O que é armazenamento de energia?
O armazenamento de energia é para armazenar eletricidade e usá-la quando for necessário.
E o processo de eletricidade desde a produção até o uso final é o seguinte:
Produção de eletricidade (centrais elétricas, centrais elétricas) — transmissão de eletricidade (empresa de rede) — uso de eletricidade (usuários)
Nos três elos acima, o armazenamento de energia pode ser estabelecido, de modo que o armazenamento de energia pode ser dividido em: geração de energia armazenamento de energia; armazenamento de energia da rede; armazenamento de energia do usuário de acordo com os cenários de aplicação.
A cadeia da indústria de armazenamento de energia é relativamente simples. O upstream é o fabricante do equipamento, o midstream é o fabricante integrado e o downstream são várias aplicações. O link upstream é a direção que precisa ser focada.
custo do sistema de armazenamento de energia
A bateria representou a maior proporção, chegando a 60%, seguida por PCS (conversor), EMS (sistema de gerenciamento de energia) e BMS (sistema de gerenciamento de bateria), respondendo por 20%, 10% e 5% respectivamente.
1) Segmento de baterias: A concentração da indústria está aumentando gradativamente. No futuro, ele se desenvolverá para alta segurança, longa vida útil e baixo custo. O fosfato de ferro-lítio será o caminho principal, e espera-se que seja liderado pelos principais fabricantes de baterias de energia;
2) Link PCS: preste atenção às três competências principais (capacidade iterativa de redução de custos, poder da marca e bancabilidade, capacidade do canal) e julgue o futuro padrão de concorrência e a convergência de inversores fotovoltaicos;
3) Link EMS: Precisa interagir com a rede elétrica. As empresas EMS existentes são principalmente do State Grid Department. No futuro, a competitividade central do EMS depende dos recursos de desenvolvimento de software e dos recursos de design da estratégia de otimização de energia;
4) Link BMS: a maturidade da tecnologia atual é baixa, falta de padrões da indústria e o cenário competitivo é disperso. No futuro, a bateria de armazenamento de energia BMS provavelmente continuará o padrão de mercado da bateria de energia BMS;
5) Link de integração do sistema: Existem muitos integradores de sistemas domésticos, e as empresas com recursos de integração, serviços de operação e manutenção, canais locais e poder de marca vencerão.
A julgar pelo atual ambiente de consumo de eletricidade dominado pela energia térmica, a energia gerada pela usina – transmitida à rede elétrica – é transmitida ao usuário para uso, e não há armazenamento de energia no meio. Um pequeno número de empresas de rede elétrica usará o armazenamento bombeado para ajustar a frequência de pico e preencher os vales. Ou seja, quando há muita eletricidade à noite, a eletricidade (com bomba d'água) é usada para bombear a água a jusante da usina hidrelétrica para a montante para gerar eletricidade.
Por que armazenar energia?
Com a atualização e modernização do sistema energético e o avanço da meta do duplo carbono, as energias renováveis, lideradas pela energia solar e pela energia eólica, começaram a ser amplamente utilizadas. Como a energia eólica e a energia fotovoltaica são muito afetadas pelo clima e apresentam grande instabilidade, a tecnologia de armazenamento de energia desempenha um papel crucial. Os fabricantes de novas energias Keheng acreditam que a combinação de armazenamento de energia eólica e solar provavelmente se tornará a tendência de desenvolvimento de novas energias no futuro.
De uma perspectiva global: o mercado de armazenamento de energia dos EUA explodirá em 2020, tornando-se o terceiro maior mercado de armazenamento de energia do mundo. A implementação centralizada de projetos de armazenamento de energia de utilidade pública será um aumento importante de 2021 a 2024. Ao mesmo tempo, o fornecimento instável de energia estimulará a demanda dos usuários por armazenamento de energia. ; A Europa iniciou o primeiro ano de armazenamento de energia em 2019 e atingiu um novo recorde em 2020, saltando para se tornar o maior mercado de armazenamento de energia cumulativo do mundo, com a Alemanha e a Grã-Bretanha liderando o caminho, a Alemanha é o maior mercado de armazenamento de energia do usuário do mundo, principalmente devido aos altos preços da eletricidade para os moradores, e a política de subsídios mudou para as famílias. Devido ao armazenamento de energia, o Reino Unido é impulsionado principalmente pela implantação de projetos de armazenamento de energia em grande escala; A Coreia do Sul é afetada pela segurança das baterias de armazenamento de energia e a capacidade recém-instalada diminuiu, mas ainda é o segundo maior mercado de armazenamento de energia do mundo em 2020.
Do ponto de vista do desenvolvimento do meu país: à medida que a proporção de geração de energia renovável aumenta, surgem problemas como consumo, transmissão e distribuição, e flutuações, e a demanda rígida por armazenamento de energia está gradualmente tomando forma. quase 100 vezes a taxa de crescimento.
A seguir estão os 15 relatórios de pesquisa do setor de armazenamento de energia:
1. Após mais de dez anos de desenvolvimento, o armazenamento de energia elétrica passou do laboratório para o estágio inicial de comercialização e agora está passando gradualmente do estágio inicial de comercialização para a grande escala. Esta fase tem várias características. Em primeiro lugar, em termos de desenvolvimento tecnológico, o desempenho de custo de alguns dispositivos de armazenamento de energia já pode ser promovido e aplicado. O armazenamento de energia exigido pelo sistema de energia há mais de dez anos tem três elementos: longa vida, baixo custo e alta segurança. Agora, longa vida e baixo custo estão basicamente disponíveis. Mas a alta segurança ainda tem a última milha. Em termos de pesquisa e desenvolvimento, quase todas as tecnologias de armazenamento de energia em meu país estão envolvidas. Em termos de aplicações, tentamos várias aplicações na fonte de alimentação, na rede elétrica e no lado do usuário. Em termos de modelos de negócios, é de fato uma lacuna, e há muito tempo para explorar, e outros países do mundo têm os mesmos problemas.
2. O armazenamento bombeado ainda é a força principal. O desenvolvimento do novo armazenamento de energia é muito rápido e sua taxa de crescimento é muito mais rápida do que o armazenamento hidrelétrico bombeado. Entre as novas tecnologias de armazenamento de energia, as baterias de íons de lítio têm a maior proporção de tecnologias de armazenamento de energia e o crescimento mais rápido. Claro, existe uma condição única para o desenvolvimento simultâneo de veículos elétricos. No entanto, a tecnologia de armazenamento de energia não se limita às baterias de íons de lítio. Na fase de aplicação estão as baterias chumbo-carbono, baterias sódio-enxofre e baterias de enxofre líquido. Na fase de demonstração, estão as baterias de ar comprimido, íons de sódio, supercapacitores e baterias de nano-níquel. O estágio de laboratório tem volantes, supercondutividade, hidrogênio de mudança de fase e um armazenamento de energia por gravidade não bombeado, além de alguns novos tipos de baterias. Em que forma de energia o armazenamento de energia é armazenado, ele é dividido em armazenamento de energia física, armazenamento de energia eletromagnética, armazenamento de energia eletroquímica, armazenamento de energia térmica e armazenamento de energia de combustível químico.
3. A tecnologia de bateria de íon de lítio progrediu mais rápido, e o desempenho de custo está próximo do estágio de popularização e aplicação. É impulsionado principalmente pela demanda por veículos elétricos. A equipe de pesquisa e desenvolvimento de baterias de lítio é a maior, o investimento é o maior e o efeito é o mais óbvio. O desempenho das baterias de lítio pode cobrir quase todos os cenários de aplicação do sistema de energia ou pode ser usado na maioria dos cenários de aplicação. Seja medição de energia, medição de rede, medição de usuário, regulação de pico, regulação de frequência, consumo, construção de emergência, backup, partida preta. Mas a grande falha é que o tempo para o consumo não é suficiente. A capacidade é geralmente de quatro horas, o que não é suficiente na estação sem vento. Questões de segurança, há tantos incêndios na Coreia do Sul, as pessoas às vezes têm um pouco de medo de baterias de lítio e bicicletas elétricas também pegam fogo de vez em quando, mas o mundo inteiro está trabalhando duro nesse assunto, incluindo baterias de estado sólido como a direção principal, e alguma tecnologia integrada, tecnologia de gestão, tecnologia de proteção contra incêndio, tecnologia de alerta precoce, etc. torná-lo mais seguro, e isso é possível resolver.
4. A amplitude de uso de baterias de chumbo-carbono ocupa o segundo lugar. A cadeia industrial é muito completa, e muitas fábricas de baterias de chumbo-ácido poderão em breve produzir baterias de chumbo-ácido. A segurança ainda é à base de água e não é fácil queimar e explodir. Isso tem vantagens e é uma tecnologia de transição.
5. A terceira é a bateria de enxofre líquido, que é segura, não combustível e tem um ciclo de vida longo. Potência e capacidade podem ser independentes. Ao configurar, se a cena exigir alta potência, você pode reduzir intencionalmente alguns investimentos desnecessários. A potência e as horas das baterias de íons de lítio são basicamente fixas e podem ser ajustadas. A pranchinha é que a eficiência é relativamente baixa e há muito calor e consumo de motor auxiliar. A densidade de energia é relativamente baixa, a estação de armazenamento de energia da bateria de enxofre líquido ocupa uma grande área, o preço não pode ser reduzido e o custo é difícil de determinar, portanto, não pode ser usado em veículos elétricos. No entanto, a pesquisa e o desenvolvimento internacional não pararam e não foram abandonados, e os Estados Unidos até foram usados como uma importante direção de pesquisa e desenvolvimento. Uma das razões para este fenômeno é que existem muitos materiais para escolher neste sistema. Não há teto no espaço de pesquisa e desenvolvimento, e tem uma vantagem sobre as baterias de íons de lítio em escala de longo prazo.
6. Outras baterias estão em fase de laboratório, incluindo ar metálico líquido e baterias orgânicas, que podem ser de baixo custo e alta densidade energética. Alguns sistemas ainda têm espaço para exploração e ainda estão em fase de pesquisa básica. No entanto, o progresso das baterias de íons de sódio é relativamente rápido e leva vários anos desde o laboratório até a aplicação de demonstração. Porque seu sistema é basicamente o mesmo que o mecanismo de reação redox das baterias de lítio. Não há muitos obstáculos para a equipe que faz as baterias de íons de lítio mudarem para baterias de íons de sódio. Com as restrições dos recursos de lítio, a incerteza dos preços do carbonato de lítio e a falta de muitas restrições aos recursos de íons de sódio, os benefícios excepcionais disso podem aparecer. Deve-se dizer que esta é uma estratégia importante para a tecnologia de armazenamento de energia. O estepe deve estar disponível em nível nacional, mas como a cadeia da indústria ainda não está madura, e o sistema de materiais não foi totalmente focado e finalizado, em teoria, é mais seguro que as baterias de íon-lítio, por isso sua direção de pesquisa é também um pouco semelhante às baterias de íons de lítio. Temos que fazer um alarido sobre sólidos e eletrólitos, então esse caminho ainda pode demorar um pouco.
7. O ar comprimido pode ser usado em todas as necessidades de todo o nosso sistema de energia. Caracteriza-se por sua dependência da velocidade eletromecânica, pois utiliza geradores, compressores, etc., e a velocidade de resposta é relativamente lenta. Além disso, possui muitas chaves rotativas e algumas perdas irrecuperáveis, portanto a eficiência é relativamente baixa. Além disso, o espaço de redução de preço é limitado. Mas tem uma vantagem particularmente grande, ou seja, o uso de cavernas pode ser muito grande. Se nossa alta proporção de energia precisa ser consumida em grande escala e em grande escala, as baterias eletroquímicas terão dificuldades. Mas tem limitações geográficas.
8. O espaço de uso do volante é relativamente pequeno, principalmente na melhoria da qualidade de energia do usuário e no suporte de energia e suporte de algumas cabines. A densidade de energia é realmente muito baixa. Além disso, o limite técnico necessário para chaves rotativas é muito alto. Como a energia que ele armazena é definida pela velocidade e massa do volante, se você deseja obter alta densidade de energia, precisa de uma velocidade rotacional muito alta e dezenas de milhares já começaram. Qualidade e segurança são requisitos contraditórios. Se a qualidade for muito grande, a velocidade pode ser aumentada e se a segurança após o aumento da velocidade tiver um alto limite técnico. Além disso, o espaço do aplicativo também é limitado e os cenários de aplicativos principais não podem contar com ele.
9. Os supercapacitores são muito melhores que os volantes, mas ainda são caros. O problema é o mesmo, a densidade de potência é alta, a densidade de energia é baixa e há requisitos mais altos para controle. Portanto, o espaço de mercado é limitado, mas o progresso tecnológico ainda é relativamente rápido.
10. As outras duas tecnologias têm grande potencial no futuro. Uma delas é a terra quente, o roteiro internacional de desenvolvimento de armazenamento de energia, observando que ele tem uma proporção tão alta em 20, 30 anos ou mais. A tecnologia de armazenamento de energia em escala de longo prazo é indispensável, e o Reino Unido presta atenção especial ao armazenamento de energia térmica, porque sua energia eólica offshore é afetada por mudanças sazonais. As condições em nosso país não são as mesmas. Se a energia fotovoltaica for o pilar, não haverá armazenamento de energia sazonal durante o dia e a noite. Portanto, não prestamos muita atenção a ele agora. Agora trata-se principalmente de geração de energia solar térmica. Em nosso consumo de energia, como ar condicionado, o aquecimento representa uma proporção muito alta. Estes podem ser resolvidos pela tecnologia de armazenamento de calor. Esse espaço ainda é muito grande, mas como o tempo entre a eletricidade e o calor é muito curto e a lacuna é muito grande, parece que nem todos viram um grande mercado para esse espaço de aplicação, então há relativamente poucos pesquisadores. Depois de alguns anos, pode ser possível. Gradualmente, um número considerável de pessoal de P&D será investido nesta parte da pesquisa. O outro é o hidrogênio, que pode ser armazenado ao longo das estações e pode ser substituído por combustíveis líquidos e gasosos. Motores e motores a gás tradicionais podem ser usados, mas os limites técnicos e financeiros e os medos das pessoas sobre sua segurança serão todos de seu processo de desenvolvimento e pesquisa. Devemos definir o roteiro técnico para o desenvolvimento do hidrogênio em nosso país, porque o hidrogênio envolve os quatro principais elos de geração, armazenamento, transmissão e uso, e pode haver centenas de rotas. No final, nossas condições nacionais, o estado de nossa infraestrutura e nossas necessidades, quais rotas técnicas são dignas de pesquisa-chave e design de alto nível, devem ser bem feitos, caso contrário, centenas de energia serão muito dispersas e o efeito de o retorno do investimento não será bom.
11. Em geral, o armazenamento bombeado ainda é a principal força entre todos os tipos de armazenamento de energia, mas o desenvolvimento de novos armazenamentos de energia aumentará. A bateria é a tecnologia de armazenamento de energia mais valiosa e também se tornará o foco de pesquisa e desenvolvimento e aplicação em escala de longo prazo. No que diz respeito à indústria de baterias de lítio, existem elos como minerais, materiais, monômeros, integração de pacotes e sistemas, aplicação e reciclagem, e a cadeia da indústria é muito longa. No entanto, nosso país tem como vantagens a captação de talentos, cadeia produtiva completa e forte capacidade de expansão. Nosso equipamento de linha de produção original está atrasado, basicamente linhas de produção de alta qualidade são importadas do Japão ou da Coréia do Sul, e agora estamos substituindo-as gradualmente. Esse gargalo quase desapareceu. Pode haver algumas partes que precisam ser observadas na próxima etapa, ou seja, a reciclagem de baterias retiradas e a regeneração de materiais. O foco atual desta parte ainda não é suficiente, o investimento ainda é relativamente pequeno, e o espaço futuro é relativamente grande, e isso também é necessário. Durante o período do 13º Plano Quinquenal, o principal plano nacional de P&D concentrou-se em baterias de íons de lítio, baterias de fluxo e utilização em cascata, bem como ar comprimido. Alguns layouts foram feitos para tecnologias voltadas para o futuro, como ultraeletricidade, estado sólido, estado líquido, metal, volante e bombeamento marítimo, que são basicamente alcançados através do trabalho do 13º Plano Quinquenal. As metas que estabelecemos na época, o ciclo de vida, custo, eficiência e outros indicadores das baterias de lítio atingiram as expectativas. Mas ainda há falhas na segurança. O principal plano nacional de pesquisa e desenvolvimento concentra-se principalmente em avanços em segurança e, além disso, a vida útil do ciclo é mais longa e a parte de reciclagem também começou a prestar atenção.
12. Em termos de tecnologia dura de armazenamento de energia, a frente é a tecnologia de ontologia. Na verdade, há tecnologia de integração, tecnologia de segurança e tecnologia de gerenciamento de operação. Todos temos espaço para melhorias nesses aspectos, incluindo topologia integrada e arquitetura de comunicação. , sistema de refrigeração, diagnóstico de segurança, alerta precoce, isolamento, proteção contra incêndio, gerenciamento de operação e manutenção, gerenciamento de nuvem, virtualização e agregação, reutilização em vários cenários etc., todos têm espaço para melhorias. Nesse sentido, a União Européia está especialmente representada internacionalmente, e este é o foco de sua pesquisa e desenvolvimento. Em termos de aplicações, fontes de energia, redes elétricas e usuários refletem preocupações diferentes. Por exemplo, as fontes de energia prestam mais atenção ao consumo de energia renovável, as redes elétricas esperam armazenar energia com segurança e o corte de pico. Quando o usuário deseja integrar-se a várias redes, serve como um importante buff. A rede de transporte, a rede aérea e o elo de interconversão nas escalas de tempo e espaço.
13. O dilema atual do aplicativo ainda é o modelo de negócios, se pode ganhar dinheiro. Status, modelo de negócios e restrições de preço de eletricidade. O problema por trás disso é que a identidade e o status são incertos, e a política é um tanto descontínua. Além disso, o mecanismo de retorno precisa ser determinado, o que é um problema comum no mundo. Claro que temos um sistema de energia elétrica e reformas no mercado de energia elétrica e elétrica em dinâmica. De fato, nosso país emitiu orientações sobre armazenamento de energia em nível nacional desde 2017. Olhando para esses documentos, podemos ver que o julgamento sobre a situação naquele momento era relativamente preciso, e era uma indústria incentivada pelo Estado.
14. Em termos de investimento, existem principalmente dois aspectos: um é ser um fabricante líder de baterias de energia muito maduro e o outro é ser um fabricante muito maduro de inversores fotovoltaicos.
O mercado de armazenamento de energia sem dúvida aumentará muito a demanda por baterias. Isso é relativamente certo, então podemos focar principalmente nas faixas relacionadas que já estão muito maduras. Por um lado, fornecedores de baterias de alta qualidade e baixo custo, como CATL, BYD, Yiwei Lithium, Paineng Technology (metas mais puramente de armazenamento de energia), etc.; por outro lado, os inversores que são bons no gerenciamento de conversão atual Fabricantes de dispositivos, como Sungrow, GoodWe, Jinlang Technology, etc.
Ao mesmo tempo, o mercado de armazenamento de energia também trará muitos mercados incrementais para outros setores. Um é um elo relativamente concentrado na cadeia da indústria de armazenamento de energia, como as empresas de matérias-primas para baterias Longpan Technology, Defang Nano, Fulin Precision, etc., e integradores de sistemas de armazenamento de energia Yongfu Co., Ltd., Kelu Electronics, etc.; o outro é o instituto de armazenamento de energia. O alargamento da pista trouxe, como as empresas de gerenciamento térmico de armazenamento de energia concebível Sanhua Zhikong, Yinlun e assim por diante. É claro que o mercado incremental é mais difícil de entender, e se ele precisa do suporte de novos caminhos tecnológicos também precisa ser constantemente verificado com a cadeia da indústria.
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