बड़े पैमाने पर ऊर्जा भंडारण प्रणालियाँ और क्या बदला है

ग्रिड ऑपरेटर वर्षों से भंडारण की समस्या पर पैसा खर्च कर रहे हैं, और परिणाम सर्वव्यापी हैं। कुछ बाज़ारों में इंस्टॉलेशन किसी के अनुमान से कहीं अधिक तेजी से बढ़ रहे हैं, जबकि अन्य को स्पष्ट आवश्यकताओं के बावजूद अनुमति के माध्यम से प्रोजेक्ट नहीं मिल पाते हैं।

जेनरेशन और लोड के बीच बेमेल कोई नई बात नहीं है। रात में सौर ऊर्जा कुछ भी उत्पादन नहीं करती है, शांत अवधि के दौरान हवा बंद हो जाती है, और किसी को इसकी परवाह किए बिना रोशनी चालू रखनी पड़ती है। बड़े पैमाने पर ऊर्जा भंडारण प्रणालियों को समाधान के रूप में स्थान दिया जाता रहता है, लेकिन तैनाती पैटर्न से पता चलता है कि स्थानीय परिस्थितियों के आधार पर आर्थिक और तकनीकी आवश्यकताएं बेतहाशा भिन्न होती हैं।

बड़े पैमाने पर ऊर्जा भंडारण प्रणालियाँ क्यों तैनात करें?

इसका एक भी उत्तर नहीं है. फ़्रिक्वेंसी विनियमन के लिए मिलीसेकंड प्रतिक्रिया समय की आवश्यकता होती है। ऊर्जा मध्यस्थता के लिए घंटों की अवधि की आवश्यकता होती है। पीक शेविंग के लिए बैकअप पावर की तुलना में अलग साइकलिंग पैटर्न की आवश्यकता होती है। ग्रिड ऑपरेटरों को ऐसे उपकरणों की आवश्यकता होती है जो कई आवश्यकताओं को पूरा कर सकें, और पारंपरिक बिजली संयंत्रों ने इसे अंतर्निहित विशेषताओं के माध्यम से प्रदान किया है जिन्हें बैटरी को सॉफ्टवेयर और नियंत्रण के माध्यम से दोहराना पड़ता है।

चीन ने अकेले 2023 में 16 गीगावॉट से अधिक नए ग्रिड पैमाने पर भंडारण स्थापित किया। यह संख्या यूरोप और उत्तरी अमेरिका द्वारा संयुक्त रूप से जुटाई गई संख्या से कम है। यह अंतर विनिर्माण लाभ, आक्रामक नीति समर्थन और ग्रिड कनेक्शन के लिए कम नियामक बाधाओं को दर्शाता है। यह देखते हुए कि क्या अन्य क्षेत्र उस अंतर को पाट सकते हैं, यह संदिग्ध बना हुआ है कि वे लाभ कितने मजबूत हो गए हैं।

दक्षिण ऑस्ट्रेलिया में टेस्ला का हॉर्न्सडेल पावर रिजर्व 2017 में 100 मेगावाट / 129 मेगावाट क्षमता पर चालू हुआ और https://arena.gov.au की ऑपरेटर रिपोर्ट के आधार पर लगभग तीन साल के भीतर भुगतान कर दिया। लेकिन उस परियोजना को दक्षिण ऑस्ट्रेलिया में विशिष्ट बाज़ार स्थितियों से लाभ हुआ जो हर जगह मौजूद नहीं हैं - उच्च थोक मूल्य अस्थिरता, पुराने इंटरकनेक्टर्स, और आवृत्ति विनियमन आवश्यकताएं जो अवधि की तुलना में तेज़ प्रतिक्रिया समय को अधिक महत्व देती हैं।

अवधि और घनत्व व्यापार-बंद

लिथियम{{0}आयन बैटरियां आपको रेटेड पावर पर 2-4 घंटे का डिस्चार्ज देती हैं। वर्तमान रसायन विज्ञान के लिए ऊर्जा घनत्व लगभग 250-340 Wh/kg बैठता है। वे विशिष्टताएँ दैनिक साइकिलिंग और फ़्रीक्वेंसी सेवाओं के लिए ठीक काम करती हैं, लेकिन जब आपको मौसमी भंडारण या बहु-दिवसीय बैकअप क्षमता की आवश्यकता होती है, तो वे कम हो जाती हैं।

85-95% की राउंड{0}}ट्रिप दक्षता तब तक अच्छी लगती है जब तक कि आप 15-20 साल के प्रोजेक्ट जीवनकाल में गिरावट का हिसाब न लगा लें। क्षमता में कमी रैखिक नहीं है, सहायक भार उपलब्ध ऊर्जा में खपत करते हैं, और थर्मल प्रबंधन बिजली की खपत करता है जो हेडलाइन दक्षता संख्याओं में दिखाई नहीं देता है।

पंप पनबिजली वैश्विक भंडारण क्षमता का 90% से अधिक बनी हुई है और दशकों तक बनी रहेगी। ये सुविधाएं न्यूनतम गिरावट के साथ 50+ वर्षों तक संचालित होती हैं, जलाशय के आकार के आधार पर 6-20 घंटों तक डिस्चार्ज हो सकती हैं, और इनमें पूर्वानुमानित प्रदर्शन विशेषताएं होती हैं। हालाँकि, भूगोल की सीमाएँ हैं जहाँ नई साइटें विकसित की जा सकती हैं, और जब पर्यावरणीय चिंताएँ उठाई जाती हैं तो अनुमति देने में वर्षों लग जाते हैं।

लागत की गतिशीलता सीधी नहीं है

https://bnef.com पर ब्लूमबर्ग की ट्रैकिंग के अनुसार बैटरी पैक की कीमतें 2010 में लगभग $1,100/kWh से घटकर 2023 तक $140/kWh से कम हो गईं, जिसने कई बाजारों में परियोजना अर्थशास्त्र को बदल दिया। लेकिन सामग्री की लागत न्यूनतम मूल्य निर्धारण का निर्माण करती है जिसे अकेले विनिर्माण पैमाने पर काबू नहीं किया जा सकता है।

कुछ हद तक पीछे हटने से पहले 2022 में लिथियम की कीमतें नाटकीय रूप से बढ़ीं। निकेल और कोबाल्ट आपूर्ति शृंखलाएं अपनी बाधाओं का सामना करती हैं। यह धारणा कि लागत ऐतिहासिक दरों पर घटती रहेगी, तब लागू नहीं होती जब कच्चे माल की उपलब्धता उत्पादन दक्षता के बजाय बाध्यकारी बाधा बन जाती है।

कुछ बाज़ार अब भंडारण को बिना सब्सिडी के शुद्ध अर्थशास्त्र पर गैस पीकर्स के साथ प्रतिस्पर्धा करते हुए देखते हैं। अन्य लोगों को वित्तपोषण अंतराल को पाटने के लिए अभी भी क्षमता भुगतान या अन्य तंत्र की आवश्यकता है। इन परिणामों के बीच का प्रसार स्थानीय बिजली की कीमतों, नवीकरणीय प्रवेश स्तर, ट्रांसमिशन बाधाओं और मौजूदा पीढ़ी के मिश्रण पर निर्भर करता है जो सरल सूत्रों तक कम नहीं होता है।

ग्रिड कोड 300 मेगावाट बैटरी इंस्टॉलेशन के लिए डिज़ाइन नहीं किए गए थे जो चार्जिंग से डिस्चार्जिंग पर स्विच करके सेकंड के भीतर सिस्टम पर 600 मेगावाट स्विंग कर सकते हैं। ट्रांसमिशन ऑपरेटरों को सुरक्षा योजनाओं और संचालन प्रक्रियाओं को फिर से लिखना पड़ा। कुछ क्षेत्रों ने शीघ्रता से अनुकूलन किया। अन्य लोगों ने ऐसी अड़चनें पैदा कीं जिससे व्यवहार्य अर्थव्यवस्था के बावजूद परियोजनाओं में वर्षों तक देरी हुई।

सॉफ़्टवेयर का महत्व लोगों की समझ से कहीं अधिक है

नियंत्रण एल्गोरिदम उपयोगिता पैमाने पर भंडारण परियोजनाओं को बनाते या तोड़ते हैं। चार्ज/डिस्चार्ज चक्रों को अनुकूलित करना, गिरावट का प्रबंधन करना, एक साथ कई बाजार सेवाओं में भाग लेना, ग्रिड ऑपरेटरों के साथ समन्वय करना - इन प्रणालियों का परिष्कार यह निर्धारित करता है कि परियोजनाएं वित्तीय अनुमानों को पूरा करती हैं या नहीं। कई प्रारंभिक स्थापनाओं ने ख़राब प्रदर्शन किया क्योंकि नियंत्रण रणनीतियाँ उनके सामने आने वाली जटिलता के लिए पर्याप्त नहीं थीं।

राजस्व स्टैकिंग तब तक सरल लगती है जब तक आप बाजार के नियमों का सामना नहीं करते हैं जो एक ही क्षमता को कई बार गिनने या एक साथ कई बाजारों में भाग लेने पर रोक लगाते हैं। कई सेवाएँ प्रदान करने में भौतिक रूप से सक्षम प्रणाली संविदात्मक या नियामक रूप से केवल एक या दो से मुद्रीकरण तक सीमित हो सकती है। ये बाधाएँ अधिकार क्षेत्र और परिवर्तन के बीच नाटकीय रूप से भिन्न होती हैं क्योंकि नियामक यह पता लगाते हैं कि उन भंडारण संसाधनों को कैसे संभालना है जो पारंपरिक पीढ़ी या लोड श्रेणियों में फिट नहीं होते हैं।

वैकल्पिक प्रौद्योगिकियाँ कर्षण के लिए संघर्ष करती रहती हैं

फ्लो बैटरी, संपीड़ित वायु भंडारण, तरल वायु ऊर्जा भंडारण - इन विकल्पों पर प्रति मेगावाट कम लागत पर लंबी अवधि के समाधान के रूप में लगातार चर्चा होती रहती है। हालाँकि तैनाती संख्या कम है।

हाईव्यू पावर ने 2022 के दौरान यूके में 50 मेगावाट / 250 मेगावाट की तरल वायु सुविधा शुरू की, जैसा कि https://highviewpower.com पर दस्तावेज किया गया है, जो लिथियम आयन और पंप हाइड्रो से परे कुछ वाणिज्यिक - पैमाने के विकल्पों में से एक का प्रतिनिधित्व करता है। क्या यह व्यापक रूप से अपनाने का संकेत देता है या एक विशिष्ट अनुप्रयोग बना रहेगा, यह लागत प्रक्षेपवक्र पर निर्भर करता है जो अभी तक अमल में नहीं आया है।

अवधि आवश्यकताओं के बारे में बुनियादी असहमति है। कम अवधि वाली प्रणालियों और पूरक संसाधनों की तुलना में ग्रिड को कितने 8+ घंटे के भंडारण की आवश्यकता है? विभिन्न संगठनों के अध्ययन उच्च नवीकरणीय प्रवेश परिदृश्यों के लिए भंडारण आवश्यकताओं के बारे में विरोधाभासी निष्कर्षों तक पहुंचते हैं, जो तकनीकी विश्लेषण से अधिक मांग लचीलेपन, ट्रांसमिशन विस्तार और निरंतर जीवाश्म ईंधन क्षमता के बारे में धारणाओं को दर्शाते हैं।

परिचालन ट्रैक रिकॉर्ड बढ़ने के कारण बैंक भंडारण परियोजनाओं के साथ सहज हो रहे हैं, हालांकि वित्तपोषण की शर्तें काफी भिन्न हैं। कुछ बाजारों में मानकीकृत अनुबंध और स्थापित मिसालें हैं। अन्य लोग प्रत्येक परियोजना को अद्वितीय जोखिम मूल्यांकन के रूप में मानते हैं जिसके लिए कस्टम उचित परिश्रम की आवश्यकता होती है। सुरक्षा प्रणालियों में सुधार के कारण बैटरी में आग लगने के जोखिम के लिए बीमा लागत कम हो गई है, लेकिन यह एक लाइन आइटम बनी हुई है जो व्यवहार्यता गणना को प्रभावित करती है।

विकास पाइपलाइन से पता चलता है कि स्थापनाएं बड़ी हो रही हैं - 500 मेगावाट की सुविधाएं जो एक दशक पहले अवास्तविक लगती थीं, अब नियमित हो गई हैं, और 1 गीगावॉट - पैमाने की परियोजनाएं योजना के चरण में हैं। यह स्केलिंग एकल बिंदुओं में ग्रिड विश्वसनीयता जोखिम को केंद्रित करते हुए मानकीकरण और साझा बुनियादी ढांचे के माध्यम से प्रति -मेगावाट लागत में कमी लाती है। यह समझौता सार्थक है या नहीं, यह प्रौद्योगिकी विश्वसनीयता और ग्रिड अतिरेक आवश्यकताओं के बारे में आपके दृष्टिकोण पर निर्भर करता है।

विनिर्माण संबंधी बाधाएँ अपेक्षा से अधिक कठिन हैं

सेल और सिस्टम के लिए फैक्ट्री की क्षमता में काफी वृद्धि हुई है, फिर भी मांग बढ़ने के दौरान आपूर्ति शृंखला में खिंचाव बना हुआ है। प्रमुख घटकों के लिए लीड समय 12-18 महीने तक बढ़ाया जाता है। सामग्री की कमी के कारण परियोजना में देरी हुई जिसका प्रौद्योगिकी की तैयारी या वित्तपोषण की उपलब्धता से कोई लेना-देना नहीं था।

चीन वैश्विक लिथियम आयन सेल उत्पादन का 75% से अधिक उत्पादन करता है। यह एकाग्रता पैमाने के माध्यम से लागत लाभ पैदा करती है और भू-राजनीतिक दृष्टिकोण के आधार पर आपूर्ति श्रृंखला की कमजोरियां भी पैदा करती है। अन्य क्षेत्र घरेलू उत्पादन में पूंजी डाल रहे हैं, लेकिन इसे पकड़ने में समय लगता है जब विनिर्माण अनुभव उतना ही मायने रखता है जितना कि पूंजी निवेश।

नवीकरणीय एकीकरण लाभों से परे भंडारण तैनाती में जलवायु लचीलापन संबंधी विचार कारक हैं। टेक्सास के 2021 के शीतकालीन तूफान ने दिखाया कि कैसे पारंपरिक पीढ़ी बिल्कुल जरूरत पड़ने पर अनुपलब्ध हो सकती है। भंडारण बैकअप क्षमता प्रदान करता है जिसे पारंपरिक विश्वसनीयता मेट्रिक्स में मापना कठिन है, लेकिन अत्यधिक मौसम आवृत्ति वृद्धि से निपटने वाले नियामकों और उपयोगिताओं द्वारा इसे तेजी से महत्व दिया जाता है।

प्रौद्योगिकी विकास नियामक ढाँचे के अनुकूलन से आगे निकल गया है। पाँच साल पहले ग्रिड योजना के लिए जो अर्थ था वह वर्तमान क्षमताओं या लागतों को प्रतिबिंबित नहीं करता है। यह अंतर उन परियोजनाओं के लिए अवसर पैदा करता है जो तेज़ी से आगे बढ़ सकती हैं जबकि स्थापित उपयोगिताएँ लंबे नियोजन चक्रों और अनुमोदन प्रक्रियाओं के माध्यम से काम करती हैं जो भंडारण संसाधनों के लिए डिज़ाइन नहीं की गई थीं।

क्षेत्र के प्रक्षेपवक्र से पता चलता है कि तेजी से विकास जारी रहेगा, हालांकि क्षेत्रों और अनुप्रयोगों में वितरण असमान बना हुआ है। तकनीकी क्षमताएँ काफी हद तक आवश्यकताओं को पूरा कर चुकी हैं - अर्थशास्त्र और नियामक ढाँचे अब प्रौद्योगिकी की तैयारी से अधिक तैनाती दर निर्धारित करते हैं।

बाज़ार भागीदारी तेजी से जटिल हो जाती है

विभिन्न थोक बिजली बाजारों में भंडारण कैसे भाग ले सकता है और क्षमता दायित्वों में कौन सी सेवाओं को गिना जाता है, इसके लिए अलग-अलग नियम हैं। PJM CAISO की तुलना में भंडारण को अलग तरह से मानता है, जो ERCOT की तुलना में विभिन्न संरचनाओं का उपयोग करता है। परियोजनाओं को तकनीकी विशिष्टताओं को अंतिम रूप देने से पहले स्थानीय बाजार डिजाइन को समझने की आवश्यकता है क्योंकि एक बाजार में जो काम करता है वह अन्यत्र इष्टतम से कम हो सकता है।

सहायक सेवा बाज़ार कुछ क्षेत्रों में महत्वपूर्ण राजस्व प्रदान करते हैं लेकिन अन्य में मुश्किल से मौजूद हैं। आवृत्ति विनियमन का मूल्य ग्रिड विशेषताओं, मौजूदा जनरेटर बेड़े संरचना और नवीकरणीय प्रवेश स्तर के आधार पर भिन्न होता है। एक परियोजना जो एक इंटरकनेक्शन में समझ में आती है, उसे अलग-अलग बाजार नियमों के साथ एक अलग ग्रिड ऑपरेटर के तहत 200 मील दूर तक पेंसिल करने में कठिनाई हो सकती है।

ग्रिड प्रभाव अध्ययन और अपग्रेड लागत आवंटन की प्रतीक्षा में भंडारण परियोजनाओं से इंटरकनेक्शन कतारें भरी हुई हैं। कुछ क्षेत्रों के लिए प्रतीक्षा की अवधि वर्षों तक बढ़ जाती है। इस बीच प्रौद्योगिकी में सुधार होता रहता है और लागत गिरती रहती है, जिसका अर्थ है कि दो साल पहले कतार में शामिल परियोजनाओं को इंटरकनेक्ट करने की मंजूरी मिलने तक नए, सस्ते उपकरणों को शामिल करने के लिए पुन: डिज़ाइन की आवश्यकता हो सकती है।

नीति समर्थन बेतहाशा भिन्न होता है

निवेश कर क्रेडिट ने कुछ न्यायालयों में परियोजना अर्थशास्त्र को बदल दिया। अन्य क्षेत्र क्षमता बाज़ारों या नवीकरणीय ऊर्जा अधिदेशों पर निर्भर हैं जो अप्रत्यक्ष रूप से भंडारण को प्रोत्साहित करते हैं। कुछ स्थानों ने नीतिगत दृष्टि से लगभग कुछ भी नहीं किया है फिर भी वहां तैनाती देखी जा रही है क्योंकि बाजार के बुनियादी सिद्धांत सब्सिडी के बिना काम करते हैं।

नीति समर्थन का स्थायित्व उतना ही मायने रखता है जितना उसकी उदारता। निवेशकों को यह विश्वास चाहिए कि 20 साल की परियोजना अवधि के बीच में रूपरेखा में नाटकीय बदलाव नहीं आएगा। कुछ यूरोपीय बाज़ारों में पूर्वव्यापी नीति परिवर्तनों ने डेवलपर्स को डरा दिया और अंततः अधिक स्थिर ढाँचे लागू होने के बाद भी वर्षों तक तैनाती धीमी कर दी।

अमेरिका में राज्य स्तर की नीतियां आवश्यकताओं और प्रोत्साहनों का एक समूह बनाती हैं जो राष्ट्रीय स्तर की विकास रणनीतियों को कठिन बना देती हैं। कैलिफ़ोर्निया के आक्रामक भंडारण अधिदेशों ने प्रारंभिक तैनाती को बढ़ावा दिया लेकिन आपूर्ति श्रृंखला में बाधाएँ पैदा कीं क्योंकि डेवलपर्स ने सीमित विनिर्माण क्षमता के लिए प्रतिस्पर्धा की। अन्य राज्य अधिक धीरे-धीरे आगे बढ़े और सीखे गए सबक और बेहतर प्रौद्योगिकी उपलब्धता से लाभान्वित हुए।

भंडारण क्षमताओं को ध्यान में रखते हुए ट्रांसमिशन योजना प्रक्रियाओं को अद्यतन करने की आवश्यकता है। पारंपरिक नियोजन में यह माना जाता है कि पीढ़ी के संसाधन निश्चित स्थानों पर रहते हैं, लेकिन ग्रिड कनेक्शन के साथ बैटरियों को लगभग कहीं भी तैनात किया जा सकता है। यह लचीलापन मूल्य पैदा करता है जिसे ट्रांसमिशन योजनाकारों ने पूरी तरह से समझ नहीं पाया है कि इसे अपने मॉडल में कैसे शामिल किया जाए और लागत विश्लेषण का लाभ कैसे उठाया जाए।

मीटर परिनियोजन निर्णयों के पीछे{{0}मीटर बनाम सामने-मीटर परिनियोजन निर्णयों में विभिन्न हितधारक समूह, वित्तपोषण संरचनाएं और नियामक निरीक्षण शामिल होते हैं। कुछ एप्लिकेशन स्पष्ट रूप से एक श्रेणी में हैं, लेकिन स्वामित्व मॉडल और राजस्व अनुकूलन रणनीतियों के आधार पर कई किसी भी दिशा में जा सकते हैं। जैसे-जैसे बाज़ार विकसित होते हैं और नियम बदलते हैं, इन परिनियोजन मोड के बीच विभाजन बदल जाता है।

जैसे-जैसे अधिक परिचालन अनुभव प्राप्त होता है अग्नि सुरक्षा आवश्यकताएँ संशोधित होती रहती हैं। शुरुआती इंस्टॉलेशन में सरल थर्मल प्रबंधन प्रणालियों का उपयोग किया गया जो कुछ विफलता मोड के तहत अपर्याप्त साबित हुआ। नई परियोजनाओं में कई अनावश्यक सुरक्षा प्रणालियाँ शामिल होती हैं जो लागत बढ़ाती हैं लेकिन बीमा प्रीमियम और नियामक जांच को कम करती हैं। सुरक्षा व्यय और स्वीकार्य जोखिम के बीच संतुलन बिंदु उद्योग के परिपक्व होने के साथ बदलता रहता है।