現在、エネルギー産業において、エネルギー貯蔵は最も普及している技術である。
山東省、山西省、新疆ウイグル自治区、内モンゴル自治区、安徽省、チベット自治区など十数省が、太陽光発電所や風力発電所にエネルギー貯蔵システムの設置を義務付ける文書を発行した。
エネルギー業界では、「エネルギー貯蔵は、太陽光発電や風力発電の間欠性や変動性に対する効果的な解決策であり、エネルギー利用を促進し、出力抑制を削減する」と長らく認識されてきた。価格の大幅な引き下げにより、この利点はさらに顕著になったものの、技術的およびコスト的な制約から「敬遠」されてきた。しかし今日、エネルギー貯蔵はついに公式な集団的選択によって、誇りを持てるようになった。
しかし、エネルギー貯蔵が「おまけ」から「市場が必要とするもの」へと華々しく転換するためには、より明確で強力な政策支援が必要なだけでなく、同時に、技術革新と製品革新によって光ストレージ産業の発展を促進する必要があるのではないでしょうか？どのようにすれば最適な融合が実現できるのでしょうか？融合における課題とは何でしょうか？これらすべてに答える必要があります。
1. 一般的なシステムシナリオにはどのようなものがありますか？
現在、市場には主にいくつかのプランが存在します。
交流側結合方式とは、太陽光発電と蓄電システムを交流側で接続する方式を指し、蓄電システムは低電圧側に接続することも、10kV～35kVの母線に接続することも可能です。この方式は、大規模な光蓄電発電所、蓄電システムの集中配置、容易な運用管理、電力系統への電力供給に適しています。
DC側結合方式とは、エネルギー貯蔵システムをDC側に接続し、2つのシステム間の電力変換における接続箇所を減らし、エネルギー損失を低減し、設備投資を抑える方式を指します。この方式では、太陽光発電インバータにエネルギー貯蔵システム用のインターフェースを設ける必要があります。
2. 1 + 1 > 2 という積分をどのように実現しますか？
融合による解決策は存在するが、1 + 1 > 2 の効果を実現する融合は容易ではない。
光融合技術はより複雑である。統合システムは、太陽光発電、エネルギー貯蔵、電力網の安全かつ安定した動作を確保するとともに、ハードウェア、ソフトウェア、システムレベル間の障壁を打破する必要がある。
光ストレージ融合システムには多くのデバイスがあり、ハードウェアとソフトウェア間のインターフェース互換性の問題を解決する必要があります。機器は異なるメーカー製であることが多く、電源設計、機器調達、運用、保守の難易度とコストが増加します。そして最も重要なのは、異なる機器間の通信インターフェースが異なるため、インテグレーターはさまざまなプロトコルとインターフェースに精通する必要があることです。
したがって、光ストレージ融合は、太陽光発電装置とエネルギー貯蔵装置を単純に物理的に組み合わせたものではなく、深層融合技術を用いて1 + 1 > 2の効果を実現するものであり、インテグレータの統合能力を非常に大きく試すものです。
3. 低価格競争によって産業統合の混乱が生じた
システム統合は光ストレージ発電所の構築において鍵となる要素だが、国内の統合分野には多くの課題が存在する。
一方で、光ストレージシステムを統合的に構築できる企業は多くありません。技術融合であれビジネスモデルの融合であれ、我が国のエネルギー貯蔵は依然として産業発展の初期段階にあります。多くの企業は太陽光発電用インバーター、蓄電池、PCS、EMSなどの個別分野で強みを持っていますが、光ストレージシステムを統合的に構築できる企業はごくわずかです。
一方で、低価格入札はますます激化し、企業は低コストに制約されている。現在、国内の新エネルギー分野では、エネルギー貯蔵の入札価格は2.15元/Wh（EPC価格）から1.699元/Wh（EPC価格）にまで下がっており、この価格は業界で認められているコスト価格をはるかに下回っている。
さまざまなシナリオによってエネルギー貯蔵システムに対する要件は異なり、エネルギー貯蔵システムの設計とコストに関する統一された基準がないため、容易に曖昧な領域になり得る。
「現在、各社はバッテリーの入札を行っており、基準は6,000サイクルです。業界には統一された評価基準がありません。一部のメーカーは、3,000サイクル未満のサイクル寿命のバッテリーを低価格で入札しています。もちろん、価格面で彼らに太刀打ちすることはできません」と、あるエネルギー貯蔵分野のベテラン専門家は無力感を露わにした。
「もちろん、エネルギー貯蔵システムの統合において最も重要な側面は、DC側の安全管理、つまりバッテリーシステムの安全管理であり、非常に包括的なシステム保護設計が求められます」と情報筋は続けた。セル、モジュール、バッテリークラスター、バッテリーシステム管理の4つのレベルが連動しており、優れたシステム保護設計により、リアルタイムで動作状態を把握でき、故障の早期警告が可能で、故障が発生した場合は段階的な保護と迅速な連動保護も実現できる。
そうでなければ、小さな不具合が簡単に大きな問題に発展してしまう可能性があります。近年、韓国では30件以上の火災事故が発生していますが、その原因のほとんどは電気系統の設計上の欠陥や保護システムの故障によるものです。
テストはそこで終わりではありません。バッテリー寿命の問題があり、エネルギー貯蔵温度制御システムの設計が必要です。厳密な熱シミュレーションと実験的検証、エネルギー貯蔵容器のエアダクト設計、空調電力構成など、これらのリンクが厳密に制御および設計されていないと、容器内のリチウム電池の温度不均衡を引き起こしやすく、セルの不安定性を悪化させる可能性があります。
著者は4Hエネルギー貯蔵システムにおいて、セル間の温度差が22℃に達すると、バッテリー寿命に深刻な影響を与えるだけでなく、エネルギー貯蔵発電所の運転リスクも増大するという事例に遭遇した。
4．エネルギー貯蔵システムを効率的に管理するにはどうすればよいか？
計画の選定からシステム統合に至るまで、エネルギー貯蔵システム全体の安全な運用と最適な利益は、システム全体の運用と管理に密接に関係している。
従来の発電所の経済的な電力配分方式と比較して、光蓄電発電システムの電力配分を行う際には、蓄電発電所におけるバッテリーとコンバータの効率的な管理を十分に考慮する必要があり、そうすることで発電所全体の安全性と経済性を向上させることができる。
ここで、光ストレージプラントのインテリジェントな頭脳であるEMS（エネルギー管理システム）の重要性が浮上します。エネルギー貯蔵は太陽光発電システムや電力網とどのように連携するのでしょうか？バッテリー自体はどれくらい充電すべきか、どのように充電するのか、どのように安全性を確保するのか？これらすべてには、統合管理のためのインテリジェントで効率的なEMSが必要です。
太陽光発電システムの平滑化を例にとると、エネルギー貯蔵システムは、太陽光発電の出力平滑化制御に基づいて平滑化パラメータを設定し、EMSは平滑化パラメータを制御目標として、エネルギー貯蔵システムに高速充放電制御を適用することで、発電システムの出力電力が設定された変化率の範囲内になるようにすることができる。
現在、業界でより成熟した手法としては、太陽光発電の電力予測とエネルギー貯蔵のミリ秒単位の応答特性に基づいたスマートEMSを用いて、太陽光発電システムのスムーズな制御を実現し、電力系統への影響を軽減し、電力系統運用の安定性と信頼性を向上させることが挙げられます。同時に、バッテリーとシステム全体を保護するために、BMS、PCS、EMS間にミリ秒単位の高速連携メカニズムが構築されています。
さらに、高度なインテリジェントEMSは、マルチエネルギーデジタル統合管理を実現し、毛髪、送電、配電を包括的にカバーし、あらゆるシーンに対応できます。
