Análisis de costos de degradación de baterías de iones de litio en el mercado de capacidad con diferentes modelos de degradación
Autores: Gailani, Ahmed; Al-Greer, Maher; Short, Michael; Crosbie, Tracey
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2020
Acceso abierto
Artículo científico
2020
Análisis de costos de degradación de baterías de iones de litio en el mercado de capacidad con diferentes modelos de degradación
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Energía renovable
Mercados de capacidad
Baterías
Modelos de degradación
Beneficio económico
Horas de escasez
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 38
Citaciones: Sin citaciones
El aumento en el despliegue de plantas de energía renovable intermitente plantea preocupaciones sobre la seguridad energética y la asequibilidad de la energía. Los mercados de capacidad (CMs) se han implementado para proporcionar estabilidad de inversión a los generadores y garantizar la generación de energía al reducir el número de horas de escasez. La investigación presentada en este documento contribuye a responder la pregunta de si las baterías pueden ofrecer servicios de respaldo rentables durante un año en este mercado. El análisis utiliza un modelo de batería de iones de litio de circuito equivalente acoplado con dos modelos de degradación (empírico y semiempírico) para tener en cuenta la disminución de la capacidad durante la vida útil de la batería. Dependiendo de la potencia de salida de la batería, se consideran cuatro factores de reducción de 0.5 h, 1 h, 2 h y 4 h para estudiar qué estrategia de reducción puede resultar en el mejor beneficio económico. Se predicen dos escenarios para el número de horas de escasez por año en el CM basados en los datos de demanda de energía de Gran Bretaña y en investigaciones recientes. Los resultados muestran que el beneficio estimado de la batería es máximo con factores de reducción de 2 h y 1 h, y mínimo con 4 h y 0.5 h. Dependiendo del modelo de degradación de la batería utilizado, el costo de degradación de la batería puede impactar considerablemente en el beneficio potencial si la temperatura de la batería no se controla con un sistema de gestión térmica adecuado. Los modelos empírico y semiempírico predicen que el costo de degradación es mínimo a 5 gradosC y 25 gradosC respectivamente. Además, ambos modelos predicen que la degradación es mínima en niveles de carga de batería más bajos. Aunque la disminución de la capacidad de la batería se puede minimizar para obtener beneficios del servicio de CM, el aumento de las horas de escasez puede hacer que proporcionar este servicio no sea económicamente viable.
Descripción
El aumento en el despliegue de plantas de energía renovable intermitente plantea preocupaciones sobre la seguridad energética y la asequibilidad de la energía. Los mercados de capacidad (CMs) se han implementado para proporcionar estabilidad de inversión a los generadores y garantizar la generación de energía al reducir el número de horas de escasez. La investigación presentada en este documento contribuye a responder la pregunta de si las baterías pueden ofrecer servicios de respaldo rentables durante un año en este mercado. El análisis utiliza un modelo de batería de iones de litio de circuito equivalente acoplado con dos modelos de degradación (empírico y semiempírico) para tener en cuenta la disminución de la capacidad durante la vida útil de la batería. Dependiendo de la potencia de salida de la batería, se consideran cuatro factores de reducción de 0.5 h, 1 h, 2 h y 4 h para estudiar qué estrategia de reducción puede resultar en el mejor beneficio económico. Se predicen dos escenarios para el número de horas de escasez por año en el CM basados en los datos de demanda de energía de Gran Bretaña y en investigaciones recientes. Los resultados muestran que el beneficio estimado de la batería es máximo con factores de reducción de 2 h y 1 h, y mínimo con 4 h y 0.5 h. Dependiendo del modelo de degradación de la batería utilizado, el costo de degradación de la batería puede impactar considerablemente en el beneficio potencial si la temperatura de la batería no se controla con un sistema de gestión térmica adecuado. Los modelos empírico y semiempírico predicen que el costo de degradación es mínimo a 5 gradosC y 25 gradosC respectivamente. Además, ambos modelos predicen que la degradación es mínima en niveles de carga de batería más bajos. Aunque la disminución de la capacidad de la batería se puede minimizar para obtener beneficios del servicio de CM, el aumento de las horas de escasez puede hacer que proporcionar este servicio no sea económicamente viable.