữ năng lượng đã học được vào năm 2023 thì đó là vấn đề an toàn về pin cần được xem xét nhiều hơn.
Một số sự cố xảy ra vào năm 2023 chứng tỏ rằng việc duy trì độ an toàn của pin khó khăn hơn so với lần đầu xuất hiện. Hệ thống điện hóa phức tạp tạo nên pin. Họ yêu cầu các biện pháp phòng ngừa an toàn trên và vượt quá những gì pháp luật yêu cầu.
Sự an toàn của chúng sẽ được coi là một thành phần vốn có cần thiết cho sự phát triển lâu dài và có thể mở rộng của công nghệ pin, chứ không chỉ đơn thuần là một ô khác cần được kiểm tra. Sự thay đổi mô hình này thừa nhận rằng tỷ lệ sai sót sẽ giảm khi tăng tính đa dạng và sử dụng rộng rãi pin. Cần có một cách tiếp cận toàn diện hơn về an toàn.
Các nhà cung cấp và vận hành BESS sẽ nhấn mạnh đến an toàn vận hành nhiều hơn như một phần của chiến lược toàn diện, nhấn mạnh giá trị của việc giám sát liên tục từ khi vận hành cho đến khi hết tuổi thọ (EoL) của pin.
Phương pháp này nhấn mạnh tính năng động của hệ thống pin và sự an toàn là nhu cầu thường xuyên chứ không phải là thuộc tính tĩnh. Hệ thống pin ngày càng được liên kết nhiều hơn với các hệ thống giám sát tiên tiến và công nghệ bảo trì dự đoán, cho phép theo dõi thời gian thực các chỉ số hiệu suất và xác định sớm các mối nguy hiểm an toàn có thể xảy ra.
Bằng cách này, độ tin cậy của hệ thống pin được tăng lên và tuổi thọ hoạt động của chúng được kéo dài, đảm bảo hiệu quả và an toàn trong quá trình sử dụng.
Về cơ bản, an toàn pin sẽ là lĩnh vực được quan tâm chính khi lĩnh vực lưu trữ năng lượng chuyển từ giai đoạn áp dụng sớm sang ứng dụng BESS hoàn thiện hơn. Điều này là do thực tế là việc chạy pin một cách hiệu quả và có thể mở rộng phụ thuộc rất nhiều vào độ tin cậy và an toàn của pin.
Từ ion natri đến trạng thái rắn
Năm nay, BESS sẽ chứng kiến sự phát triển công nghệ tiên tiến bên cạnh những cải tiến về an toàn. Pin lithium-ion đã thống trị thị trường BESS, nhưng nhu cầu lưu trữ trong thời gian dài hơn - thứ mà lithium hiện không thể được sử dụng một cách an toàn hoặc kinh tế - sẽ cho phép các công nghệ phi lithium đầy hứa hẹn trở nên phổ biến hơn.
Các ứng dụng cần thời gian lưu trữ lâu hơn - đặc biệt là hơn 8 giờ - sẽ ngày càng sử dụng pin natri-ion nhiều hơn. Điều này là do cần có các lựa chọn lưu trữ hợp lý hơn.
Các tính năng của công nghệ natri-ion mang lại sự cân bằng giữa hiệu quả chi phí, an ninh và mật độ năng lượng thích hợp để lưu trữ trong thời gian dài là những yếu tố đang thúc đẩy sự thay đổi này. Do tính chất hóa học độc đáo của nó, nó đặc biệt hữu ích trong các ứng dụng cố định, nơi các hạn chế về trọng lượng và không gian ít quan trọng hơn so với các ứng dụng di động.
Vì natri có thể được thu hoạch ở hầu hết mọi nơi trên thế giới nên pin natri-ion rẻ hơn nhiều so với pin lithium-ion.
Đồng thời, pin thể rắn sẽ trở thành lựa chọn đắt tiền hơn trên thị trường. Vì chất điện phân rắn không bắt lửa nên pin thể rắn được biết đến với hiệu suất vượt trội, bao gồm mật độ năng lượng tốt hơn và các tính năng an toàn được cải thiện.
Nhưng do giá thành ngày càng tăng, pin thể rắn được coi là một lựa chọn xa xỉ trên thị trường pin - ít nhất là cho đến khi công nghệ tiến bộ. Việc sản xuất pin thể rắn rất tốn kém vì cần có chuỗi cung ứng mới và kỹ thuật sản xuất tiên tiến.
Pin thể rắn sẽ tiếp tục có nhu cầu cao bất chấp giá thành của chúng, đặc biệt là trong các ứng dụng mà độ an toàn và hiệu suất là rất quan trọng và chi phí ít gây lo ngại hơn.
Xu hướng này cho thấy thị trường pin đang trở nên đa dạng hơn như thế nào. Nhiều công nghệ khác nhau đang được điều chỉnh cho các trường hợp sử dụng cụ thể, cung cấp các tùy chọn từ tiết kiệm đến tập trung vào hiệu suất.
Sự phát triển dựa trên ứng dụng của BESS
Một trong những tiến bộ quan trọng nhất vào năm 2024 sẽ là khả năng hoạt động trong thời gian dài hơn của pin quy mô lớn. Một số hệ thống có thời gian hoạt động tối đa là bốn giờ. Việc kéo dài chiều dài này là một tiến bộ đáng kể trong công nghệ lưu trữ năng lượng sẽ cải thiện khả năng của lưới điện trong việc tích hợp các nguồn năng lượng tái tạo và tăng độ tin cậy cung cấp.
Trong các ngành có nhu cầu năng lượng cao nhưng phân tán trong thời gian dài hơn, sẽ có nhu cầu cụ thể về các ứng dụng lưu trữ năng lượng dài hạn, mật độ năng lượng thấp hơn (LDES). Điều này bao gồm các quy trình sản xuất, tích hợp rộng rãi các nguồn năng lượng tái tạo và sự ổn định của lưới điện ở những khu vực có nguồn cung cấp điện lẻ tẻ. Việc nhấn mạnh vào việc lưu trữ lâu dài là một phần của phong trào lớn hơn trong lĩnh vực năng lượng hướng tới các nguồn năng lượng đa dạng và đáng tin cậy hơn.
Bối cảnh công nghệ của BESS sẽ thay đổi cùng với những phát triển này. Được biết đến như là "xếp chồng doanh thu", các nhà khai thác hiện đang nghiên cứu các nguồn doanh thu mới.
Điều này đòi hỏi phải tận dụng nhiều chức năng đa dạng mà hệ thống lưu trữ có thể thực hiện để tham gia vào các dịch vụ thị trường khác nhau như điều chỉnh tần số, chuyển tải, loại bỏ đỉnh và dịch vụ khởi động đen.
Tuy nhiên, mức độ phức tạp trong hoạt động ngày càng tăng do sự đa dạng của các nguồn doanh thu này. Để giám sát hiệu quả các luồng doanh thu đa dạng này, người ta phải sở hữu hệ thống kiểm soát tiên tiến, hiểu biết toàn diện về động lực thị trường và hiểu biết về mức độ ảnh hưởng của các cấu hình tải khác nhau đến sự xuống cấp của pin. Vì tất cả những điều này, việc sử dụng tài sản BESS phức tạp hơn bao giờ hết.
Một số chủ đề quan trọng sẽ định hình sự phát triển của BESS vào năm 2024, bao gồm việc đảm bảo an toàn là ưu tiên hàng đầu, thương mại hóa các công nghệ không dùng lithium, kéo dài tuổi thọ pin cho các hệ thống quy mô lớn và nghiên cứu các dòng doanh thu mới thông qua các kế hoạch hoạt động phức tạp. Những phát triển này nhấn mạnh đặc tính năng động của thị trường BESS cũng như sự đổi mới và thích ứng liên tục nhằm đáp ứng nhu cầu thay đổi của người tiêu dùng và các cơ hội của ngành.