هل يمكن أن يختلف تعريف نظام تخزين الطاقة؟

الجواب القصير هو نعم. والإجابة الأطول هي أيضًا نعم، ولكن مع إرفاق حوالي سبعة عشر علامة نجمية.

إذا كنت قد قضيت أي وقت في قراءة وثائق السياسة، أو ملفات المرافق، أو الأوراق البحثية حول تخزين الطاقة، فمن المحتمل أنك لاحظت شيئًا غريبًا: يبدو أن لا أحد يتفق على ما يمكن اعتباره ""نظام تخزين الطاقة" لدى اللجنة الفيدرالية لتنظيم الطاقة نسختها الخاصة. ووزارة الطاقة لديها نسخة أخرى. وكاليفورنيا لديها نسختها الخاصة. وتكساس لا تهتم بشكل خاص بما تفكر فيه كاليفورنيا. وفي مكان ما في إحدى المجلات الأكاديمية، هناك أستاذ يجادل بأن جميعهم مخطئون.

هذا ليس مجرد تصيد الأخطاء الدلالية. تحدد كيفية تحديد نظام تخزين الطاقة من هو المؤهل للحصول على الحوافز الضريبية، وما هي المشاريع المسموح بها، وما يظهر في الإحصاءات الرسمية، وما إذا كان تركيب بطارية شركتك يتم احتسابه ضمن معايير محفظة الطاقة المتجددة في الولاية. ملايين الدولارات تتأرجح على هذه التعريفات.

يتعلم أكثر

المنظور التنظيمي

فتح أمر FERC رقم 841، الصادر في عام 2018، أسواق الجملة للمشاركة في تخزين الطاقة. وحدد الأمر موارد التخزين الكهربائية بأنها موارد قادرة على "استقبال الطاقة الكهربائية من الشبكة وتخزينها لحقن الطاقة الكهربائية لاحقًا في الشبكة". بسيطة بما فيه الكفاية. باستثناء أن هذا التعريف يستبعد عمدًا تكوينات معينة-مثل خلف-وحدة تخزين العدادات التي لا تمس أسواق الجملة أبدًا-وتخلق غموضًا حول الأنظمة الهجينة.

تتخذ مصلحة الضرائب الأمريكية نهجًا مختلفًا تمامًا. لأغراض الائتمان الضريبي للاستثمار، ما يهم هو ما إذا كان جهاز التخزين مشحونًا في الغالب (أكثر من 80٪) من مصادر متجددة مؤهلة. بالكاد تدخل التكنولوجيا المادية في المحادثة. يتم التعامل مع بطارية أيون الليثيوم- المشحونة من الألواح الشمسية بشكل مختلف تمامًا عن نفس البطارية المشحونة من الشبكة، على الرغم من أنهما جهازان متطابقان من الناحية الوظيفية.

 

التجزئة على مستوى الولاية-.

تستخدم لجنة المرافق العامة في كاليفورنيا حدودًا مستندة إلى السعة-. تحدد تفويضات شراء تخزين الطاقة الخاصة بهم، والتي تم إنشاؤها بموجب AB 2514، الحد الأدنى من متطلبات سعة الطاقة التي يجب على المرافق تلبيتها. يتضمن التعريف الضخ المائي، والهواء المضغوط، والبطاريات، والحذافات، والتخزين الحراري-ولكن مع معالجة مختلفة اعتمادًا على مكان اتصال النظام بالشبكة.

يركز النهج الذي تتبعه نيويورك على المدة-. يتطلب تعريف تخزين المواد السائبة أن توفر الأنظمة ما لا يقل عن ساعتين من التفريغ المستمر بالسعة المقدرة. وهذا يستثني العديد من أصول تنظيم التردد التي تدور بسرعة ولكنها لا تستطيع الحفاظ على الإنتاج.

وفي الوقت نفسه، تكساس (لأن تكساس مختلفة بالطبع) لا تفرض التخزين على الإطلاق. تتعامل ERCOT مع البطاريات كموارد توليد مع قيود تشغيلية معينة، دون إنشاء فئة تعريفية منفصلة.

التعريفات التقنية مقابل التعريفات الوظيفية

هنا يصبح الأمر فوضويًا حقًا.

يميل المهندسون إلى تعريف تخزين الطاقة على النحو التالي: البطاريات الكهروكيميائية تخزن الشحنة من خلال التفاعلات الكيميائية، وتخزن الطاقة المائية التي يتم ضخها طاقة الجاذبية الكامنة، وأنظمة الهواء المضغوط تخزن الضغط في الكهوف تحت الأرض، وتخزن الحذافات الطاقة الحركية الدورانية. هذه تعريفات مستندة إلى الفيزياء-. أسمنت. قابلة للقياس.

يهتم مشغلو الشبكة أكثر بما يفعله التخزين. هل يمكن أن ينحدر بسرعة؟ هل يوفر تنظيم التردد؟ هل يمكنها الحفاظ على الإنتاج لذروة الحلاقة؟ تبدو البطارية التي تبلغ قدرتها 100 ميجاوات والتي يتم تفريغها لمدة 15 دقيقة مختلفة تمامًا عن البطارية التي تبلغ قدرتها 100 ميجاوات والتي يتم تفريغها لمدة 4 ساعات، على الرغم من أنهما يشتركان في نفس تصنيف الطاقة.

يقوم تقييم الأثر البيئي بجمع البيانات باستخدام كلا الطريقتين-الإبلاغ عن سعة الطاقة الاسمية بالميغاواط إلى جانب سعة الطاقة بالميغاواط/ساعة. يعتبر هذا التقرير المزدوج في الواقع ذكيًا جدًا، لأنه يوضح التوتر الأساسي بين التعريفات الموجهة نحو الطاقة-والتعريفات الموجهة نحو الطاقة-. لكنها لا تزال تترك بعض الحالات المتطورة دون حل.

سؤال الهيدروجين

هل يتم تخزين الطاقة الهيدروجينية؟

من الناحية الفنية، نعم. تستخدم المحللات الكهربائية الكهرباء لتقسيم الماء إلى هيدروجين وأكسجين. يمكن لاحقًا حرق هذا الهيدروجين أو تشغيله عبر خلية وقود لتجديد الكهرباء. الطاقة الداخلة، المخزنة، الطاقة الخارجة. تخزين كلاسيكي.

لكن نادرا ما يتم تصنيف الهيدروجين مع البطاريات والضخ المائي في الأطر التنظيمية. كفاءة الرحلة ذهابًا وإيابًا-مريعة-ربما 30-40% مقارنة بـ 85-90% لليثيوم أيون. متطلبات البنية التحتية مختلفة تماما. غالبًا ما تتضمن حالات الاستخدام وسائل النقل أو المواد الأولية الصناعية بدلاً من خدمات الشبكة.

يشمل التحدي الكبير لتخزين الطاقة التابع لوزارة الطاقة الهيدروجين. ولايات التخزين في كاليفورنيا لا تفعل ذلك إلى حد كبير. قواعد السوق الخاصة بـ FERC تتعامل معها... بشكل غامض. نفس التكنولوجيا، وتعريفات مختلفة، اعتمادا على من تسأل.

المدة كخاصية مميزة

حدث شيء مثير للاهتمام في عام 2020 تقريبًا. بدأت صناعة التخزين في التنظيم الذاتي-حول فئات المدة:

 

 

01.تخزين لمدة -قصيرة

(أقل من 4 ساعات) أصبح مرتبطًا بخدمات الشبكة-تنظيم التردد واحتياطيات الدوران وتثبيت القدرة. تدور هذه الأنظمة بشكل متكرر، وأحيانًا عشرات المرات يوميًا.

02.تخزين لمدة-طويلة

(4+ ساعة، مع زيادة التركيز على أنظمة 8-12+ ساعة) أصبحت مرتبطة بنقل الأحمال والتكامل المتجدد. حتى أن مجلس تخزين الطاقة طويل الأمد ظهر كمنظمة مناصرة، والتي تخبرك شيئًا عن كيفية نظر الصناعة إلى هذه الحدود التعريفية.

ويرى بعض الباحثين الآن فئة ثالثة:التخزين الموسميقادرة على تخزين الطاقة لأسابيع أو أشهر. فكر في الهيدروجين الذي يتم إنتاجه من توليد الرياح الربيعية الزائدة ويتم استهلاكه خلال ذروة الطلب في الصيف. أو خزانات حرارية ضخمة تحت الأرض. هذه الفئة بالكاد موجودة تجاريًا حتى الآن، ولكن التعريفات قيد المناقشة بالفعل.

لماذا-الموقع المشترك يعقد كل شيء؟

إن أسرع-قطاع سوق التخزين نموًا هو بطاريات الأنظمة الهجينة-المقترنة بتوليد الطاقة الشمسية أو طاقة الرياح. وهذه تخلق صداعًا تعريفيًا.

إذا كانت محطة الطاقة الشمسية بقدرة 100 ميجاوات تحتوي على بطارية بقدرة 50 ميجاوات، فهذا يعني أن:

محطة للطاقة الشمسية مع التخزين؟

مصنع تخزين مع الشحن في الموقع؟

منشأة هجينة واحدة؟

أصلان منفصلان يحدثان لمشاركة الاتصال البيني؟

الإجابة مهمة بالنسبة لطوابير الربط البيني، والمعاملة الضريبية، واعتماد القدرات، وعطاءات السوق. لقد توصلت الولايات القضائية المختلفة إلى استنتاجات مختلفة.

حاول أمر FERC 2023 توضيح المعالجة الهجينة في عمليات التوصيل البيني، لكن التنفيذ يختلف حسب منظمة النقل الإقليمية. تتطلب بعض RTOs طلبات توصيل بيني منفصلة لمكونات التخزين. والبعض الآخر يسمح بمعاملة موحدة. الشمال الشرقي يفعل شيئًا مختلفًا عن الجنوب الغربي.

اعتبارًا من أواخر عام 2023، تم إقران ما يقرب من 70% من مشاريع البطاريات الجديدة في قائمة انتظار الربط البيني في الولايات المتحدة بتوليد الطاقة الشمسية. إن الحدود التعريفية بين "التوليد" و"التخزين" تتلاشى بسرعة، ولم تتمكن الأطر التنظيمية من اللحاق بها بشكل كامل.

التباين الدولي

لا تفترض أن التعريفات الأمريكية تنطبق في مكان آخر.

تتعامل حزمة الطاقة النظيفة التابعة للاتحاد الأوروبي مع التخزين كفئة أصول متميزة لها رموز شبكتها الخاصة وقواعد الوصول إلى الأسواق. يتضمن تعريفها صراحةً تقنيات الطاقة-إلى-الغاز التي غالبًا ما تستبعدها الأطر الأمريكية.

وتصنف الصين تخزين الطاقة ضمن فئات الاستثمار الأوسع في "البنية التحتية الجديدة"، وتجمعها مع شبكات الجيل الخامس، ومراكز البيانات، وشحن المركبات الكهربائية. يخدم الإطار التعريفي أهداف السياسة الصناعية بدلاً من تصميم السوق أو عمليات الشبكة.

أنشأت سوق الكهرباء الوطنية الأسترالية فئة "وحدة ثنائية الاتجاه" خصيصًا لموارد التخزين، مع التركيز على -تدفق الكهرباء في الاتجاهين. يختلف هذا الإطار عن الأساليب الأمريكية التي غالبًا ما تبدأ من نماذج تتمحور حول الأجيال-.

هذه ليست مجرد اختلافات بيروقراطية. فهي تحدد التقنيات التي تتلقى الاستثمار، وكيفية تنظيم الشركات الدولية للمشاريع العابرة للحدود-، وما إذا كانت المقارنات الإحصائية بين البلدان مفيدة أم لا.

مشكلة القياس

إليك شيء نادرًا ما تتم مناقشته: أرقام السعة التي تراها في العناوين الرئيسية غالبًا ما تكون غير قابلة للمقارنة.

يُبلغ تقييم الأثر البيئي (EIA) عن سعة اللوحة-الحد الأقصى للمخرجات المقدرة كما هو محدد من قبل الشركة المصنعة. لكن قدرة التشغيل الفعلية تعتمد على درجة الحرارة، وحالة الشحن، والتدهور، وظروف الشبكة. قد توفر بطارية اللوحة بقدرة 100 ميجاوات ما بين 85 إلى 95 ميجاوات في ظل الظروف النموذجية.

تُبلغ بعض الولايات القضائية عن السعة المركبة (ما هو موجود فعليًا)، بينما تُبلغ مناطق أخرى عن السعة المترابطة (ما هو متصل فعليًا بالشبكة). ويفيد عدد قليل منها بالقدرة الفعالة (المعدلة حسب عوامل الأداء). يمكن أن تكون الاختلافات كبيرة.

عندما تبلغ كاليفورنيا عن 5000 ميجاوات من سعة التخزين وتكساس تبلغ عن 3000 ميجاوات، فإن هذه الأرقام لا يمكن مقارنتها بشكل مباشر دون فهم المنهجية التعريفية الأساسية. ويخطئ المحللون بشكل روتيني في هذا الأمر.

تعريفات الشركات والمالية

وقد قامت البنوك وشركات التأمين ووكالات التصنيف الائتماني بتطوير تعريفات التخزين الخاصة بها، والتي غالبًا ما تكون مدفوعة بتقييم المخاطر بدلاً من الدقة الفنية.

تحدد وثائق التمويل عادةً التخزين من خلال ضمانات الأداء ومنحنيات التدهور بدلاً من نوع التكنولوجيا. يهتم المقرض بما إذا كانت البطارية ستحافظ على سعتها بنسبة 80% بعد 10 سنوات-فالكيمياء مهمة فقط بقدر تأثيرها على هذا الضمان.

تشمل أطر الحوكمة البيئية والاجتماعية والحوكمة بشكل متزايد التخزين ضمن فئات الطاقة النظيفة، ولكن بمعاملة مختلفة. يحسب البعض البطاريات المشحونة بالشبكة-بانبعاثات صفرية-. ويتطلب البعض الآخر شحنًا متجددًا للتأهل. مبادرة الأهداف المستندة إلى العلوم لها منهجيتها الخاصة.

لا يتوافق أي من تعريفات الشركات هذه تمامًا مع التعريفات التنظيمية، مما يخلق مواقف مثيرة للاهتمام عندما يكون المشروع "تخزينًا" لأغراض التمويل ولكنه شيء آخر للأغراض الضريبية.

التكنولوجيات الناشئة، التعاريف الناشئة

تفترض الأطر التعريفية الحالية فئات قد لا تنجو من الاتصال بهذه التقنيات. سوف يتكيف المنظمون. مؤخراً. ربما ليس برشاقة.

إذن ماذا يعني هذا؟

ثلاث وجبات عملية:

أولاً، عندما ترى إحصائيات التخزين، اسأل عن التعريف الذي يتم استخدامه. لوحة الاسم مقابل القدرة الفعالة؟ تصنيف الطاقة مقابل تصنيف الطاقة؟ ما هو المتضمن والمستثنى؟ الأرقام بدون سياق تعريفي تكاد تكون بلا معنى.

ثانيًا، عليك أن تدرك أن الاختلاف في التعريف لا يمثل مجرد ارتباك-إنه يعكس أولويات مختلفة تمامًا. المهندسون يريدون الدقة التقنية. يريد مشغلو الشبكة الوضوح التشغيلي. يريد صناع السياسات فئات يمكن إدارتها. المؤسسات المالية تريد معايير قابلة للتمويل. هذه الأولويات لا تتوافق بشكل طبيعي.

ثالثاً، توقع استمرار الانقسام. ينمو سوق التخزين بسرعة كبيرة جدًا بحيث لا يمكن تحقيق التنسيق التنظيمي. سوف تستمر كاليفورنيا في فعل أشياء كاليفورنيا. سوف تستمر FERC في إصدار الأوامر التي تفسرها الوكالات الأخرى بشكل إبداعي. وسوف تتباعد النهج الدولية أكثر.

السؤال "ما هو نظام تخزين الطاقة؟" تبين أنه ليس لديه إجابة واحدة. هذا أمر محبط إذا كنت تريد الوضوح. لكنها صادقة أيضًا.