ภาพรวมการพัฒนาและการประยุกต์ใช้ของอุตสาหกรรมการจัดเก็บพลังงาน
1. บทนำเกี่ยวกับเทคโนโลยีการกักเก็บพลังงาน
การกักเก็บพลังงาน หมายถึง เทคโนโลยีที่แปลงพลังงานรูปแบบหนึ่งให้อยู่ในรูปแบบที่เสถียรกว่าและกักเก็บพลังงานไว้ จากนั้นจึงปล่อยพลังงานออกมาในรูปแบบเฉพาะเมื่อจำเป็น หลักการกักเก็บพลังงานที่แตกต่างกันแบ่งออกเป็น 3 ประเภท ได้แก่ พลังงานกล พลังงานแม่เหล็กไฟฟ้า และพลังงานไฟฟ้าเคมี การกักเก็บพลังงานแต่ละประเภทมีช่วงกำลัง คุณสมบัติ และการใช้งานที่แตกต่างกัน
| ประเภทการกักเก็บพลังงาน | กำลังไฟที่กำหนด | พลังงานที่ได้รับการจัดอันดับ | ลักษณะเฉพาะ | โอกาสการสมัคร | |
| เครื่องจักรกล การกักเก็บพลังงาน | 抽水 储能 | 100-2,000 เมกะวัตต์ | 4-10 ชม. | เทคโนโลยีขนาดใหญ่และครบถ้วน ตอบสนองช้า ต้องใช้ทรัพยากรทางภูมิศาสตร์ | การควบคุมโหลด การควบคุมความถี่และการสำรองระบบ การควบคุมเสถียรภาพของกริด |
| 压缩 空气储能 | ไอเอ็มดับเบิลยู-300MW | 1-20 ชม. | เทคโนโลยีขนาดใหญ่และครบถ้วน การตอบสนองที่ล่าช้า ต้องใช้ทรัพยากรทางภูมิศาสตร์ | การลดจุดสูงสุด, การสำรองระบบ, การควบคุมเสถียรภาพของกริด | |
| 飞轮 储能 | กิโลวัตต์-30เมกะวัตต์ | 15 วินาทีถึง 30 วินาที นาที | กำลังจำเพาะสูง ต้นทุนสูง ระดับเสียงรบกวนสูง | การควบคุมชั่วคราว/ไดนามิก การควบคุมความถี่ การควบคุมแรงดันไฟฟ้า UPS และการจัดเก็บพลังงานแบตเตอรี่ | |
| แม่เหล็กไฟฟ้า การกักเก็บพลังงาน | 超导 储能 | กิโลวัตต์-1เมกะวัตต์ | 2 วินาที-5 นาที | ตอบสนองรวดเร็ว กำลังจำเพาะสูง ต้นทุนสูง บำรุงรักษายาก | การควบคุมชั่วคราว/ไดนามิก การควบคุมความถี่ การควบคุมคุณภาพพลังงาน UPS และการจัดเก็บพลังงานแบตเตอรี่ |
| 超级 电容 | กิโลวัตต์-1เมกะวัตต์ | 1-30 วินาที | ตอบสนองรวดเร็ว กำลังจำเพาะสูง ต้นทุนสูง | การควบคุมคุณภาพไฟฟ้า, UPS และการจัดเก็บพลังงานแบตเตอรี่ | |
| ไฟฟ้าเคมี การกักเก็บพลังงาน | 铅酸 电池 | กิโลวัตต์-50เมกะวัตต์ | 1 นาที-3 นาที h | เทคโนโลยีที่ครบถ้วน ต้นทุนต่ำ อายุการใช้งานสั้น คำนึงถึงการปกป้องสิ่งแวดล้อม | การสำรองไฟฟ้า, การสตาร์ทเครื่อง, UPS, การปรับสมดุลพลังงาน |
| 液流 电池 | กิโลวัตต์-100เมกะวัตต์ | 1-20 ชม. | วงจรแบตเตอรี่จำนวนมากเกี่ยวข้องกับการชาร์จและการคายประจุแบบลึก วงจรเหล่านี้ประกอบกันได้ง่าย แต่มีความหนาแน่นของพลังงานต่ำ | ครอบคลุมคุณภาพไฟฟ้า พลังงานสำรอง การลดค่าพีคและการเติมค่าวัลเลย์ รวมถึงการจัดการพลังงานและการกักเก็บพลังงานหมุนเวียน | |
| 钠硫 电池 | 1 กิโลวัตต์-100 เมกะวัตต์ | ชั่วโมง | พลังงานจำเพาะสูง ต้นทุนสูง และปัญหาความปลอดภัยในการปฏิบัติงานจำเป็นต้องได้รับการปรับปรุง | คุณภาพไฟฟ้าเป็นแนวคิดหนึ่ง แหล่งจ่ายไฟสำรองเป็นอีกแนวคิดหนึ่ง จากนั้นก็มีการลดค่าสูงสุด (Peak Shaving) และการเติมค่าต่ำสุด (Value Filling) การจัดการพลังงานเป็นอีกแนวคิดหนึ่ง และสุดท้ายคือการกักเก็บพลังงานหมุนเวียน | |
| 锂离子 电池 | กิโลวัตต์-100เมกะวัตต์ | ชั่วโมง | พลังงานจำเพาะสูง ต้นทุนลดลงเมื่อต้นทุนแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนลดลง | การควบคุมชั่วคราว/ไดนามิก การควบคุมความถี่ การควบคุมแรงดันไฟฟ้า UPS และการจัดเก็บพลังงานแบตเตอรี่ | |
มีข้อดีหลายประการ ได้แก่ ผลกระทบจากสภาพภูมิประเทศที่น้อยกว่า ใช้เวลาในการก่อสร้างสั้นและมีความหนาแน่นของพลังงานสูง ส่งผลให้ระบบกักเก็บพลังงานไฟฟ้าเคมีสามารถใช้งานได้อย่างยืดหยุ่น สามารถใช้งานได้หลากหลายสถานการณ์ นับเป็นเทคโนโลยีการกักเก็บพลังงานที่มีขอบเขตการใช้งานที่กว้างขวางที่สุดและมีศักยภาพในการพัฒนาสูงสุด แบตเตอรี่หลักๆ คือแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน ซึ่งสามารถใช้งานได้ตั้งแต่นาทีไปจนถึงชั่วโมง
2. สถานการณ์การใช้งานการจัดเก็บพลังงาน
การกักเก็บพลังงานมีรูปแบบการใช้งานที่หลากหลายในระบบไฟฟ้า การกักเก็บพลังงานมีการใช้งานหลัก 3 ประการ ได้แก่ การผลิตไฟฟ้า โครงข่ายไฟฟ้า และผู้ใช้งาน ดังต่อไปนี้
การผลิตพลังงานไฟฟ้าแบบใหม่แตกต่างจากการผลิตพลังงานแบบดั้งเดิม ได้รับผลกระทบจากสภาพธรรมชาติ เช่น แสงและอุณหภูมิ ผลผลิตพลังงานไฟฟ้าจะแตกต่างกันไปตามฤดูกาลและวัน การปรับกำลังไฟฟ้าให้สอดคล้องกับความต้องการเป็นไปไม่ได้ เนื่องจากเป็นแหล่งพลังงานที่ไม่เสถียร เมื่อกำลังการผลิตติดตั้งหรือสัดส่วนการผลิตไฟฟ้าถึงระดับหนึ่ง จะส่งผลกระทบต่อเสถียรภาพของระบบส่งไฟฟ้า เพื่อให้ระบบไฟฟ้ามีความปลอดภัยและเสถียรภาพ ระบบพลังงานใหม่จะใช้ผลิตภัณฑ์กักเก็บพลังงาน โดยจะเชื่อมต่อกลับเข้าสู่ระบบส่งไฟฟ้าอีกครั้งเพื่อปรับกำลังไฟฟ้าให้สม่ำเสมอ ซึ่งจะช่วยลดผลกระทบของพลังงานไฟฟ้าแบบใหม่ ซึ่งรวมถึงพลังงานแสงอาทิตย์และพลังงานลม เนื่องจากผลิตภัณฑ์เหล่านี้มีการทำงานไม่ต่อเนื่องและผันผวน นอกจากนี้ยังช่วยแก้ไขปัญหาการใช้พลังงาน เช่น การหยุดใช้พลังงานลมและแสง
การออกแบบและก่อสร้างโครงข่ายไฟฟ้าแบบดั้งเดิมใช้วิธีการรับน้ำหนักสูงสุด (Maximum Load) ซึ่งใช้ในด้านโครงข่ายไฟฟ้า ในกรณีนี้คือการสร้างโครงข่ายไฟฟ้าใหม่หรือเพิ่มกำลังการผลิต อุปกรณ์ต้องคำนึงถึงการรับน้ำหนักสูงสุด ซึ่งจะนำไปสู่ต้นทุนที่สูงและการใช้ทรัพยากรที่ต่ำ การเพิ่มขึ้นของระบบกักเก็บพลังงานด้านโครงข่ายไฟฟ้าอาจทำลายวิธีการรับน้ำหนักสูงสุดแบบเดิม การสร้างโครงข่ายไฟฟ้าใหม่หรือขยายโครงข่ายไฟฟ้าเดิมจะช่วยลดความแออัดของโครงข่ายไฟฟ้าได้ นอกจากนี้ยังส่งเสริมการขยายและอัปเกรดอุปกรณ์ ซึ่งช่วยประหยัดต้นทุนการลงทุนในโครงข่ายไฟฟ้าและปรับปรุงการใช้ทรัพยากร ระบบกักเก็บพลังงานใช้ภาชนะบรรจุเป็นตัวนำส่งหลัก ใช้ในทั้งด้านการผลิตไฟฟ้าและด้านโครงข่ายไฟฟ้า ส่วนใหญ่ใช้สำหรับการใช้งานที่มีกำลังไฟฟ้ามากกว่า 30 กิโลวัตต์ ซึ่งต้องการกำลังการผลิตที่สูงขึ้น
ระบบพลังงานใหม่ฝั่งผู้ใช้ส่วนใหญ่ใช้ในการผลิตและกักเก็บพลังงาน ซึ่งช่วยลดต้นทุนค่าไฟฟ้าและใช้ระบบกักเก็บพลังงานเพื่อรักษาเสถียรภาพของพลังงาน ในขณะเดียวกัน ผู้ใช้ยังสามารถใช้ระบบกักเก็บพลังงานเพื่อกักเก็บพลังงานไฟฟ้าในช่วงที่ราคาไฟฟ้าตกต่ำ ช่วยลดการใช้ไฟฟ้าจากระบบกริดเมื่อราคาไฟฟ้าสูง นอกจากนี้ยังสามารถขายไฟฟ้าจากระบบกักเก็บพลังงานเพื่อสร้างรายได้จากราคาไฟฟ้าสูงสุดและต่ำสุดได้อีกด้วย ระบบกักเก็บพลังงานฝั่งผู้ใช้ใช้ตู้เก็บพลังงานเป็นตัวนำหลัก เหมาะสำหรับการใช้งานในนิคมอุตสาหกรรมและเชิงพาณิชย์ รวมถึงโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์แบบกระจายกำลัง ซึ่งมีกำลังไฟฟ้าอยู่ในช่วง 1 กิโลวัตต์ถึง 10 กิโลวัตต์ กำลังการผลิตไฟฟ้าค่อนข้างต่ำ
3. ระบบ “แหล่ง-กริด-โหลด-การกักเก็บ” เป็นสถานการณ์การใช้งานที่ขยายออกไปของการกักเก็บพลังงาน
ระบบ “แหล่งจ่าย-กริด-โหลด-สต็อค” เป็นโหมดการทำงาน ซึ่งประกอบด้วยโซลูชัน “แหล่งพลังงาน กริดไฟฟ้า โหลด และการกักเก็บพลังงาน” ซึ่งสามารถเพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงานและความปลอดภัยของกริด และสามารถแก้ไขปัญหาต่างๆ เช่น ความผันผวนของกริดในการใช้พลังงานสะอาด ในระบบนี้ แหล่งจ่ายพลังงานคือผู้จัดหาพลังงาน ซึ่งรวมถึงพลังงานหมุนเวียน เช่น พลังงานแสงอาทิตย์ พลังงานลม และพลังงานน้ำ นอกจากนี้ยังรวมถึงพลังงานแบบดั้งเดิม เช่น ถ่านหิน น้ำมัน และก๊าซธรรมชาติ กริดคือเครือข่ายส่งพลังงาน ซึ่งประกอบด้วยสายส่งและอุปกรณ์ระบบไฟฟ้า โหลดคือผู้ใช้พลังงานขั้นสุดท้าย ซึ่งประกอบด้วยผู้อยู่อาศัย สถานประกอบการ และสิ่งอำนวยความสะดวกสาธารณะ ระบบกักเก็บพลังงานคือเทคโนโลยีการกักเก็บพลังงาน ซึ่งประกอบด้วยอุปกรณ์และเทคโนโลยีการกักเก็บ
ในระบบไฟฟ้าแบบเก่า โรงไฟฟ้าพลังความร้อนเป็นแหล่งพลังงาน บ้านเรือนและอุตสาหกรรมเป็นภาระ ทั้งสองอยู่ห่างกันมาก โครงข่ายไฟฟ้าเชื่อมต่อกัน ระบบนี้ใช้โหมดควบคุมแบบบูรณาการขนาดใหญ่ เป็นโหมดปรับสมดุลแบบเรียลไทม์ โดยแหล่งพลังงานจะจ่ายตามภาระ
ภายใต้ “ระบบพลังงานใหม่” ระบบนี้ได้เพิ่มความต้องการในการชาร์จรถยนต์พลังงานใหม่ให้เป็น “ภาระ” สำหรับผู้ใช้ ซึ่งเพิ่มแรงกดดันอย่างมากต่อโครงข่ายไฟฟ้า วิธีการพลังงานแบบใหม่ เช่น เซลล์แสงอาทิตย์ ทำให้ผู้ใช้กลายเป็น “แหล่งพลังงาน” นอกจากนี้ รถยนต์พลังงานใหม่ยังต้องการการชาร์จอย่างรวดเร็ว และการผลิตพลังงานใหม่ก็ไม่เสถียร ดังนั้น ผู้ใช้จึงจำเป็นต้องมี “ระบบกักเก็บพลังงาน” เพื่อลดผลกระทบจากการผลิตและการใช้ไฟฟ้าบนโครงข่ายไฟฟ้า ซึ่งจะทำให้สามารถใช้พลังงานสูงสุดและกักเก็บพลังงานได้อย่างต่อเนื่อง
การใช้พลังงานรูปแบบใหม่กำลังมีความหลากหลายมากขึ้น ปัจจุบันผู้ใช้ต้องการสร้างไมโครกริดในพื้นที่ ซึ่งเชื่อมต่อ “แหล่งพลังงาน” (แสงสว่าง) “แหล่งกักเก็บพลังงาน” (ระบบจัดเก็บพลังงาน) และ “ระบบชาร์จ” (ระบบโหลด) พวกเขาใช้เทคโนโลยีการควบคุมและการสื่อสารเพื่อจัดการแหล่งพลังงานมากมาย ไมโครกริดช่วยให้ผู้ใช้ผลิตและใช้พลังงานใหม่ได้ในพื้นที่ นอกจากนี้ยังเชื่อมต่อกับโครงข่ายไฟฟ้าขนาดใหญ่ได้สองทาง ซึ่งจะช่วยลดผลกระทบต่อโครงข่ายไฟฟ้าและช่วยสร้างสมดุล ไมโครกริดขนาดเล็กและระบบกักเก็บพลังงานเป็น “ระบบกักเก็บและชาร์จพลังงานแสงอาทิตย์” เป็นระบบที่ผสานรวมเข้าด้วยกัน นี่คือการประยุกต์ใช้ “ระบบกักเก็บพลังงานจากโครงข่ายไฟฟ้าต้นทาง” ที่สำคัญ
2. แนวโน้มการประยุกต์ใช้และศักยภาพทางการตลาดของอุตสาหกรรมการจัดเก็บพลังงาน
รายงานของ CNESA ระบุว่า ณ สิ้นปี 2566 โครงการกักเก็บพลังงานที่ดำเนินการอยู่มีกำลังการผลิตรวม 289.20 กิกะวัตต์ เพิ่มขึ้น 21.92% จาก 237.20 กิกะวัตต์ ณ สิ้นปี 2565 ส่วนกำลังการผลิตติดตั้งรวมของโครงการกักเก็บพลังงานใหม่อยู่ที่ 91.33 กิกะวัตต์ เพิ่มขึ้น 99.62% จากปีก่อนหน้า
ภายในสิ้นปี 2566 โครงการกักเก็บพลังงานทั้งหมดในประเทศจีนมีกำลังการผลิตรวม 86.50 กิกะวัตต์ เพิ่มขึ้น 44.65% จาก 59.80 กิกะวัตต์ ณ สิ้นปี 2565 ปัจจุบันคิดเป็น 29.91% ของกำลังการผลิตทั่วโลก เพิ่มขึ้น 4.70% จากสิ้นปี 2565 โดยระบบกักเก็บพลังงานแบบสูบกลับมีกำลังการผลิตสูงสุด คิดเป็น 59.40% การเติบโตของตลาดส่วนใหญ่มาจากระบบกักเก็บพลังงานใหม่ ซึ่งรวมถึงแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน แบตเตอรี่ตะกั่ว-กรด และอากาศอัด มีกำลังการผลิตรวม 34.51 กิกะวัตต์ เพิ่มขึ้น 163.93% จากปีที่แล้ว ในปี 2566 ระบบกักเก็บพลังงานใหม่ของจีนจะเพิ่มขึ้น 21.44 กิกะวัตต์ เพิ่มขึ้น 191.77% เมื่อเทียบเป็นรายปี ระบบกักเก็บพลังงานใหม่ประกอบด้วยแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนและอากาศอัด ทั้งสองระบบมีโครงการที่เชื่อมต่อกับโครงข่ายไฟฟ้าในระดับเมกะวัตต์หลายร้อยโครงการ
จากการวางแผนและก่อสร้างโครงการกักเก็บพลังงานใหม่ พบว่าระบบกักเก็บพลังงานใหม่ของจีนมีขนาดใหญ่ขึ้น ในปี พ.ศ. 2565 มีโครงการทั้งสิ้น 1,799 โครงการ ทั้งที่วางแผนไว้ กำลังก่อสร้าง และดำเนินการแล้ว มีกำลังการผลิตรวมประมาณ 104.50 กิกะวัตต์ โครงการกักเก็บพลังงานใหม่ส่วนใหญ่ที่ดำเนินการแล้วเป็นโครงการขนาดเล็กและขนาดกลาง มีขนาดน้อยกว่า 10 เมกะวัตต์ คิดเป็นประมาณ 61.98% ของทั้งหมด ส่วนโครงการกักเก็บพลังงานที่อยู่ในระหว่างการวางแผนและก่อสร้างส่วนใหญ่เป็นโครงการขนาดใหญ่ มีขนาดตั้งแต่ 10 เมกะวัตต์ขึ้นไป คิดเป็น 75.73% ของทั้งหมด ปัจจุบันมีโครงการขนาด 100 เมกะวัตต์มากกว่า 402 โครงการที่อยู่ในระหว่างดำเนินการ ซึ่งโครงการเหล่านี้มีพื้นฐานและเงื่อนไขในการกักเก็บพลังงานสำหรับโครงข่ายไฟฟ้า
เวลาโพสต์: 22 ก.ค. 2567