Siklus Penyimpanan yang Lebih Banyak Membutuhkan Pasar Spot Daya yang Kuat
Ada beberapa alasan di balik rendahnya tingkat pemanfaatan stasiun penyimpanan energi baterai lithium Di Tiongkok:
Kualitas sistem penyimpanan pendukung yang buruk: Investor seringkali membangun fasilitas penyimpanan hanya untuk memenuhi persyaratan regulasi kuota sambungan jaringan listrik tenaga angin dan surya. Demi biaya yang sangat rendah, beberapa investor membeli baterai di bawah standar atau bahkan bekas, sementara sistem proteksi kebakaran diminimalkan atau bahkan dihilangkan sama sekali. Akibatnya, baik operator jaringan maupun operator pembangkit listrik enggan mengoperasikan sistem penyimpanan ini karena masalah keselamatan.
Unit penyimpanan energi skala kecil: Kapasitas sistem penyimpanan yang dipadukan dengan proyek energi terbarukan seringkali terlalu kecil, sehingga menimbulkan risiko operasional bagi distribusi jaringan listrik. Hal ini membuat operator dan jaringan listrik enggan memanfaatkan sistem ini secara maksimal.
Kurangnya model bisnis yang layak: Banyak stasiun penyimpanan energi tidak menghasilkan pendapatan dari pengisian dan pengosongan daya. Beberapa stasiun hanya melayani satu pembangkit listrik tenaga angin atau surya dan tidak dapat beroperasi secara independen atau terhubung langsung ke jaringan listrik, sehingga menyulitkan mereka untuk berpartisipasi dalam distribusi daya ke jaringan listrik.
Dengan dipromosikannya model penyewaan kapasitas penyimpanan energi, semakin banyak pembangkit listrik tenaga angin dan surya yang memilih untuk tidak membangun sistem penyimpanan mereka sendiri. Sebaliknya, mereka memenuhi persyaratan koneksi jaringan dengan menyewa kapasitas. Seiring dengan terus bertambahnya jumlah stasiun penyimpanan energi independen pada skala 100+ MW, dan seiring penyimpanan energi mulai digunakan dalam praktik—menjadi entitas pasar independen yang bertanggung jawab atas keuntungan dan kerugian mereka sendiri—masalah kualitas peralatan yang buruk dan skala yang kecil semakin teratasi. Namun, model bisnis ini tetap menjadi tantangan besar.
Stasiun penyimpanan energi hanya berpartisipasi dalam siklus pengisian-pengosongan daya ketika pendapatan pengosongan daya melebihi biaya pengisian. Pada saat itu, pedagang akan mengirimkan kurva pengisian-pengosongan daya ke platform perdagangan, yang kemudian diteruskan oleh tim kontrol terpusat ke stasiun penyimpanan untuk dieksekusi, sehingga siklus penuh selesai. Prasyarat untuk keseluruhan proses ini adalah keberadaan pasar spot daya yang mencerminkan perbedaan harga listrik puncak dan di luar puncak. Dapat dikatakan bahwa 'pasar spot daya' telah menjadi hambatan utama yang saat ini membatasi perkembangan penyimpanan energi.
Kalender Daya Baterai: Kendala Lain
Masa pakai baterai dievaluasi menggunakan dua parameter utama: masa pakai kalender dan masa pakai siklus. Berakhirnya salah satu parameter tersebut secara efektif menandai berakhirnya masa pakai baterai.
"Masa pakai kalender" mengacu pada lamanya waktu baterai dapat mempertahankan kinerja rancangannya sejak diproduksi, meskipun tidak digunakan atau jarang digunakan. Masa pakai kalender mencerminkan penuaan bertahap komponen kimia dan struktur baterai seiring waktu.
Di sisi lain, “masa pakai siklus” mengacu pada jumlah siklus pengisian-pengosongan daya yang dapat dijalani baterai dalam kondisi penggunaan normal sebelum kinerjanya menurun ke tingkat tertentu—biasanya persentase tertentu dari kapasitas terukurnya, misalnya 80%.
Saat ini, baterai litium besi fosfat LiFePO₄ untuk penyimpanan energi umumnya dirancang dengan siklus hidup lebih dari 8,000 siklus dan masa pakai kalender hingga 10 tahun. Untuk aplikasi penyimpanan energi yang berorientasi daya (misalnya, pengaturan frekuensi pada pembangkit listrik termal), masa pakai siklus seringkali menjadi faktor pembatas. Sebaliknya, untuk penyimpanan berorientasi energi, yang utamanya digunakan untuk pemangkasan beban puncak harian, jumlah siklus pengisian-pengosongan aktual selama masa pakainya jauh di bawah spesifikasi desain (dengan asumsi rata-rata satu siklus penuh per hari), sehingga masa pakai kalender biasanya menjadi faktor pembatas.
Namun, banyak produsen baterai berfokus pada promosi "siklus hidup" sebagai nilai jual utama produk baru, sementara jarang menyebutkan "kalender hidup". Untuk sistem penyimpanan yang berorientasi energi, kalender hidup seharusnya menjadi perhatian yang lebih besar.
Menurut data dari Institut Penelitian Tenaga Listrik Tiongkok, rata-rata umur operasional aktual penyimpanan energi tipe daya di Tiongkok kurang dari 3 tahun, sementara umur yang diharapkan adalah 10 tahun. Untuk penyimpanan energi, rata-rata umur operasional aktual kurang dari 8 tahun, dibandingkan dengan perkiraan 15 tahun. Rasio umur siklus aktual tingkat sistem terhadap umur siklus sel tunggal yang teruji di laboratorium rata-rata kurang dari 0.5, sementara perkiraan di atas 0.85. Umur kalender baterai yang tidak memadai telah menjadi hambatan utama lainnya dalam pengembangan penyimpanan energi.
Hambatan 1 dalam Pengembangan Penyimpanan Energi: Pasar Power Spot
Nilai Fleksibilitas Penyimpanan Energi Bergantung pada Pasar Power Spot
Dalam analisis kami sebelumnya tentang nilai daya multidimensi, kami mencatat bahwa penyimpanan energi, tidak seperti sumber daya tradisional, tidak menghasilkan listrik—harus diisi daya terlebih dahulu, yang berarti nilai energi bersihnya negatif. Namun, sistem seperti unit baterai LiFePO₄ dapat mengalihkan kelebihan daya surya siang hari ke periode puncak malam hari, di mana harga listrik lebih tinggi. Hal ini memberikan sistem penyimpanan, termasuk baterai litium-ion, nilai fleksibilitas yang signifikan.
Dalam situasi permintaan puncak, penyimpanan menyediakan kapasitas pelepasan daya yang responsif dan cepat, yang juga berkontribusi pada keandalan. Nilai keandalan ini paling baik dikenali melalui pasar kapasitas atau mekanisme kompensasi, sementara nilai fleksibilitas bergantung pada pasar spot energi dan layanan tambahan.
Seiring dengan semakin banyaknya paket baterai litium surya yang dipasangkan dengan sistem PV, penyimpanan energi akan memainkan peran utama dalam pemangkasan puncak—lebih dari sekadar pengaturan frekuensi atau dukungan peningkatan. Permintaan untuk pemangkasan puncak jauh melebihi permintaan untuk pengaturan frekuensi, dan pasar layanan tambahan relatif terbatas.
Untuk membuka potensi penuh teknologi penyimpanan seperti baterai besi litium LiFePO₄, dan untuk mendorong tingkat pemanfaatan yang lebih tinggi, pengembangan pasar energi yang kuat—terutama yang memiliki perbedaan harga puncak-lembah yang nyata—sangat penting.
Kendala 2 dalam Pengembangan Penyimpanan Energi: Kalender Umur Baterai
Stasiun Penyimpanan Energi Terutama Menggunakan Baterai LiFePO₄, tetapi Ekonominya Terbatas oleh Kalender Umur
Berdasarkan jenis material katoda yang digunakan, baterai litium arus utama dapat diklasifikasikan menjadi dua jenis utama: baterai LiFePO₄ (LFP) dan baterai Nikel Kobalt Mangan (NCM). Baterai LiFePO₄ menawarkan keunggulan signifikan dalam hal keamanan, masa pakai siklus, dan efektivitas biaya. Meskipun kepadatan energinya lebih rendah dibandingkan baterai NCM, kekurangan ini tidak terlalu krusial untuk stasiun penyimpanan energi skala besar, sehingga menjadikan LiFePO₄ pilihan yang lebih disukai untuk aplikasi tersebut.
Menurut data dari BloombergNEF (BNEF), pangsa baterai LFP dalam sistem penyimpanan energi global meningkat dari 33% pada tahun 2020 menjadi 84% pada tahun 2023, dan diperkirakan akan tetap di atas 90% selama lima tahun ke depan.
Dalam hal aplikasi:
Baterai LiFePO₄ banyak digunakan dalam sistem penyimpanan energi komersial dan industri (C&I), dengan konfigurasi umum termasuk Sistem baterai lithium ion surya tegangan tinggi 204V, 256V, 512V, 100Ah, 280Ah, 300Ah serta di sistem penyimpanan energi perumahan 48V 51.2V 100Ah 200Ah 280Ah atau paket baterai lifepo15 30kWh 4kWh terintegrasi.
Baterai NCM, di sisi lain, terutama digunakan dalam mobilitas listrik karena kepadatan energinya yang lebih tinggi. Aplikasi yang umum meliputi: sepeda motor listrik (baterai lithium ion 48v 60v 72v 50ah 70ah), skuter listrik (baterai lithium 36v, 48v, 6ah, 10ah, 15ah), dan kereta golf (baterai lifepo48 60v, 72v, 100v, 200ah, 300ah, 4ah).
Dalam aplikasi teknik, masa pakai dan status penuaan sistem baterai LiFePO₄ biasanya dievaluasi menggunakan dua indikator utama: Masa Pakai Siklus dan Masa Pakai Kalender.
Siklus hidup mengacu pada jumlah siklus pengisian-pengosongan yang dapat dijalani baterai LiFePO₄ dalam kondisi standar—seperti suhu dan laju pengisian/pengosongan yang ditentukan—baik melalui siklus konvensional atau dalam kondisi kedalaman pengosongan tertentu, hingga mencapai kriteria akhir masa pakai yang ditentukan.
Di sisi lain, masa pakai kalender menunjukkan rentang waktu baterai dapat mempertahankan kinerjanya saat disimpan pada suhu tertentu dalam kondisi sirkuit terbuka (non-operasional). Masa pakai kalender mencerminkan perilaku penuaan baterai saat disimpan dalam mode siaga.
Untuk sistem penyimpanan energi berbasis energi, umur kalender lebih penting daripada umur siklus. Ketika baterai LiFePO₄ digunakan dalam aplikasi penyimpanan, kedalaman dan frekuensi siklus pengisian-pengosongannya seringkali tidak pasti dan sangat bergantung pada permintaan jaringan. Dalam sebagian besar skenario dunia nyata, jumlah siklus aktual yang dilakukan oleh sistem baterai litium besi fosfat jauh lebih rendah daripada kapasitas yang dirancang.
Namun, karena sistem penyimpanan energi harus tetap dalam mode siaga untuk waktu yang lama, penuaan kalender akan terus terjadi terlepas dari penggunaannya. Degradasi yang berkelanjutan ini, bahkan tanpa siklus yang sering, menjadikan masa pakai kalender baterai sebagai kendala utama bagi kelayakan ekonomi sistem penyimpanan berbasis LiFePO₄.
Intinya, meskipun baterai litium LiFePO₄ dikenal karena siklus hidupnya yang panjang dan keamanannya, kinerja ekonominya dalam aplikasi penyimpanan energi semakin dibatasi oleh penuaan kalender. Oleh karena itu, masa pakai kalender telah menjadi hambatan utama lainnya dalam pengembangan solusi hemat biaya. solusi penyimpanan energi baterai lithium surya.
