Che cos'è l'accumulo di energia? Perché immagazzinare energia?

Sommario

Che cos'è l'accumulo di energia?

L'accumulo di energia consiste nell'immagazzinare l'elettricità e usarla quando è necessario.

E il processo dell'elettricità dalla produzione all'uso finale è il seguente:

Produzione di energia elettrica (centrali elettriche, centrali elettriche) — trasmissione di energia elettrica (società di rete) — uso di energia elettrica (utenti)

Nei tre collegamenti precedenti, è possibile stabilire l'accumulo di energia, quindi l'accumulo di energia può essere suddiviso in: produzione di energia accumulo di energia; accumulo di energia dalla rete; accumulo di energia dell'utente in base agli scenari applicativi.

La filiera dell'accumulo di energia è relativamente semplice. L'upstream è il produttore dell'apparecchiatura, il midstream è il produttore integrato e il downstream sono varie applicazioni. Il collegamento a monte è la direzione su cui concentrarsi.

costo del sistema di accumulo di energia

La batteria ha rappresentato la percentuale più alta, raggiungendo il 60%, seguita da PCS (convertitore), EMS (sistema di gestione dell'energia) e BMS (sistema di gestione della batteria), che rappresentano rispettivamente il 20%, 10% e 5%.

1) Segmento batterie: la concentrazione del settore è in graduale aumento. In futuro, si svilupperà verso un'elevata sicurezza, una lunga durata e un basso costo. Il fosfato di ferro e litio sarà il percorso principale e si prevede che sarà guidato dai principali produttori di batterie di alimentazione;

2) Collegamento PCS: prestare attenzione alle tre competenze principali (capacità di riduzione dei costi iterativi, potenza e bancabilità del marchio, capacità del canale) e giudicare il futuro modello di concorrenza e la convergenza degli inverter fotovoltaici;

3) Collegamento EMS: deve interagire con la rete elettrica. Le società EMS esistenti provengono principalmente dal Dipartimento della rete statale. In futuro, la competitività principale di EMS dipende dalle capacità di sviluppo del software e dalle capacità di progettazione della strategia di ottimizzazione energetica;

4) Collegamento BMS: l'attuale maturità tecnologica è bassa, la mancanza di standard di settore e il panorama competitivo è disperso. In futuro, la batteria di accumulo di energia BMS probabilmente continuerà il modello di mercato della batteria di alimentazione BMS;

5) Collegamento all'integrazione del sistema: ci sono molti integratori di sistemi nazionali e vinceranno le aziende con capacità di integrazione, servizi operativi e di manutenzione, canali locali e potere del marchio.

A giudicare dall'attuale ambiente di consumo di elettricità dominato dall'energia termica, l'energia generata dalla centrale elettrica, trasmessa alla rete elettrica, viene trasmessa all'utente per l'uso e non vi è alcun accumulo di energia nel mezzo. Un piccolo numero di società di reti elettriche utilizzerà lo stoccaggio pompato per regolare la frequenza di picco e riempire le valli. Cioè, quando c'è molta elettricità di notte, l'elettricità (con una pompa dell'acqua) viene utilizzata per pompare l'acqua a valle della centrale idroelettrica a monte per generare elettricità.

Perché immagazzinare energia?

Con l'aggiornamento e il potenziamento del sistema energetico e l'avanzamento dell'obiettivo del dual carbon, l'energia rinnovabile, guidata dall'energia solare ed eolica, ha iniziato a essere ampiamente utilizzata. Poiché l'energia eolica e il fotovoltaico sono fortemente influenzati dalle condizioni meteorologiche e presentano una grande instabilità, la tecnologia di accumulo di energia gioca un ruolo cruciale. I produttori di nuova energia di Keheng ritengono che la combinazione di accumulo di energia eolica e solare potrebbe diventare la tendenza di sviluppo della nuova energia in futuro.

Da una prospettiva globale: il mercato statunitense dell'accumulo di energia esploderà nel 2020, diventando il terzo mercato di accumulo di energia più grande al mondo. L'attuazione centralizzata dei progetti di accumulo di energia dei servizi pubblici rappresenterà un importante aumento dal 2021 al 2024. Allo stesso tempo, l'instabilità dell'alimentazione stimolerà la domanda di accumulo di energia da parte degli utenti. ; L'Europa ha iniziato il primo anno di accumulo di energia nel 2019 e ha raggiunto un nuovo massimo nel 2020, balzando a diventare il più grande mercato cumulativo di accumulo di energia al mondo, con Germania e Gran Bretagna in testa, la Germania è il più grande mercato di accumulo di energia per utenti al mondo, principalmente a causa agli alti prezzi dell'elettricità per i residenti e la politica dei sussidi si è spostata sulle famiglie. A causa dell'accumulo di energia, il Regno Unito è principalmente guidato dall'implementazione di progetti di accumulo di energia su larga scala; La Corea del Sud è interessata dalla sicurezza delle batterie di accumulo di energia e la capacità di nuova installazione è diminuita, ma è ancora il secondo mercato di accumulo di energia al mondo nel 2020.

Dal punto di vista dello sviluppo del mio Paese: all'aumentare della quota di produzione di energia rinnovabile, emergono problemi di consumo, trasmissione e distribuzione e fluttuazioni e la rigida domanda di accumulo di energia sta gradualmente prendendo forma. quasi 100 volte il tasso di crescita.

Di seguito sono riportati i 15 rapporti di ricerca del settore dell'accumulo di energia:

1. Dopo più di dieci anni di sviluppo, l'accumulo di energia elettrica è passato dal laboratorio alla fase iniziale della commercializzazione e ora sta gradualmente passando dalla fase iniziale della commercializzazione a quella su larga scala. Questa fase ha diverse caratteristiche. In primo luogo, in termini di sviluppo tecnologico, l'andamento dei costi di alcuni dispositivi di accumulo di energia può già essere promosso e applicato. L'accumulo di energia richiesto dal sistema elettrico più di dieci anni fa ha tre elementi: lunga durata, basso costo e alta sicurezza. Ora sono praticamente disponibili lunga vita e basso costo. Ma l'alta sicurezza ha ancora l'ultimo miglio. In termini di ricerca e sviluppo, sono coinvolte quasi tutte le tecnologie di accumulo di energia nel mio paese. In termini di applicazioni, abbiamo provato varie applicazioni sul lato alimentazione, rete elettrica e utente. In termini di modelli di business, è davvero una lacuna, e c'è molto tempo da esplorare e altri paesi nel mondo hanno gli stessi problemi.

2. Lo stoccaggio pompato è ancora la forza principale. Lo sviluppo di un nuovo accumulo di energia è molto rapido e il suo tasso di crescita è molto più rapido di quello dell'accumulo di energia idroelettrica. Tra le nuove tecnologie di accumulo di energia, le batterie agli ioni di litio hanno la percentuale più alta di tecnologie di accumulo di energia e la crescita più rapida. Naturalmente, esiste una condizione unica per lo sviluppo simultaneo di veicoli elettrici. Tuttavia, la tecnologia di accumulo di energia non si limita alle batterie agli ioni di litio. In fase di applicazione sono presenti batterie piombo-carbone, batterie sodio-zolfo e batterie zolfo liquido. Nella fase dimostrativa sono presenti aria compressa, batterie agli ioni di sodio, supercondensatori e batterie al nano-nichel. La fase di laboratorio ha volani, superconduttività, idrogeno a cambiamento di fase e un accumulo di energia per gravità non pompato, oltre ad alcuni nuovi tipi di batterie. In quale forma di energia viene immagazzinata l'energia, è suddivisa in accumulo di energia fisica, accumulo di energia elettromagnetica, accumulo di energia elettrochimica, accumulo di energia termica e accumulo di energia del combustibile chimico.

3. La tecnologia delle batterie agli ioni di litio è progredita più rapidamente e le prestazioni in termini di costi sono vicine alla fase di divulgazione e applicazione. È principalmente trainato dalla domanda di veicoli elettrici. Il team di ricerca e sviluppo delle batterie al litio è il più grande, l'investimento è il massimo e l'effetto è il più evidente. Le prestazioni delle batterie al litio possono coprire quasi tutti gli scenari applicativi del sistema di alimentazione, oppure possono essere utilizzate nella maggior parte degli scenari applicativi. Che si tratti di misurazione della potenza, misurazione della rete, misurazione dell'utente, regolazione del picco, regolazione della frequenza, consumo, costruzione di emergenza, backup, black start. Ma il principale difetto è che il tempo per il consumo non è sufficiente. La capacità è generalmente di quattro ore, che non sono sufficienti nella stagione senza vento. Problemi di sicurezza, ci sono così tanti incendi in Corea del Sud, le persone a volte hanno un po' paura delle batterie al litio e anche le biciclette elettriche di tanto in tanto vanno a fuoco, ma il mondo intero sta lavorando sodo su questa questione, comprese le batterie allo stato solido come la direzione principale e alcune tecnologie integrate, tecnologie di gestione, tecnologia di protezione antincendio, tecnologia di allerta precoce, ecc. Lo rendono più sicuro e questo è possibile risolverlo.

4. L'ampiezza dell'uso delle batterie al piombo-carbone è al secondo posto. La catena industriale è molto completa e molte fabbriche di batterie al piombo saranno presto in grado di produrre batterie al piombo. La sicurezza è ancora a base d'acqua e non è facile bruciare ed esplodere. Questo ha dei vantaggi ed è una tecnologia di transizione.

5. La terza è la batteria allo zolfo liquido, che è sicura, non combustibile e ha una lunga durata. Potenza e capacità possono essere indipendenti. Durante la configurazione, se la scena richiede un'elevata potenza, è possibile ridurre intenzionalmente alcuni investimenti non necessari. La potenza e le ore delle batterie agli ioni di litio sono sostanzialmente fisse e possono essere regolate. La scheda corta è che l'efficienza è relativamente bassa e c'è molto calore e consumo del motore ausiliario. La densità di energia è relativamente bassa, la stazione di accumulo di energia della batteria allo zolfo liquido occupa una vasta area, il prezzo non può essere ridotto e il costo è difficile da determinare, quindi non può essere utilizzato nei veicoli elettrici. Tuttavia, la ricerca e lo sviluppo internazionali non si sono fermati e non sono stati abbandonati, e gli Stati Uniti sono stati persino utilizzati come un'importante direzione di ricerca e sviluppo. Una delle ragioni di questo fenomeno è che ci sono molti materiali tra cui scegliere in questo sistema. Non c'è limite allo spazio di ricerca e sviluppo e presenta un vantaggio rispetto alle batterie agli ioni di litio su scala a lungo termine.

6. Altre batterie sono in fase di laboratorio, comprese l'aria in metallo liquido e le batterie organiche, che possono essere a basso costo e ad alta densità di energia. Alcuni sistemi hanno ancora spazio per l'esplorazione e sono ancora nella fase di ricerca di base. Tuttavia, il progresso delle batterie agli ioni di sodio è relativamente veloce e ci vogliono diversi anni dal laboratorio all'applicazione dimostrativa. Perché il suo sistema è sostanzialmente lo stesso del meccanismo di reazione redox delle batterie al litio. Non ci sono molti ostacoli per il team che produce batterie agli ioni di litio per passare alle batterie agli ioni di sodio. Con i vincoli delle risorse di litio, l'incertezza dei prezzi del carbonato di litio e la mancanza di troppi vincoli sulle risorse di ioni di sodio, potrebbero apparire gli eccezionali vantaggi di ciò. Va detto che questa è una strategia importante per la tecnologia di accumulo di energia. La ruota di scorta deve essere disponibile a livello nazionale, ma poiché la filiera non è ancora matura e il sistema dei materiali non è stato completamente focalizzato e finalizzato, in teoria è più sicuro delle batterie agli ioni di litio, quindi la sua direzione di ricerca è anche in qualche modo simile alle batterie agli ioni di litio. Dobbiamo fare storie su solidi ed elettroliti, quindi questa strada potrebbe richiedere ancora un po'.

7. L'aria compressa può essere utilizzata in tutte le esigenze del nostro intero sistema di alimentazione. È caratterizzato dalla sua dipendenza dalla velocità elettromeccanica, poiché utilizza generatori, compressori, ecc. e la velocità di risposta è relativamente bassa. Inoltre, ha molte chiavi rotanti e alcune perdite irrecuperabili, quindi l'efficienza è relativamente bassa. Inoltre, lo spazio per la riduzione del prezzo è limitato. Ma ha un vantaggio particolarmente grande, ovvero l'uso delle grotte può essere molto ampio. Se la nostra elevata percentuale di energia deve essere consumata su larga scala e su larga scala, le batterie elettrochimiche avranno difficoltà. Ha però dei limiti geografici.

8. Lo spazio di utilizzo del volano è relativamente piccolo, principalmente nel miglioramento della qualità dell'alimentazione dell'utente e nel supporto e supporto dell'alimentazione di alcune cabine. La densità di energia è davvero troppo bassa. Inoltre, la soglia tecnica richiesta per le chiavi rotanti è molto alta. Poiché l'energia che immagazzina è definita dalla velocità e dalla massa del volano, se si desidera ottenere un'elevata densità di energia, è necessaria una velocità di rotazione molto elevata e decine di migliaia sono già avviate. Qualità e sicurezza sono requisiti contraddittori. Se la qualità è troppo elevata, la velocità può essere aumentata e se la sicurezza dopo l'aumento della velocità ha una soglia tecnica elevata. Inoltre, anche lo spazio delle applicazioni è limitato e gli scenari delle applicazioni tradizionali non possono fare affidamento su di esso.

9. I super condensatori sono molto migliori dei volani, ma sono comunque costosi. Il problema è lo stesso, la densità di potenza è alta, la densità di energia è bassa e ci sono requisiti più elevati per il controllo. Pertanto, lo spazio di mercato è limitato, ma il progresso tecnologico è ancora relativamente veloce.

10. Le altre due tecnologie hanno un grande potenziale per il futuro. Uno è la zona calda, la tabella di marcia internazionale per lo sviluppo dell'accumulo di energia, che rileva che ha una percentuale così alta in 20, 30 anni o più. La tecnologia di accumulo di energia a lungo termine è indispensabile e il Regno Unito presta particolare attenzione all'accumulo di energia termica, poiché la sua energia eolica offshore è influenzata dai cambiamenti stagionali. Le condizioni nel nostro paese non sono le stesse. Se il fotovoltaico è il pilastro, non ci sarà alcun accumulo stagionale di energia durante il giorno e la notte. Pertanto, non gli prestiamo molta attenzione ora. Ora si tratta principalmente di generazione di energia solare termica. Nel nostro consumo di energia, come l'aria condizionata, il riscaldamento rappresenta una quota molto elevata. Questi possono essere risolti dalla tecnologia di accumulo di calore. Questo spazio è ancora molto ampio, ma poiché il tempo tra elettricità e calore è molto stretto e il divario è troppo ampio, sembra che tutti non abbiano visto un grande mercato per questo spazio applicativo, quindi i ricercatori sono relativamente pochi. Dopo alcuni anni, potrebbe essere possibile Gradualmente, un numero considerevole di personale di ricerca e sviluppo sarà investito in questa parte della ricerca. L'altro è l'idrogeno, che può essere immagazzinato in tutte le stagioni e può essere sostituito da combustibili liquidi e gassosi. Possono essere utilizzati motori e motori a gas tradizionali, ma le soglie tecniche e finanziarie e le paure della gente sulla sua sicurezza saranno tutto il suo processo di sviluppo e ricerca. barriere all'interno. Dobbiamo definire la tabella di marcia tecnica per lo sviluppo dell'idrogeno nel nostro paese, perché l'idrogeno coinvolge i quattro principali collegamenti di generazione, stoccaggio, trasmissione e utilizzo e potrebbero esserci centinaia di percorsi. Alla fine, le nostre condizioni nazionali, lo stato delle nostre infrastrutture e le nostre esigenze, quali percorsi tecnici sono degni di una ricerca chiave e una progettazione di alto livello dovrebbero essere fatti bene, altrimenti centinaia di energia saranno troppo disperse e l'effetto di il ritorno sull'investimento non sarà buono.

11. In generale, lo stoccaggio mediante pompaggio è ancora la forza principale tra tutti i tipi di accumulo di energia, ma aumenterà lo sviluppo di nuovo accumulo di energia. La batteria è la tecnologia di accumulo di energia più preziosa e diventerà anche il fulcro della ricerca, dello sviluppo e dell'applicazione su scala a lungo termine. Per quanto riguarda l'industria delle batterie al litio, esistono collegamenti come minerali, materiali, monomeri, integrazione di pacchetti e sistemi, applicazione e riciclaggio, e la catena industriale è molto lunga. Tuttavia, il nostro paese ha i vantaggi della raccolta di talenti, della catena di produzione completa e di una forte capacità di espansione. La nostra attrezzatura originale per la linea di produzione è arretrata, sostanzialmente le linee di produzione di fascia alta sono importate dal Giappone o dalla Corea del Sud e ora le stiamo gradualmente sostituendo. Questo collo di bottiglia è quasi scomparso. Potrebbero esserci alcune parti a cui prestare attenzione nel passaggio successivo, ovvero il riciclaggio delle batterie ritirate e la rigenerazione dei materiali. L'attuale focus di questa parte non è ancora sufficiente, l'investimento è ancora relativamente piccolo e lo spazio futuro è relativamente grande e anche questo è necessario. Durante il tredicesimo piano quinquennale, il principale piano nazionale di ricerca e sviluppo si è concentrato sulle batterie agli ioni di litio, sulle batterie a flusso e sull'utilizzo a cascata, nonché sull'aria compressa. Sono stati realizzati alcuni layout per tecnologie lungimiranti come l'ultra-elettricità, lo stato solido, lo stato liquido, il metallo, il volano e il pompaggio del mare, che sono sostanzialmente raggiunti attraverso il lavoro del 13° Piano quinquennale. Gli obiettivi che ci eravamo prefissati in quel momento, la durata del ciclo, il costo, l'efficienza e altri indicatori delle batterie al litio hanno tutti raggiunto le aspettative. Ma ci sono ancora carenze nella sicurezza. Il piano nazionale di ricerca e sviluppo chiave si concentra principalmente sulle scoperte in materia di sicurezza e, inoltre, il ciclo di vita è più lungo e anche la parte del riciclaggio ha iniziato a prestare attenzione.

12. In termini di tecnologia hard di accumulo di energia, il fronte è la tecnologia ontologica. In effetti, ci sono tecnologia di integrazione, tecnologia di sicurezza e tecnologia di gestione delle operazioni. Tutti abbiamo margini di miglioramento in questi aspetti, inclusa la topologia integrata e l'architettura di comunicazione. , sistema di raffreddamento, diagnosi di sicurezza, allerta precoce, isolamento, protezione antincendio, gestione del funzionamento e della manutenzione, gestione del cloud, virtualizzazione e aggregazione, riutilizzo multi-scenario, ecc. hanno tutti margini di miglioramento. A questo proposito, l'Unione Europea è particolarmente rappresentata a livello internazionale, e questo è il fulcro della sua ricerca e sviluppo. In termini di applicazioni, fonti di alimentazione, reti elettriche e utenti riflettono tutti preoccupazioni diverse. Ad esempio, le fonti di energia prestano maggiore attenzione al consumo di energia rinnovabile, le reti elettriche sperano di immagazzinare energia in modo sicuro e il picco di rasatura. Quando l'utente desidera integrarsi con più reti, funge da buff importante. La rete dei trasporti, la rete aerea e il collegamento di interconversione su scala temporale e spaziale.

13. L'attuale dilemma dell'applicazione è ancora il modello di business, se può fare soldi. Stato, modello di business e vincoli di prezzo dell'elettricità. Il problema alla base è che l'identità e lo status sono incerti e la politica è alquanto discontinua. Inoltre, è necessario determinare il meccanismo di restituzione, che è un problema comune nel mondo. Naturalmente, abbiamo un sistema di alimentazione elettrica e riforme del mercato elettrico ed elettrico in dinamica. Dal 2017, infatti, il nostro Paese ha emanato linee guida sull'accumulo di energia a livello nazionale. Guardando indietro a questi documenti, possiamo vedere che il giudizio sulla situazione in quel momento era relativamente accurato, ed era un'industria incoraggiata dallo stato.

14. In termini di investimento, ci sono principalmente due aspetti: uno è essere un produttore leader molto maturo di batterie di potenza e l'altro è essere un produttore molto maturo di inverter fotovoltaici.

Il mercato dell'accumulo di energia aumenterà senza dubbio notevolmente la domanda di batterie. Questo è relativamente certo, quindi possiamo concentrarci principalmente sui brani correlati che sono già molto maturi. Da un lato, fornitori di batterie ad alta sicurezza ea basso costo, come CATL, BYD, Yiwei Lithium, Paineng Technology (obiettivi più puramente di accumulo di energia), ecc.; d'altra parte, inverter che sono bravi nella gestione della conversione attuale Produttori di dispositivi, come Sungrow, GoodWe, Jinlang Technology, ecc.

Allo stesso tempo, il mercato dell'accumulo di energia porterà anche molti mercati incrementali ad altri settori. Uno è un anello relativamente concentrato nella catena del settore dell'accumulo di energia, come le società di materie prime per batterie Longpan Technology, Defang Nano, Fulin Precision, ecc. e gli integratori di sistemi di accumulo di energia Yongfu Co., Ltd., Kelu Electronics, ecc.; l'altro è l'istituto di accumulo di energia. L'allargamento della pista ha determinato, come le possibili società di gestione termica di accumulo di energia Sanhua Zhikong, Yinlun e così via. Certo, il mercato incrementale è più difficile da cogliere, e se ha bisogno del supporto di nuovi percorsi tecnologici va anche verificato costantemente con la filiera.

Più conoscenza della batteria: batteria di keheng

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