商用エネルギー貯蔵システムガイド

商用蓄電池システムとは何ですか?

100kwhバッテリーそして200kwhバッテリー商用蓄電池システムは、さまざまな電源から電力を貯蔵および放出するように設計された高度なエネルギー貯蔵ソリューションです。これらは大規模なパワーバンクのように機能し、コンテナに収容されたバッテリーパックを利用してエネルギーの流れを効果的に管理します。これらのシステムには、さまざまなアプリケーションや顧客の特定のニーズを満たすために、さまざまなサイズと構成が用意されています。

モジュラー設計商用蓄電池システム拡張性があり、ストレージ容量は通常 50 kWh ～ 1 MWh です。この柔軟性により、中小企業、学校、病院、ガソリンスタンド、小売店、産業施設などの幅広い企業に適しています。これらのシステムは、エネルギー需要の管理、停電時のバックアップ電力の提供、太陽光や風力などの再生可能エネルギー源の統合のサポートに役立ちます。

モジュラー設計の柔軟性により、これらのシステムは特定のエネルギー要件に合わせてカスタマイズでき、さまざまな分野にわたってエネルギー効率と信頼性を向上させるためのコスト効率の高いソリューションを提供します。

商用エネルギー貯蔵システムのコンポーネントとその応用

商用エネルギー貯蔵システムいくつかの主要なコンポーネントで構成されており、それぞれがさまざまなアプリケーションのニーズを満たす特定の役割を果たします。ここでは、これらのコンポーネントと実際のシナリオにおけるその特定のアプリケーションについて詳しく説明します。

1. バッテリーシステム:
   • コアコンポーネント: バッテリー システムは、電気エネルギーを蓄える個々のバッテリー セルで構成されます。リチウムイオン電池は、エネルギー密度が高く寿命が長いため、一般的に使用されています。
   • アプリケーション: ピークカットと負荷シフトでは、バッテリーシステムは電力需要が低い時間帯に充電し、ピーク需要時に蓄えられたエネルギーを放電し、エネルギーコストを効果的に削減します。
2. バッテリー管理システム (BMS):
   • 関数: BMS は、電圧、温度、充電状態などのバッテリーのステータスと性能パラメータを監視し、安全で効率的な動作を保証します。
   • アプリケーション: バックアップ電源およびマイクログリッド アプリケーションでは、BMS により、グリッドの停止時にバッテリー システムが安定した非常用電力を供給できるようになり、ビジネスの継続性が確保されます。
3. インバーターまたは電力変換システム (PCS):
   • 関数: PCS は、安定した出力電圧と電力品質を維持しながら、バッテリー システムに蓄えられた DC 電力をグリッドまたは負荷が必要とする AC 電力に変換します。
   • アプリケーション: グリッド接続システムでは、PCS により双方向のエネルギー フローが可能になり、負荷分散とグリッド周波数制御がサポートされ、グリッドの信頼性と安定性が向上します。
4. エネルギー管理システム（EMS）:
   • 関数: EMS は、グリッド、負荷、その他のエネルギー源と調整して、ストレージ システム内のエネルギー フローを最適化および管理します。ピークシェービング、負荷シフト、エネルギー裁定取引などのタスクを実行します。
   • アプリケーション: 再生可能エネルギーの統合において、EMS はエネルギーの利用と貯蔵を最適化することにより、太陽光と風力エネルギーの予測可能性と安定性を向上させます。
5. 双方向インバータ:
   • 関数：双方向インバーターにより、必要に応じてバッテリーシステムとグリッド間のエネルギー交換が可能になり、グリッド障害時の柔軟なエネルギー管理と自律運用をサポートします。
   • アプリケーション：マイクログリッドおよび遠隔地電力供給では、双方向インバーターがシステムの自律性を確保し、メイングリッドと連携して電力供給の信頼性と持続可能性を高めます。
6. トランス:
   • 関数: 変圧器は、電力網や負荷の要件に合わせてバッテリー システムの出力電圧レベルを調整し、効率的なエネルギー伝送とシステムの安定性を確保します。
   • アプリケーション: 大規模な産業用および商用電力アプリケーションでは、変圧器は適切な電圧マッチングを提供することで、エネルギー伝送効率とシステム動作の安定性を最適化します。
7. 保護装置:
   • 関数: 保護デバイスは、システム内の電圧サージ、短絡、その他の系統異常を監視して対応し、安全な動作を確保し、機器の損傷を最小限に抑えます。
   • アプリケーション: グリッドの統合や負荷が急速に変化する環境では、保護デバイスがバッテリー システムとグリッドを保護し、メンテナンス コストと運用リスクを削減します。
8. 冷却システム:
   • 関数: 冷却システムはバッテリーとインバーターの最適な動作温度を維持し、過熱やパフォーマンスの低下を防ぎ、長期的なシステムの安定性を確保します。
   • アプリケーション: 高温環境および高出力の放電負荷において、冷却システムは必要な放熱能力を提供し、機器の寿命を延ばし、エネルギー効率を最適化します。
9. 高度な制御システム:
   • 関数：高度な制御システムはEMSおよびBMSと統合され、エネルギー貯蔵システム全体の動作とパフォーマンスを監視および最適化します。
   • アプリケーション: 大規模な商業および産業用アプリケーションでは、高度な制御システムにより、リアルタイムのデータ分析と意思決定サポートを通じてシステムの応答性と運用効率が向上します。

これらのコンポーネントとそのアプリケーションは、現代のエネルギー管理における商用エネルギー貯蔵システムの重要な役割と実際の使用法を示しています。これらのテクノロジーと戦略を効果的に活用することで、企業はエネルギー節約を達成し、炭素排出量を削減し、電力供給の信頼性と持続可能性を高めることができます。

商用エネルギー貯蔵システムの種類

1. 機械的保管：物理的な動きや力を利用してエネルギーを蓄えます。例には、揚水発電 (PSH)、圧縮空気エネルギー貯蔵 (CAES)、およびフライホイール エネルギー貯蔵 (FES) が含まれます。
2. 電磁的保管: 電場または磁場を使用してエネルギーを蓄積します。例としては、コンデンサ、スーパーキャパシタ、超電導磁気エネルギー貯蔵装置 (SMES) などがあります。
3. 蓄熱装置：エネルギーを熱または冷として蓄えます。例としては、溶融塩、液体空気、極低温エネルギー貯蔵 (CES)、氷/水システムなどが挙げられます。
4. 化学薬品保管庫: 水素貯蔵などの化学プロセスを通じてエネルギーを変換および貯蔵します。
5. 電気化学貯蔵: 電気化学反応によってエネルギーを貯蔵および放出するバッテリーが含まれます。リチウムイオン電池は、効率とエネルギー密度が高いため、商業環境で使用される最も一般的なタイプです。

各タイプのストレージ システムには独自の利点と制限があり、さまざまなアプリケーションや運用要件に適しています。

商用エネルギー貯蔵システムの応用

商用エネルギー貯蔵システムには、経済的利益をもたらし、より広範なエネルギーおよび環境目標に貢献する多様な用途があります。これらのアプリケーションは、コスト削減と運用効率の向上の両方に対応します。詳細な概要は次のとおりです。

1. ピークシェービング:

   電力需要が高い期間に蓄えられたエネルギーを放電することでデマンド料金を削減します。商用エネルギー貯蔵システムは、電力需要のピーク時に蓄えられたエネルギーを放出し、それによって企業のデマンド料金を削減します。これは、ピーク対平均比が高い施設や、学校、病院、ガソリン スタンド、店舗、産業など、高額な需要料金が課せられる施設にとって特に有益です。

2. ロードシフト:

   電気料金が安い時期にエネルギーを蓄え、料金が高いときに放電することで、使用時間帯の顧客のコストを節約します。これらのシステムは、電気料金が安い時期に余剰エネルギーを蓄え、料金のピーク時に放電します。これにより、顧客は使用時間やリアルタイムの価格設定にメリットを得ることができます。たとえば、ハワイのホテルは 500 kW/3 MWh のリチウムイオン電池システムを使用して電力負荷を昼間から夜間にシフトし、年間 275,000 ドルを節約しました。

3. 再生可能エネルギーの統合:

   余剰発電を貯蔵し、必要に応じて放出することで、再生可能エネルギー源の利用を強化します。商用エネルギー貯蔵システムは、余剰の太陽光エネルギーや風力エネルギーを貯蔵し、エネルギー需要のピーク時や再生可能エネルギーの発電量が少ないときに放出します。これにより、化石燃料への依存が減り、温室効果ガスの排出量が削減されます。さらに、グリッドを安定させ、信頼性とセキュリティを向上させます。

4. バックアップ電源:

   送電網の停止時に非常用電力を供給し、ビジネスの継続性と運用の回復力を確保します。これらのシステムは、送電網の障害や緊急時にバックアップ電力を提供し、病院、データセンター、産業施設などの重要な施設の稼働を確保します。この機能は、停電が許されない施設にとって非常に重要です。

5. マイクログリッド:

   独立した電力システムとして、またはメイングリッドと連携して動作し、信頼性を高め、排出量を削減します。商用エネルギー貯蔵システムはマイクログリッドに不可欠であり、独立して動作するか、メイングリッドに接続して動作します。マイクログリッドは、地域の電力網の信頼性を高め、排出量を削減し、地域社会のエネルギーの独立性と柔軟性を高めます。

これらのアプリケーションは、直接的な経済的利益をもたらすだけでなく、炭素排出量の削減や送電網の安定性の向上など、より広範なエネルギーおよび環境目標にも貢献します。商用エネルギー貯蔵システムは、エネルギー効率を高め、運用リスクを軽減することにより、商業企業と地域社会の両方に競争上の優位性と持続可能な発展の機会を生み出します。

商用エネルギー貯蔵システムの容量

商用エネルギー貯蔵システムは通常、50 kWh から 1 MWh の範囲であり、さまざまな商業および自治体のニーズに対応します。容量の選択は、特定のアプリケーションと必要なパフォーマンス指標によって異なります。

特定のアプリケーションに最適なストレージ容量を決定し、費用対効果と運用効率の両方を確保するには、エネルギー需要の正確な評価と慎重な計画が不可欠です。

商用エネルギー貯蔵システムの利点

1. 回復力
   商用エネルギー貯蔵システムは、停電時に重要なバックアップ電力を提供し、中断することなく運用を継続できるようにします。これは、停電が重大な経済的損失をもたらしたり、安全性を脅かしたりする可能性がある病院、データセンター、製造工場などの施設にとって特に重要です。これらのシステムは、送電網障害時に信頼性の高い電源を提供することで、ビジネスの継続性を維持し、電力変動から敏感な機器を保護するのに役立ちます。
2. コスト削減
   商用エネルギー貯蔵システムの主な経済的利点の 1 つは、エネルギー使用量をピーク期間からオフピーク期間にシフトできることです。電力料金は需要のピーク時に高くなることが多いため、料金が安いオフピーク時にエネルギーを蓄え、ピーク時に使用すると大幅なコスト削減につながります。さらに、企業は、高需要期間中のエネルギー消費量を削減するための金銭的インセンティブを提供するデマンドレスポンスプログラムに参加することができます。これらの戦略は、光熱費を削減するだけでなく、エネルギー消費パターンも最適化します。
3. 再生可能エネルギーの統合
   商用エネルギー貯蔵システムを太陽光や風力などの再生可能エネルギー源と統合すると、その有効性と信頼性が向上します。これらの貯蔵システムは、再生可能エネルギーの生産量が多い期間に生成される余剰エネルギーを捕捉し、発電量が少ないときに使用できるように貯蔵できます。これにより、再生可能エネルギーの利用が最大化されるだけでなく、化石燃料への依存が軽減され、温室効果ガス排出量の削減にもつながります。再生可能エネルギーの断続的な性質を安定させることで、貯蔵システムはよりスムーズで持続可能なエネルギー移行を促進します。
4. グリッドの利点
   商用エネルギー貯蔵システムは、需要と供給の変動のバランスを取ることで送電網の安定化に貢献します。これらは、電力網の運用の完全性を維持するために重要な、周波数調整や電圧サポートなどの補助サービスを提供します。さらに、これらのシステムは、サイバー攻撃や自然災害に対する追加の回復層を提供することで、グリッドのセキュリティを強化します。エネルギー貯蔵システムの導入は、排出量と資源消費の削減を通じて環境の持続可能性を促進しながら、製造、設置、メンテナンスにおける雇用を創出することで経済成長もサポートします。
5. 戦略的メリット

   エネルギー効率: ストレージ システムは、エネルギー使用を最適化し、廃棄物を削減することで、企業がより高いエネルギー効率を達成できるように支援し、これにより運用コストの削減と二酸化炭素排出量の削減につながります。

   オペレーショナルリスクの軽減: 信頼性の高いバックアップ電源があれば、停電による業務中断のリスクが軽減され、潜在的な財務損失が最小限に抑えられ、ビジネス全体の安定性が高まります。

商用エネルギー貯蔵システムの寿命

商用エネルギー貯蔵システムの寿命は、テクノロジーや用途によって異なります。一般的な範囲には次のものが含まれます。

• リチウムイオン電池：8～15年
• レドックスフロー電池：5～15年
• 水素貯蔵システム：8～15年

高度な監視および診断ツールを導入すると、潜在的な問題を予測して防止し、エネルギー貯蔵システムの運用寿命をさらに延ばすことができます。

アプリケーションの需要に応じて商用エネルギー貯蔵システムを設計する方法

商用エネルギー貯蔵システムの設計は、システムがアプリケーションの要件と性能基準を効果的に満たすことを保証するための、いくつかの重要なステップと技術的な選択を含む複雑なプロセスです。

1. アプリケーションシナリオの特定:

   プライマリサービスの定義: 最初のステップでは、ピークカット、負荷シフト、バックアップ電源など、システムが提供する主なサービスを指定します。用途によっては、カスタマイズされたエネルギー貯蔵ソリューションが必要になる場合があります。

2. パフォーマンス指標の定義:

   電力とエネルギーの定格: システムに必要な最大電力処理容量とエネルギー貯蔵容量を決定します。

   効率: エネルギー伝達時の損失を最小限に抑えるために、システムのエネルギー変換効率を考慮します。

   サイクルライフ: 費用対効果に重要な、1 日、1 週間、または 1 年あたりの充放電サイクルの予想寿命を評価します。

3. テクノロジーの選択:

   ストレージテクノロジー: パフォーマンス指標に基づいて、リチウムイオン電池、鉛蓄電池、フロー電池、圧縮空気エネルギー貯蔵などの適切な貯蔵技術を選択します。各テクノロジーには独自の利点があり、さまざまな運用ニーズに適しています。たとえば、リチウムイオン電池は高いエネルギー密度と長いサイクル寿命を備えているため、長期のエネルギー貯蔵要件に最適です。

4. システム設計:

   構成と統合: システムの物理的なレイアウトと電気接続を設計して、グリッド、他のエネルギー源、負荷との効果的な相互作用を確保します。

   制御と管理: バッテリー管理システム (BMS)、エネルギー管理システム (EMS)、インバーターなどのシステムを組み込んで、最適なシステム パフォーマンスを維持します。これらのシステムは、電圧、温度、電流、充電状態、およびシステム全体の健全性のバランスをとります。

5. システム評価:

   パフォーマンステスト: 包括的なテストを実施して、さまざまな負荷および系統条件下でシステムのパフォーマンスを検証します。

   信頼性の保証: 温度管理、バッテリー寿命予測、緊急対応能力など、システムの長期的な信頼性と安定性を評価します。

   経済的利益の分析: エネルギーの節約、電力コストの削減、グリッド サービスへの参加 (デマンド レスポンスなど)、グリッド インフラストラクチャの寿命延長など、システムの全体的な経済的利点を分析します。

商用エネルギー貯蔵システムを設計するには、システムが動作中に期待されるパフォーマンスと利益を確実に提供できるように、技術的、経済的、環境的要因を総合的に考慮する必要があります。

コストと利益の計算

Levelized Cost of Storage (LCOS) は、エネルギー貯蔵システムのコストと価値を評価するために使用される一般的な指標です。これは、生涯コストの合計を生涯エネルギー出力の合計で割ったものになります。 LCOS と潜在的な収益源またはコスト削減を比較することは、ストレージ プロジェクトの経済的実現可能性を判断するのに役立ちます。

太陽光発電との統合

商用蓄電池システムは太陽光発電 (PV) システムと統合して、太陽光発電と蓄電のソリューションを構築できます。これらのシステムは、後で使用するために余剰の太陽エネルギーを保存し、エネルギーの自己消費を強化し、需要料金を削減し、信頼性の高いバックアップ電力を提供します。また、周波数調整やエネルギー裁定取引などのグリッド サービスもサポートしているため、企業にとってコスト効率が高く、環境に優しいオプションとなります。

結論

技術の進歩と支援政策の実施に伴い、商用エネルギー貯蔵システムはますます実現可能かつ魅力的になってきています。これらのシステムは、コストの削減、回復力の強化、再生可能エネルギー源の統合の改善など、大きなメリットをもたらします。コンポーネント、アプリケーション、利点を理解することで、企業は情報に基づいた意思決定を行い、商用エネルギー貯蔵システムの可能性を最大限に活用できます。

Kamida Power OEM ODM カスタム商用エネルギー貯蔵システム, 鎌田パワーへのお問い合わせ見積もりを取得するため