النظام تخزين طاقة البطارية في حاوياتيمثل نقلة نوعية في كيفية نشر البنية التحتية للطاقة على نطاق واسع. وخلافاً لبناء المحطات الفرعية التقليدية التي تتطلب أشهراً من الأعمال المدنية، يمكن شحن حاوية بطول 40 قدماً مليئة بخلايا الليثيوم، والعاكسات، والإدارة الحرارية من شنتشن إلى تكساس، وتشغيلها في غضون أسابيع. هذا هو الملعب، على أي حال. الواقع ينطوي على تعقيد أكبر بكثير.
ما يحدث في الواقع في الداخل
قم بفتح إحدى هذه الوحدات وستجد ترتيبًا كثيفًا بشكل مدهش للمكونات التي تتقاتل من أجل المساحة. تهيمن حوامل البطاريات-عادةً على 10 إلى 20 حاملًا تحتوي على آلاف الخلايا المنشورية LFP، ويتم توصيل كل حامل في سلسلة-تكوينات متوازية للوصول إلى الفولتية المستهدفة بحوالي 1500 فولت تيار مستمر على الأنظمة الأساسية الأحدث. لا تزال أنظمة 1000 فولت الأقدم تُشحن، في الغالب إلى الأسواق ذات متطلبات التوصيل البيني القديمة أو العملاء الذين تعرضوا للإرهاق بسبب أعطال الجهد العالي- المبكرة.
تستهلك الإدارة الحرارية ما يصل إلى 15-20% من الحجم الداخلي. لقد فاز التبريد السائل أساسًا بالحجة حول الهواء القسري لأي شيء يزيد عن 2 ميجاوات في الساعة. إن مكاسب كثافة الطاقة كبيرة جدًا. بذلت كل من CATL وBYD جهودًا كبيرة لتحقيق هذا التحول في عام 2021-2022 تقريبًا، والآن تجد صعوبة في العثور على شركة تصنيع جادة لا تزال تراهن على بنيات التبريد بالهواء للتطبيقات على نطاق الشبكة. ولا يزال البعض يفعل ذلك من أجل قطاع التعدين الأسترالي، حيث البساطة والقدرة على تحمل الغبار أكثر أهمية من الكثافة.
نظام تحويل الطاقة-جسر التيار المستمر-التيار المتردد إلى الشبكة-يعيش أحيانًا داخل الحاوية، وأحيانًا في حاوية منفصلة. تختلف فلسفة التكامل بشكل كبير بين الشركات المصنعة. يميل Sungrow إلى توفير كل شيء-في-عبوة واحدة. فلوينس غالبا ما يفصل بين المكونات. لا يعتبر أي من النهجين متفوقًا بشكل قاطع؛ يعتمد ذلك على قيود الموقع، ومتطلبات الوصول إلى الصيانة، ومدى ثقة العميل بقدرات التصميم الكهربائي الخاصة بشركة التكامل.
متاهة الشهادة
هنا تصبح الأمور محبطة حقًا بالنسبة للمصنعين الذين يحاولون التوسع عالميًا.
اختبار UL 9540A في أمريكا الشمالية ليس مجرد مربع اختيار. يمكن أن تستغرق اختبارات الانتشار الحراري الجامح ستة أشهر وتكلف ما يزيد عن 500000 دولار لكل تكوين. افشل مرة، أعد التصميم، اختبر مرة أخرى. لقد أنفق المصنعون الصينيون الذين يدخلون السوق الأمريكية ملايين الدولارات على الشهادات وحدها قبل بيع وحدة واحدة. استسلم البعض. آخرون-Envision وPylontech وحفنة من الشركات الأخرى-تقدموا وأصبحوا الآن يحتفظون بقوائم UL المشروعة.
تبدو علامة CE الأوروبية أبسط على الورق ولكنها تخفي التعقيد في تفسيرات توجيهات الآلات. لدى الهيئات المبلغة المختلفة آراء مختلفة حول ما يشكل "سوء استخدام متوقع" لتركيب بطارية بقدرة 5 ميجاوات في الساعة. تضيف عملية موافقة لجنة الانتخابات المركزية في أستراليا طبقة أخرى. يلتزم الشرق الأوسط في الغالب بمعايير اللجنة الكهروتقنية الدولية (IEC)، لكن المرافق الفردية تفرض متطلبات اختبار الشهود الخاصة بها.
لا أحد يتحدث علنًا عن عدد الحاويات التي يتم شحنها قبل الحصول على الشهادة الكاملة. يحدث ذلك. تغطي اتفاقيات عدم الإفشاء التفاصيل.
الوضع الحالي لسلسلة التوريد في 2024-2025
يحدد شراء الخلايا القدرة التنافسية للمصنعين أكثر من أي عامل آخر تقريبًا. حاوية BESS هي في الأساس تمرين تعبئة وتكامل مبني على الكيمياء الكهربائية لشخص آخر.
لا يعامل موردو الخلايا-الأعلى-CATL، وBYD، وEVE Energy، وCALB-، جميع العملاء على قدم المساواة. حجم الالتزامات مهم. تحصل الشركة المصنعة التي تطلب 500 ميجاوات في الساعة سنويًا على أسعار وأولوية تخصيص ودعم فني مختلفة عن تلك التي تطلب 50 ميجاوات في الساعة. يؤدي هذا إلى إنشاء ديناميكية ذاتية التعزيز-حيث يؤدي الحجم إلى توفير اقتصاديات أفضل مما يؤدي إلى عروض أسعار أكثر تنافسية وحجم أكبر.
تنجح شركات التكامل الصغيرة في البقاء على قيد الحياة من خلال إيجاد مجالات متخصصة. موردو الخلايا من المستوى الثاني-متعطشون للحصول على حصة في السوق. التطبيقات المتخصصة حيث يكون التعرف على العلامة التجارية أقل أهمية. الأسواق الجغرافية حيث لم يقم العمالقة بالتوزيع. أو يتم اكتسابها.
تنقسم مصادر BMS إلى قسمين: -مطور ذاتيًا مقابل مشترى. الحجج الخاصة بمركز تطوير نظام إدارة المباني (BMS) الداخلي- بشأن التمايز والتقاط الهامش. تتضمن الحجج المعارضة الاستثمار الوحشي في البحث والتطوير المطلوب لمطابقة عمق التحقق من السلامة الذي يقدمه متخصصون مثل Higee أو Kehua. تتجه معظم الشركات المصنعة إلى مكان ما بين-شراء أجهزة BMS الأساسية مع تخصيص البرامج الثابتة وإضافة طبقات مراقبة خاصة في الأعلى.
ديناميكيات التسعير التي لا معنى لها (حتى تكون منطقية)
انخفضت أسعار أنظمة تخزين الطاقة في الحاويات بشكل حاد في السنوات الأخيرة. انخفض سعر المصنع- لبعض التهيئات إلى أقل من 100 دولار/كيلووات ساعة (في الصين)، وهو رقم رائع بالنظر إلى الأسعار قبل ثلاث سنوات.
الرياضيات لا تعمل للجميع في هذه المستويات. تم ضغط إجمالي الهوامش -لشركات تكامل اللعب الخالصة إلى 12-18% في المناقصات التنافسية. وتشير بعض العطاءات المبلغ عنها إلى هوامش أقل، أو خسائر صريحة تم تكبدها لتأمين مشاريع مرجعية في الأسواق الجديدة.
لماذا تقدم الشركة المصنعة عرضًا أقل من التكلفة؟ يختلف الأساس المنطقي الاستراتيجي:
اقتحام جغرافيا جديدة حيث يفتح المشروع الرائد الأبواب
الحفاظ على تشغيل خطوط الإنتاج أثناء التصحيحات الناعمة للطلب
الرهان على أن أسعار الخلايا ستنخفض أكثر قبل التسليم، مما يخلق هامشًا على الواجهة الخلفية
اليأس
والأخير هو أكثر شيوعا مما توحي العروض التقديمية للمستثمرين. إن القدرة الفائضة في قطاع التصنيع في الصين هي أمر حقيقي. تختلف التقديرات، ولكن يوجد ما يقرب من 200 جيجاوات في الساعة من الطاقة الإنتاجية السنوية مقابل الطلب العالمي الذي قد يصل إلى 100 جيجاوات في الساعة في عام جيد. لا ينجو الجميع من هذا الهز.
أرضيات التصنيع التي مررت بها
النطاق في تعقيد الإنتاج مذهل.
إحدى المنشآت في جيانغسو-لن نذكرها-تدير خط PACK مؤتمتًا بالكامل تقريبًا. يتم تحميل الخلايا آليًا، ولحامها بدقة الليزر، واختبارها من خلال دورات تفريغ الشحن المتعددة-، ثم دمجها في حوامل بأقل قدر من التدخل البشري. بديع. ينظف. مكلفة للبناء.
وتعتمد منشأة أخرى، وهي منشأة أصغر حجمًا، على فنيين مدربين في معظم خطوات التجميع. مزيد من العمالة، وتباين أكثر صرامة في الجودة إذا كان العمال جيدين، وتباين أسوأ إذا لم يكونوا كذلك. تتمتع هذه الشركة المصنعة بالمرونة-وسوف تقوم بتخصيص التكوينات التي لا تستطيع الخطوط الآلية التعامل معها اقتصاديًا.
كلا النهجين يجدان العملاء. كلاهما لديه أوضاع الفشل. يواجه الخط الآلي صعوبة في التعامل مع أوامر التغيير الهندسي في منتصف-الإنتاج. يكافح الخط اليدوي مع الاتساق في الحجم.
تعمل بروتوكولات الاختبار على فصل الشركات المصنعة الجادة عن تلك التي تتطلب قطعًا دقيقة. يتضمن النظام المناسب فحص الوارد على مستوى الخلية-وفحص مستوى الوحدة والمقاومة-وسعة الوحدة والتحقق من صحة موازنة مستوى الحامل-وحرق الحاوية بالكامل-تحت الحمل. البعض يضغط هذا. بعض الخطوات تخطي. تظهر المشكلات في اتجاه مجرى النهر-مطالبات الضمان، ونقص الأداء، وفي أسوأ الحالات، الأحداث الحرارية.
سؤال السلامة الذي يتجنبه الجميع
تحدث حرائق الحاويات. لا يناقش المجال حوادث معينة علنًا-التعرض القانوني، والإضرار بالسمعة، وحساسية العملاء. لكن تقارير إدارة الإطفاء الواردة من أريزونا وكوريا الجنوبية وبلجيكا وأماكن أخرى توثق هذه الحقيقة.
تتجمع الأسباب الجذرية حول بضع فئات: فشل نظام إدارة المباني (BMS) الذي يسمح للخلايا بالشحن الزائد أو التفريغ الزائد، وعدم كفاية الإدارة الحرارية أثناء ذروة الظروف المحيطة، وعيوب التصنيع التي تؤدي إلى إنشاء دوائر قصيرة داخلية، والعوامل الخارجية مثل العناصر العابرة على جانب الشبكة- أو أخطاء التثبيت.
لقد أصبح منع الانتشار هو التحدي المركزي في التصميم. يختبر UL 9540A على وجه التحديد ما إذا كانت الخلية المفردة الحرارية الهاربة تتدفق إلى الخلايا المجاورة. إن اختيارات التصميم التي تجتاز هذا الاختبار-العزل القوي للطبقات البينية، أو الإدارة القوية لغازات التهوية، أو ألواح الحريق، أو الهباء الجوي أو-أنظمة منع العوامل النظيفة-تضيف تكلفة وتعقيدًا.
يفرض معيار NFPA 855 في الولايات المتحدة الآن بشكل فعال وجود مسافات فصل كبيرة بين منشآت الحاويات ما لم يتم توضيح تدابير تخفيف محددة. وهذا يعيد تشكيل اقتصاديات المشروع. تكاليف الأراضي أكثر أهمية. بعض المواقع الحضرية تصبح غير قابلة للبناء.
خصائص السوق الجغرافية
يعمل ما بعد الولايات المتحدة-IRA في ظل هياكل حوافز غريبة. تدفع مكافآت المحتوى المحلي المصنعين نحو التجميع النهائي على أرض الولايات المتحدة-أو على الأقل المطالبات المعقولة بالقيمة المضافة المحلية الكافية-. وما يعتبر "محليا" ينطوي على تفسيرات معذبة لتوجيهات وزارة الخزانة، والتي يجد حتى محامو الضرائب صعوبة في التعامل معها بثقة. أنشأت بعض الشركات المصنعة الصينية مرافق التجميع في أريزونا أو تكساس. يتعاون آخرون مع كيانات أمريكية من أجل التكامل النهائي أثناء شحن-حاويات نصف جاهزة.
يتركز الطلب الأوروبي في بلدان محددة: ألمانيا للتطبيقات الصناعية وراء-العدادات-، والمملكة المتحدة لخدمات الشبكة وعمليات التخزين التجارية، وإيطاليا لأنظمة الطاقة الشمسية -بالإضافة إلى-التخزين السكنية. يؤدي تعقيد الاتصال البيني للشبكة في القارة-كل مشغل TSO بمتطلباته الخاصة- إلى تجزئة السوق بطرق تفضل التكامل ذوي المعرفة المحلية.
تتفوق أستراليا على ثقلها في مجال التخزين على نطاق واسع-. وضع مشروع هورنسديل البلاد على الخريطة. يؤدي عدم استقرار الشبكة والتقلبات العالية في أسعار الجملة إلى خلق حالات استخدام اقتصادي حقيقية تتجاوز تفويضات السياسة. العملاء هناك متطورون. لقد رأوا عمليات تثبيت كافية لطرح أسئلة صعبة حول ضمانات التدهور ومطالبات كفاءة الرحلة ذهابًا وإيابًا-.
تظل الأسواق الناشئة-جنوب شرق آسيا وأمريكا اللاتينية وإفريقيا-واعدة أكثر من الواقع بالنسبة لمعظم الشركات المصنعة. وتهيمن قيود التمويل. يواجه تركيب 50 ميجاوات في الساعة في إندونيسيا معايير قابلية مصرفية مختلفة عن نفس الأجهزة في كاليفورنيا. المخاطر السياسية، والتعرض للعملة، والأطر التنظيمية المتخلفة تجعل اللاعبين الرئيسيين حذرين.
ما الذي يميز الفائزين عن عمليات التشغيل أيضًا-.
تتبع المركبات القياسية. الشركة المصنعة التي لديها قدرة مركبة تبلغ 5 جيجاوات في الساعة والحد الأدنى من مطالبات الضمان تفوز بعطاءات ضد منافس بقدرة 500 ميجاوات في الساعة، حتى بأسعار أعلى. يطلب مقرضي تمويل المشاريع تركيبات مرجعية. يفضل مقاولو EPC الموردين المعتمدين. السمعة لزجة.
يظهر العمق الهندسي بطرق خفية. ما مدى سرعة استجابة الشركة المصنعة لمتطلبات الاتصال البيني الخاصة بالموقع-؟ هل يفهمون الآثار المترتبة على كود الشبكة، أم أنهم يتعاملون مع الحاوية كمنتج معزول؟ أفضل الشركات المصنعة تضم مهندسي أنظمة الطاقة الذين يتحدثون لغة المنفعة، وليس فقط مهندسي البطاريات الذين يفهمون كيمياء الخلية.
إن حضور ما بعد البيع-يحظى بأهمية متزايدة. تحتاج حاوية في غرب تكساس إلى دعم من شخص يمكنه الوصول فعليًا إلى هناك خلال 48 ساعة. المراقبة عن بعد تكتشف بعض المشكلات. ليس كل شيء. يقوم المصنعون الذين ينشئون شبكات خدمة إقليمية-أو يعقدون شراكات مع متخصصين في التشغيل والصيانة- بالتمييز ضد وحدات الشحن تلك ويأملون في تحقيق الأفضل.
يعمل الاستقرار المالي على تصفية اللاعبين الضعفاء بمرور الوقت. شروط الدفع في هذه الصناعة تمتد لفترة طويلة. تعمل مدفوعات التقدم على ربط رأس المال العامل لعدة أشهر بين الطلب والتسليم. يطلب العملاء سندات الضمان وضمانات الأداء التي تتطلب أطرافًا مقابلة ذات جدارة ائتمانية. وتكافح الشركات المصنعة الصغيرة التي ليس لديها ميزانيات عمومية قوية أو علاقات مصرفية من أجل ضمان المشاريع الكبيرة حتى عندما تفوز بها من الناحية الفنية.
أين يذهب هذا
سوف تستحوذ كيمياء أيونات الصوديوم- على بعض الحصة السوقية من LFP على مدى الثلاث إلى الخمس سنوات القادمة، وبشكل أساسي في التطبيقات التي تتفوق فيها حساسية التكلفة على كثافة الطاقة-شبكة-التخزين على نطاق واسع وهذا الوصف. سيحتاج مصنعو الحاويات إلى تأهيل موردي الخلايا الجدد وربما إعادة تصميم الإدارة الحرارية لخصائص التشغيل المختلفة للصوديوم.
تعمل تقنيات التخزين ذات المدة الأطول-التي تعتمد على الحديد-والهواء والزنك-والبطاريات المتدفقة-في مساحة تنافسية مختلفة. تهيمن حاويات الليثيوم التي تبلغ مدتها أربع-ساعات على السوق اليوم لأن هذا هو ما يشتريه مشغلو الشبكة. إذا تحولت المشتريات نحو فترات 8 ساعات أو 12 ساعة، فإن نموذج الليثيوم المعبأ في حاويات يواجه الضغط.
يبدو التوحيد أمرًا لا مفر منه. يلاحق عدد كبير جدًا من الشركات المصنعة عددًا قليلاً جدًا من الفرص المربحة. من المحتمل أن يشمل الناجون لاعبين متكاملين رأسيًا (BYD، شركة أنظمة CATL)، وأولئك الذين لديهم-علاقات عملاء مغلقة في الأسواق الرئيسية، وعدد قليل من المتخصصين الذين يخدمون مجالات متخصصة تتجاهلها الشركات العملاقة.
ما لن يتغير: عرض القيمة الأساسية لتخزين الطاقة المعياري -المبني في المصنع والذي يتم نشره بشكل أسرع من البنية الأساسية التقليدية. هذا دائم. والسؤال هو فقط ما هي الشركات المصنعة التي تغتنم هذه الفرصة.