¿Qué es el almacenamiento de energía?
El almacenamiento de energía consiste en almacenar electricidad y usarla cuando se necesita.
Y el proceso de electricidad desde la producción hasta el uso final es el siguiente:
Producción de electricidad (centrales eléctricas, centrales eléctricas) — transmisión de electricidad (compañía de red) —- uso de electricidad (usuarios)
En los tres enlaces anteriores, se puede establecer el almacenamiento de energía, por lo que el almacenamiento de energía se puede dividir en: almacenamiento de energía de generación de energía; almacenamiento de energía en la red; almacenamiento de energía del usuario de acuerdo con los escenarios de aplicación.
La cadena de la industria del almacenamiento de energía es relativamente simple. El upstream es el fabricante del equipo, el midstream es el fabricante integrado y el downstream son varias aplicaciones. El enlace ascendente es la dirección en la que debe centrarse.
costo del sistema de almacenamiento de energia
La batería representó la mayor proporción, alcanzando el 60%, seguida de PCS (convertidor), EMS (sistema de gestión de energía) y BMS (sistema de gestión de batería), con un 20%, 10% y 5% respectivamente.
1) Segmento de baterías: La concentración de la industria está aumentando gradualmente. En el futuro, se desarrollará hacia una alta seguridad, larga vida y bajo costo. El fosfato de hierro y litio será el camino principal y se espera que lo lideren los principales fabricantes de baterías de energía;
2) Enlace PCS: preste atención a las tres competencias básicas (capacidad de reducción de costos iterativos, poder de marca y bancabilidad, capacidad de canal) y juzgue el patrón de competencia futuro y la convergencia de inversores fotovoltaicos;
3) Enlace EMS: necesita interactuar con la red eléctrica. Las empresas EMS existentes son principalmente del Departamento de Red Estatal. En el futuro, la competitividad central de EMS depende de las capacidades de desarrollo de software y las capacidades de diseño de estrategias de optimización de energía;
4) Enlace BMS: la madurez de la tecnología actual es baja, la falta de estándares de la industria y el panorama competitivo está disperso. En el futuro, el BMS de batería de almacenamiento de energía probablemente continuará con el patrón de mercado de BMS de batería de energía;
5) Enlace de integración de sistemas: hay muchos integradores de sistemas nacionales, y las empresas con capacidades de integración, servicios de operación y mantenimiento, canales locales y poder de marca ganarán.
A juzgar por el entorno de consumo de electricidad actual dominado por la energía térmica, la energía generada por la planta de energía, transmitida a la red eléctrica, se transmite al usuario para su uso, y no hay almacenamiento de energía en el medio. Un pequeño número de empresas de la red eléctrica utilizará el almacenamiento por bombeo para ajustar la frecuencia máxima y llenar los valles. Es decir, cuando hay mucha electricidad por la noche, se usa electricidad (con una bomba de agua) para bombear el agua aguas abajo de la central hidroeléctrica hacia aguas arriba para generar electricidad.
¿Por qué almacenar energía?
Con la actualización y mejora del sistema energético y el avance de la meta de carbono dual, la energía renovable, liderada por la energía solar y la energía eólica, ha comenzado a ser ampliamente utilizada. Debido a que la energía eólica y la fotovoltaica se ven muy afectadas por el clima y tienen una gran inestabilidad, la tecnología de almacenamiento de energía juega un papel crucial. Los fabricantes de nuevas energías de Keheng creen que es probable que la combinación de almacenamiento de energía eólica y solar se convierta en la tendencia de desarrollo de nuevas energías en el futuro.
Desde una perspectiva global: el mercado de almacenamiento de energía de EE. UU. explotará en 2020, convirtiéndose en el tercer mercado de almacenamiento de energía más grande del mundo. La implementación centralizada de proyectos de almacenamiento de energía de servicios públicos será un aumento importante de 2021 a 2024. Al mismo tiempo, el suministro de energía inestable estimulará la demanda de almacenamiento de energía de los usuarios. ; Europa comenzó el primer año de almacenamiento de energía en 2019 y alcanzó un nuevo máximo en 2020, saltando para convertirse en el mercado de almacenamiento de energía acumulativo más grande del mundo, con Alemania y Gran Bretaña a la cabeza, Alemania es el mercado de almacenamiento de energía de usuario más grande del mundo, principalmente debido a los altos precios de la electricidad para los residentes, y la política de subsidios se ha desplazado hacia los hogares. Debido al almacenamiento de energía, el Reino Unido se ve impulsado principalmente por el despliegue de proyectos de almacenamiento de energía a gran escala; Corea del Sur se ve afectada por la seguridad de las baterías de almacenamiento de energía y la capacidad recién instalada ha disminuido, pero sigue siendo el segundo mercado de almacenamiento de energía más grande del mundo en 2020.
Desde la perspectiva del desarrollo de mi país: a medida que aumenta la proporción de generación de energía renovable, aparecen problemas de consumo, transmisión y distribución, fluctuaciones y la demanda rígida de almacenamiento de energía se va configurando. casi 100 veces la tasa de crecimiento.
Los siguientes son los 15 informes de investigación de la industria del almacenamiento de energía:
1. Después de más de diez años de desarrollo, el almacenamiento de energía eléctrica ha pasado del laboratorio a la etapa inicial de comercialización, y ahora está pasando gradualmente de la etapa inicial de comercialización a gran escala. Esta etapa tiene varias características. En primer lugar, en términos de desarrollo tecnológico, la rentabilidad de algunos dispositivos de almacenamiento de energía ya se puede promover y aplicar. El almacenamiento de energía requerido por el sistema eléctrico hace más de diez años tiene tres elementos: larga vida, bajo costo y alta seguridad. Ahora, la larga vida y el bajo costo están básicamente disponibles. Pero la alta seguridad todavía tiene la última milla. En términos de investigación y desarrollo, casi todas las tecnologías de almacenamiento de energía en mi país están involucradas. En términos de aplicaciones, hemos probado varias aplicaciones en la fuente de alimentación, la red eléctrica y el lado del usuario. En términos de modelos de negocios, es una deficiencia, y hay mucho tiempo para explorar, y otros países del mundo tienen los mismos problemas.
2. El almacenamiento por bombeo sigue siendo la fuerza principal. El desarrollo de almacenamiento de nueva energía es muy rápido y su tasa de crecimiento es mucho más rápida que la del almacenamiento hidroeléctrico por bombeo. Entre las nuevas tecnologías de almacenamiento de energía, las baterías de iones de litio tienen la mayor proporción de tecnologías de almacenamiento de energía y el crecimiento más rápido. Por supuesto, existe una condición única para el desarrollo simultáneo de vehículos eléctricos. Sin embargo, la tecnología de almacenamiento de energía no se limita a las baterías de iones de litio. En la etapa de aplicación se encuentran las baterías de plomo-carbono, las baterías de sodio-azufre y las baterías de azufre líquido. En la etapa de demostración, hay aire comprimido, baterías de iones de sodio, supercapacitores y baterías de nano-níquel. La etapa de laboratorio tiene volantes, superconductividad, hidrógeno de cambio de fase y un almacenamiento de energía por gravedad no bombeado, así como algunos tipos nuevos de baterías. En qué forma de energía se almacena el almacenamiento de energía, se divide en almacenamiento de energía física, almacenamiento de energía electromagnética, almacenamiento de energía electroquímica, almacenamiento de energía térmica y almacenamiento de energía de combustible químico.
3. La tecnología de baterías de iones de litio ha progresado más rápido y el rendimiento de los costos está cerca de la etapa de popularización y aplicación. Está impulsado principalmente por la demanda de vehículos eléctricos. El equipo de investigación y desarrollo de baterías de litio es el más grande, la inversión es la mayor y el efecto es el más obvio. El rendimiento de las baterías de litio puede cubrir casi todos los escenarios de aplicación del sistema de energía, o puede usarse en la mayoría de los escenarios de aplicación. Ya sea medición de potencia, medición de red, medición de usuario, regulación de picos, regulación de frecuencia, consumo, construcción de emergencia, respaldo, arranque en negro. Pero la gran carencia es que el tiempo de consumo no es suficiente. La capacidad es generalmente de cuatro horas, lo que no es suficiente en la temporada sin viento. Problemas de seguridad, hay tantos incendios en Corea del Sur, la gente a veces tiene un poco de miedo a las baterías de litio y las bicicletas eléctricas también se queman de vez en cuando, pero todo el mundo está trabajando duro en este asunto, incluidas las baterías de estado sólido. como dirección principal, y algunas tecnologías integradas, tecnología de gestión, tecnología de protección contra incendios, tecnología de alerta temprana, etc. lo hacen más seguro, y esto es posible de resolver.
4. La amplitud de uso de las baterías de plomo-carbono ocupa el segundo lugar. La cadena industrial es muy completa y muchas fábricas de baterías de plomo-ácido pronto podrán producir baterías de plomo-ácido. La seguridad sigue siendo a base de agua, y no es fácil de quemar y explotar. Esto tiene ventajas y es una tecnología de transición.
5. La tercera es la batería de azufre líquido, que es segura, no combustible y tiene un ciclo de vida largo. La potencia y la capacidad pueden ser independientes. Al configurar, si la escena requiere mucha potencia, puede reducir intencionalmente alguna inversión innecesaria. La potencia y las horas de las baterías de iones de litio son básicamente fijas y se pueden ajustar. El tablero corto es que la eficiencia es relativamente baja y hay mucho calor y consumo de motor auxiliar. La densidad de energía es relativamente baja, la estación de almacenamiento de energía de la batería de azufre líquido ocupa un área grande, el precio no se puede reducir y el costo es difícil de determinar, por lo que no se puede usar en vehículos eléctricos. Sin embargo, la investigación y el desarrollo internacionales no se han detenido y no se han abandonado, y los Estados Unidos incluso se han utilizado como una importante dirección de investigación y desarrollo. Una de las razones de este fenómeno es que hay muchos materiales para elegir en este sistema. No hay techo en el espacio de investigación y desarrollo, y tiene una ventaja sobre las baterías de iones de litio en una escala a largo plazo.
6. Otras baterías se encuentran en la etapa de laboratorio, incluidas las baterías orgánicas y de aire de metal líquido, que pueden ser de bajo costo y alta densidad de energía. Algunos sistemas aún tienen espacio para la exploración y aún se encuentran en la etapa de investigación básica. Sin embargo, el progreso de las baterías de iones de sodio es relativamente rápido y lleva varios años desde el laboratorio hasta la aplicación de demostración. Porque su sistema es básicamente el mismo que el mecanismo de reacción redox de las baterías de litio. No hay muchos obstáculos para que el equipo que fabrica baterías de iones de litio cambie a baterías de iones de sodio. Con las restricciones de los recursos de litio, la incertidumbre de los precios del carbonato de litio y la falta de demasiadas restricciones en los recursos de iones de sodio, pueden aparecer los beneficios sobresalientes de esto. Cabe decir que esta es una estrategia importante para la tecnología de almacenamiento de energía. La llanta de repuesto debe estar disponible a nivel nacional, pero debido a que la cadena de la industria aún no está madura y el sistema de materiales no se ha enfocado ni finalizado por completo, en teoría, es más seguro que las baterías de iones de litio, por lo que su dirección de investigación es también algo similar a las baterías de iones de litio. Tenemos que hacer un escándalo por los sólidos y los electrolitos, por lo que este camino aún puede llevar un tiempo.
7. El aire comprimido se puede utilizar en todas las necesidades de todo nuestro sistema de energía. Se caracteriza por su dependencia de la velocidad electromecánica, ya que utiliza generadores, compresores, etc., y la velocidad de respuesta es relativamente lenta. Además, tiene muchas teclas giratorias y algunas pérdidas irrecuperables, por lo que la eficiencia es relativamente baja. Además, el espacio de reducción de precios es limitado. Pero tiene una ventaja particularmente grande, es decir, el uso de cuevas puede ser muy grande. Si nuestra alta proporción de energía necesita ser consumida a gran escala y en gran escala, las baterías electroquímicas tendrán dificultades. Sin embargo, tiene limitaciones geográficas.
8. El espacio de uso del volante es relativamente pequeño, principalmente en la mejora de la calidad de energía del usuario y el soporte de energía y soporte de algunas cabinas. De hecho, la densidad de energía es demasiado baja. Además, el umbral técnico requerido para las llaves rotativas es muy alto. Debido a que la energía que almacena está definida por la velocidad y la masa del volante, si desea lograr una alta densidad de energía, necesita una velocidad de rotación muy alta, y ya han comenzado decenas de miles. La calidad y la seguridad son requisitos contradictorios. Si la calidad es demasiado grande, se puede aumentar la velocidad, y si la seguridad después de aumentar la velocidad tiene un umbral técnico alto. Además, el espacio de la aplicación también es limitado y los escenarios de aplicación principales no pueden depender de él.
9. Los supercondensadores son mucho mejores que los volantes, pero siguen siendo caros. El problema es el mismo, la densidad de potencia es alta, la densidad de energía es baja y hay mayores requisitos de control. Por lo tanto, el espacio de mercado es limitado, pero el progreso tecnológico sigue siendo relativamente rápido.
10. Las otras dos tecnologías tienen un gran potencial en el futuro. Uno es la tierra caliente, la hoja de ruta de desarrollo de almacenamiento de energía internacional, señalando que tiene una proporción tan alta en 20, 30 años o más. La tecnología de almacenamiento de energía a largo plazo es indispensable, y el Reino Unido presta especial atención al almacenamiento de energía térmica, porque su energía eólica marina se ve afectada por los cambios estacionales. Las condiciones en nuestro país no son las mismas. Si la energía fotovoltaica es el pilar principal, no habrá almacenamiento de energía estacional durante el día y la noche. Por lo tanto, no le prestamos mucha atención ahora. Ahora se trata principalmente de generación de energía solar térmica. En nuestro consumo de energía, como el aire acondicionado, la calefacción representa una proporción muy alta. Estos pueden resolverse mediante la tecnología de almacenamiento de calor. Este espacio aún es muy grande, pero debido a que el tiempo entre la electricidad y el calor es muy estrecho y la brecha es demasiado grande, parece que no todos han visto un gran mercado para este espacio de aplicación, por lo que hay relativamente pocos investigadores. Después de algunos años, puede ser posible. Gradualmente, se invertirá una cantidad considerable de personal de I+D en esta parte de la investigación. El otro es el hidrógeno, que se puede almacenar a lo largo de las estaciones y se puede reemplazar por combustibles líquidos y gaseosos. Se pueden usar motores y motores de gas tradicionales, pero los umbrales técnicos y financieros, y los temores de la gente sobre su seguridad, serán todo su proceso de desarrollo e investigación. Barreras adentro. Hay que ordenar la hoja de ruta técnica para el desarrollo del hidrógeno en nuestro país, porque el hidrógeno involucra los cuatro grandes eslabones de generación, almacenamiento, transmisión y uso, y puede haber cientos de rutas. Al final, nuestras condiciones nacionales, el estado de nuestra infraestructura y nuestras necesidades, qué rutas técnicas son dignas de investigación clave y el diseño de alto nivel debe hacerse bien, de lo contrario, cientos de energía estarán demasiado dispersas y el efecto de el retorno de la inversión no será bueno.
11. En general, el almacenamiento por bombeo sigue siendo la fuerza principal entre todos los tipos de almacenamiento de energía, pero aumentará el desarrollo de nuevos almacenamientos de energía. La batería es la tecnología de almacenamiento de energía más valiosa y también se convertirá en el foco de investigación, desarrollo y aplicación a largo plazo. En lo que respecta a la industria de las baterías de litio, existen vínculos tales como minerales, materiales, monómeros, integración de paquetes y sistemas, aplicación y reciclaje, y la cadena de la industria es muy larga. Sin embargo, nuestro país tiene las ventajas de captación de talento, cadena productiva completa y fuerte capacidad de expansión. Nuestro equipo de línea de producción original es atrasado, básicamente las líneas de producción de alta gama se importan de Japón o Corea del Sur, y ahora las estamos reemplazando gradualmente. Este cuello de botella casi ha desaparecido. Puede haber algunas partes a las que se deba prestar atención en el siguiente paso, es decir, el reciclaje de baterías usadas y la regeneración de materiales. El enfoque actual de esta parte aún no es suficiente, la inversión aún es relativamente pequeña y el espacio futuro es relativamente grande, y esto también es necesario. Durante el período del XIII Plan Quinquenal, el plan nacional de I+D clave se centró en las baterías de iones de litio, las baterías de flujo y la utilización en cascada, así como en el aire comprimido. Se han realizado algunos diseños para tecnologías con visión de futuro, como la ultraelectricidad, el estado sólido, el estado líquido, el metal, el volante y el bombeo del mar, que se logran básicamente a través del trabajo del XIII Plan Quinquenal. Los objetivos que establecimos en ese momento, el ciclo de vida, el costo, la eficiencia y otros indicadores de las baterías de litio han alcanzado las expectativas. Pero todavía hay deficiencias en la seguridad. El plan nacional de investigación y desarrollo clave se centra principalmente en los avances en seguridad y, además, el ciclo de vida es más largo y la parte de reciclaje también ha comenzado a prestar atención.
12. En términos de tecnología dura de almacenamiento de energía, el frente es la tecnología de ontología. De hecho, hay tecnología de integración, tecnología de seguridad y tecnología de gestión de operaciones. Todos tenemos margen de mejora en estos aspectos, incluida la topología integrada y la arquitectura de comunicación. , sistema de refrigeración, diagnóstico de seguridad, alerta temprana, aislamiento, protección contra incendios, gestión de operación y mantenimiento, gestión de la nube, virtualización y agregación, reutilización de escenarios múltiples, etc., todos tienen margen de mejora. En este sentido, la Unión Europea está especialmente representada a nivel internacional, y este es el foco de su investigación y desarrollo. En términos de aplicaciones, fuentes de energía, redes eléctricas y usuarios, todos reflejan diferentes preocupaciones. Por ejemplo, las fuentes de energía prestan más atención al consumo de energía renovable, las redes eléctricas esperan almacenar energía de manera segura y reducir los picos. Cuando el usuario quiere integrarse con múltiples redes, sirve como un beneficio importante. La red de transporte, la red aérea y el enlace de interconversión en las escalas de tiempo y espacio.
13. El dilema actual de la aplicación sigue siendo el modelo de negocio, si puede generar dinero. Restricciones de estado, modelo de negocio y precio de la electricidad. El problema detrás de esto es que la identidad y el estado son inciertos, y la política es algo discontinua. Además, se debe determinar el mecanismo de devolución, que es un problema común en el mundo. Por supuesto, tenemos un sistema de energía eléctrica y reformas del mercado eléctrico y de energía eléctrica en dinámica. De hecho, nuestro país ha emitido una guía sobre el almacenamiento de energía a nivel nacional desde 2017. Mirando hacia atrás en estos documentos, podemos ver que el juicio sobre la situación en ese momento era relativamente preciso y era una industria fomentada por el estado.
14. En términos de inversión, hay principalmente dos aspectos: uno es ser un fabricante líder muy maduro de baterías eléctricas, y el otro es ser un fabricante muy maduro de inversores fotovoltaicos.
El mercado de almacenamiento de energía, sin duda, aumentará en gran medida la demanda de baterías. Esto es relativamente seguro, por lo que podemos centrarnos principalmente en las pistas relacionadas que ya están muy maduras. Por un lado, proveedores de baterías de alta certeza y bajo costo, como CATL, BYD, Yiwei Lithium, Paineng Technology (objetivos más puramente de almacenamiento de energía), etc.; por otro lado, los inversores que son buenos en la gestión de conversión actual Fabricantes de dispositivos, como Sungrow, GoodWe, Jinlang Technology, etc.
Al mismo tiempo, el mercado de almacenamiento de energía también traerá muchos mercados incrementales a otros sectores. Uno es un eslabón relativamente concentrado en la cadena de la industria del almacenamiento de energía, como las empresas de materias primas para baterías Longpan Technology, Defang Nano, Fulin Precision, etc., y los integradores de sistemas de almacenamiento de energía Yongfu Co., Ltd., Kelu Electronics, etc.; el otro es el instituto de almacenamiento de energía. La ampliación de la pista provocó, como las concebibles empresas de gestión térmica de almacenamiento de energía Sanhua Zhikong, Yinlun, etc. Por supuesto, el mercado incremental es más difícil de comprender, y si necesita el apoyo de nuevos caminos tecnológicos también debe verificarse constantemente con la cadena de la industria.
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