Cet article est le quatrième d'unesérie de sept articles publiés sur le site et consacrés aux systèmes de stockage de l'énergie. Nous y examinons les questions que nous devons poser, les hypothèses que nous devons valider et les éléments que nous devons surveiller pour garantir le succès du déploiement de cette nouvelle classe d'actifs importante qui participe au réseau électrique mondial.

Cet article poursuit la discussion entamée dans la première partie qui traitait des informations recueillies auprès des opérateurs sur les types d'outils de surveillance et d'aide à la décision qu'ils recherchent pour gérer les performances à long terme des systèmes de stockage d'énergie.

La première partie traite de la garantie et de la surveillance des performances, notamment du suivi des paramètres de garantie, de la surveillance de la température des modules et des unités et du suivi de la garantie des performances. Au cas où vous l'auriez manqué, voici un lien vers l'article de la semaine dernière sur le stockage de l'énergie.

Aujourd'hui, pour la deuxième partie, nous allons nous pencher sur la question :

• Suivi d'autres paramètres clés de fonctionnement des BESS
• Veille réglementaire et commerciale
• Surveillance et sécurité des équipements

Une fois encore, je tiens à remercier Michael Eyman et Josh Corbitt de Origis Services et Ken Kim de Origis Energy pour leur expertise et leurs contributions à ces articles. Origis est un leader dans l'exploitation et la maintenance de systèmes solaires et de stockage d'énergie dans toute l'Amérique du Nord. 

SUIVI D'AUTRES PARAMÈTRES CLÉS DU FONCTIONNEMENT DE LA BESS 

Pour rester dans les limites de la garantie du système de batterie, l'équipementier spécifiera les limites de l'équipement qui doivent être maintenues - l'"enveloppe d'exploitation" du système. Étant donné que l'équipementier de la batterie ne contrôle généralement pas les limites en aval du système spécifiées par l'intégrateur du système, le développeur du projet ou le coordinateur du calendrier, il est important que l'opérateur connaisse les limites de l'équipementier et s'assure que les opérations restent dans l'enveloppe de fonctionnement d'origine pour que la garantie soit maintenue. 

ÉTAT DE CHARGE (SOC) 

Le système de batterie doit être livré avec des limites de contrôle de l'état de charge (SOC) supérieures et inférieures câblées à des fins de sécurité et de longévité, mais le fabricant de la batterie peut recommander des plages de SOC intermédiaires ou définir les limites de garantie en utilisant le SOC moyen du module ou du système.

L'opérateur voudra surveiller ces paramètres du système de batterie, y compris les niveaux d'énergie de charge et de décharge, qui répartit le système et à quels points de consigne. Un rapport SOC doit être configuré dans l'APM pour calculer automatiquement le SOC moyen et le SOC au niveau du module, ainsi que les points de consigne minimum et maximum pour la période de rapport. 

TAUX DE CYCLAGE (TAUX C) 

Le taux C, ou taux de cyclage (charges ou décharges par heure), est une mesure de la vitesse à laquelle une batterie est chargée ou déchargée. Plus une batterie est soumise à des cycles agressifs, plus sa durée de vie est courte. Comme pour le suivi d'autres paramètres de garantie, la mise en place d'un rapport permettant de saisir la puissance nominale de début et de fin de chaque cycle de batterie, ainsi que la durée et la quantité des cycles, puis le calcul du taux C à partir de ces données permettra à l'opérateur de gagner beaucoup de temps. 

Diverses analyses doivent être effectuées par rapport aux paramètres de la garantie, tels que le taux C moyen et maximal pour la période couverte par le rapport et depuis le début de la période. La garantie peut autoriser des opérations avec un taux C à court terme qui dépasse le taux cumulatif ou annuel. Il est donc important que tous les paramètres soient inclus dans le rapport et que des événements automatisés soient générés par l'APM chaque fois que les taux C instantanés sont dépassés. 

ÉVALUATION DE LA DURÉE DE VIE DE LA BATTERIE 

La classe d'actifs des systèmes de batteries Li-ion étant très jeune, la plupart des travaux d'évaluation de la durée de vie des batteries sont théoriques. Par conséquent, nous dépendons des chercheurs et des fabricants pour obtenir des estimations de la durée de vie économique des batteries. Hormis les problèmes de mortalité infantile lors de la mise en service du système, les batteries sont des systèmes très fiables.  

Néanmoins, la manière dont elles sont exploitées (taux de cyclage, température, état moyen, etc.) peut rapidement et considérablement affecter leur durée de vie. Il incombe donc à l'exploitant de surveiller les performances du système de batterie et d'informer toutes les parties prenantes de l'état des principaux indicateurs de performance par rapport aux conditions nominales et aux conditions de garantie, y compris une évaluation de la durée de vie de la batterie. 

Les fabricants indiquent généralement la durée de vie de la batterie en fonction de la période d'exploitation garantie pendant laquelle le système se dégrade jusqu'à 60-80% de sa capacité nominale. Les opérations BESS consistent en fait à programmer de manière optimale l'unité sur le marché d'une manière sûre et fiable afin de maximiser le profit du projet.  

Pour les centrales faisant l'objet d'un contrat de capacité, cela peut être assez simple à réaliser. Pour les centrales sur le marché libre, cela peut s'avérer très difficile car les flux de trésorerie seront basés sur des bandes de prix prévisionnelles dans le cadre de divers scénarios d'exploitation qui donneront une durée de vie économique estimée différente pour le système de batteries. Il est donc très important que les exploitants et les gestionnaires d'actifs travaillent en étroite collaboration, avec une transparence totale des données, afin de coordonner l'utilisation optimale de l'actif tout au long de sa durée de vie. 

LA VEILLE RÉGLEMENTAIRE ET COMMERCIALE 

Outre les exigences en matière de garantie et de performance, de suivi et de rapport, il existe quelques autres éléments de conformité que les opérateurs devront surveiller pour les systèmes de batteries qu'ils gèrent : Le suivi des ITC, les paramètres de distribution par rapport aux paramètres de conception, et la distribution des PPA par rapport aux paramètres de conception.

SUIVI DE L'ITC 

Les systèmes hybrides (solaire ou éolien plus stockage) doivent auto-sourcer entre 80 et 100% des charges auxiliaires de l'installation pour répondre aux exigences du crédit d'impôt à l'investissement (CII) dans le cadre du financement du projet. Cela signifie que pas plus de 19 % des charges parasites de l'installation et du BESS ne peuvent être fournies par le réseau électrique, sous peine de compromettre les avantages du crédit d'impôt à l'investissement. Les opérateurs doivent utiliser l'APM pour suivre attentivement les paramètres suivants au cours de la période de crédit d'impôt : 

• Consommation de la charge auxiliaire fournie par le réseau 
• Consommation de la charge auxiliaire fournie par l'installation de production d'énergie renouvelable 
• Consommation totale d'énergie de la charge auxiliaire 

PARAMÈTRES DE RÉPARTITION VS. PARAMÈTRES DE CONCEPTION 

Les garanties OEM et pass-through (et la durée de vie économique) sont basées sur l'exploitation des systèmes de stockage d'énergie selon des paramètres de conception spécifiques. En règle générale, il s'agit de suivre l'état d'avancement du système de batterie, le taux C, la température de l'unité, les cycles de charge/décharge cumulés et d'autres paramètres selon les paramètres de conception du contrat de fourniture. 

L'exploitation du système en dehors de cette enveloppe de spécifications pourrait annuler la garantie et/ou avoir un impact matériel sur la durée de vie du système. Le gestionnaire d'actifs peut sciemment distribuer l'unité en dehors des paramètres des spécifications initiales de conception parce que le contrat de péage a pris fin et que l'économie de la distribution sur un marché marchand impose un régime d'exploitation entièrement différent. 

Quelle qu'en soit la raison, l'opérateur aura intérêt à utiliser le journal d'exploitation électronique pour enregistrer les données horodatées relatives aux changements importants dans la stratégie d'exploitation de l'actif, en précisant par exemple pourquoi la demande a été faite et qui a autorisé le changement. Cela peut aider à résoudre les questions de responsabilité future si le BESS subit des changements significatifs dans sa durée de vie économique ou ses coûts d'exploitation. 

RÉPARTITION DU PPA PAR RAPPORT AUX PARAMÈTRES DE CONCEPTION PARAMÈTRES DE CONCEPTION 

L'opérateur devra également s'assurer que les tendances et les rapports de surveillance sont configurés dans l'APM pour suivre le fonctionnement réel du BESS par rapport au point de consigne programmé par le fournisseur dans le cadre d'un contrat de péage. Le contrat de péage peut permettre au fournisseur de dispatcher l'unité pour la capacité, l'énergie ou les services auxiliaires afin de soutenir les opérations du réseau.

L'accord spécifiera certains paramètres de réponse de l'unité tels que le taux de rampe (MW/min), le temps de réponse (vitesse à laquelle l'unité répond aux points de consigne de la charge) ou la mise en forme de l'énergie pour les systèmes hybrides. Si les paramètres de contrôle et de régulation requis ne sont pas respectés par le BESS, des pénalités ou même une rupture de contrat peuvent en résulter. 

LA SURVEILLANCE ET LA SÉCURITÉ DES ÉQUIPEMENTS 

Comme toutes les nouvelles classes d'actifs, les systèmes de stockage d'énergie au lithium-ion ont connu des problèmes. Les plus problématiques ont probablement été les premiers cas d'emballement thermique qui ont mis en danger des personnes et des biens.

Pour résoudre ce problème, de nouveaux capteurs et systèmes d'extinction des incendies sont installés dans la plupart des déploiements commerciaux et industriels. L'opérateur est chargé de surveiller les températures de fonctionnement et les niveaux de gaz au niveau du module et du système afin de garantir un fonctionnement sûr de l'équipement. De nouveaux algorithmes, y compris l'apprentissage automatique, devront être développés pour détecter les problèmes imminents avant que l'emballement thermique ne se produise lorsque l'unité est déjà endommagée.

Les GAP doivent utiliser des technologies et des stratégies de maintenance basées sur l'état qui fournissent aux opérateurs des alertes précoces sur les excursions de température afin qu'ils puissent effectuer des inspections et résoudre les problèmes avant qu'ils n'entraînent des problèmes de sécurité et de responsabilité matérielle.

RÉSUMÉ 

Nous avons encore beaucoup à apprendre sur l'exploitation sûre, fiable et économique de cette nouvelle et très importante catégorie d'actifs énergétiques. L'industrie doit fournir aux propriétaires et aux exploitants les outils et les informations dont ils ont besoin pour gérer de manière sûre et fiable cet actif d'aujourd'hui et de demain.

Dans notre prochain article sur l'O&M des BESS, nous discuterons avec les gestionnaires d'actifs des types d'outils et d'informations qu'ils demandent pour gérer les performances à long terme de cette nouvelle génération de systèmes de stockage d'énergie. Comme toujours, vos commentaires sont les bienvenus. 

AUTEURS

• Steve Hanawalt est vice-président exécutif et fondateur de Power Factors, shanawalt@pfdrive.com
• Michael Eyman est directeur général d'Origis Services, Michael.Eyman@origisservices.com
• Josh Corbitt est directeur du développement commercial, Origis Services, Josh.Corbitt@origisservices.com
• Ken Kim est responsable de la technologie et de l'achat d'équipement, Origis Energy, Kenneth.Kim@origisenergy.com

Steve Hanawalt est vice-président exécutif et fondateur de Power Factors. Pour plus d'articles comme celui-ci, suivez-le sur LinkedIn ou consultez le reste de notre blog.