Что такое накопление энергии?
Аккумулирование энергии заключается в хранении электроэнергии и ее использовании по мере необходимости.
А процесс электроэнергии от производства до конечного использования выглядит следующим образом:
Производство электроэнергии (электростанции, электростанции) — передача электроэнергии (сетевая компания) — использование электроэнергии (потребители)
В трех вышеуказанных ссылках может быть установлен накопитель энергии, поэтому накопитель энергии можно разделить на: накопитель энергии производства электроэнергии; аккумулирование энергии сети; накопление энергии пользователя в соответствии со сценариями применения.
Цепочка в отрасли хранения энергии относительно проста. Восходящий поток — это производитель оборудования, средний — интегрированный производитель, а нижний — различные приложения. Восходящее звено — это направление, на котором необходимо сосредоточиться.
стоимость системы накопления энергии
На аккумулятор приходится самая высокая доля, достигающая 60%, за ней следуют PCS (преобразователь), EMS (система управления энергопотреблением) и BMS (система управления аккумулятором), на долю которых приходится 20%, 10% и 5% соответственно.
1) Аккумуляторный сегмент: концентрация отрасли постепенно увеличивается. В будущем он будет развиваться в сторону высокой безопасности, длительного срока службы и низкой стоимости. Фосфат лития-железа станет основным направлением, и ожидается, что его возглавят ведущие производители силовых аккумуляторов;
2) Связь с PCS: обратите внимание на три основные компетенции (возможность итеративного снижения затрат, сила бренда и прибыльность, возможности канала) и оцените будущую модель конкуренции и конвергенцию фотоэлектрических инверторов;
3) Канал EMS: он должен взаимодействовать с энергосистемой. Существующие компании EMS в основном принадлежат Государственному департаменту электросетей. В будущем основная конкурентоспособность EMS будет зависеть от возможностей разработки программного обеспечения и возможностей разработки стратегии оптимизации энергопотребления;
4) Связь BMS: нынешняя технологическая зрелость низка, отсутствуют отраслевые стандарты, а конкурентная среда разбросана. В будущем аккумуляторная батарея BMS, вероятно, продолжит рыночную модель аккумуляторной батареи BMS;
5) Ссылка на системную интеграцию: есть много отечественных системных интеграторов, и компании с возможностями интеграции, услугами по эксплуатации и техническому обслуживанию, местными каналами и силой бренда выиграют.
Судя по текущей среде потребления электроэнергии, в которой преобладает тепловая энергия, мощность, вырабатываемая электростанцией и передаваемая в энергосистему, передается потребителю для использования, а промежуточное хранение энергии отсутствует. Небольшое количество электросетевых компаний будет использовать гидроаккумуляторы для регулировки пиковой частоты и заполнения провалов. То есть, когда ночью много электричества, электричество (с водяным насосом) используется для перекачки воды вниз по течению от ГЭС в вверх по течению для выработки электроэнергии.
Зачем запасать энергию?
С обновлением и модернизацией энергетической системы и достижением цели двойного выброса углерода начали широко использоваться возобновляемые источники энергии, прежде всего солнечная энергия и энергия ветра. Поскольку энергия ветра и фотогальваника сильно зависят от погоды и очень нестабильны, технология хранения энергии играет решающую роль. Производители новой энергии Keheng считают, что сочетание хранения энергии ветра и солнца, вероятно, станет тенденцией развития новой энергии в будущем.
С глобальной точки зрения: рынок хранения энергии в США взорвется в 2020 году, и он станет третьим по величине рынком хранения энергии в мире. В период с 2021 по 2024 год важным приростом станет централизованная реализация проектов по хранению энергии в коммунальных службах. В то же время нестабильная подача электроэнергии будет стимулировать спрос пользователей на накопители энергии. ; Европа начала первый год хранения энергии в 2019 году и достигла нового максимума в 2020 году, став крупнейшим в мире кумулятивным рынком хранения энергии, при этом Германия и Великобритания лидируют. Германия является крупнейшим в мире пользовательским рынком хранения энергии, в основном благодаря к высоким ценам на электроэнергию для жителей, и политика субсидирования переместилась на домохозяйства. Из-за накопления энергии Великобритания в основном ориентируется на развертывание крупномасштабных проектов по хранению энергии; На Южную Корею влияет безопасность аккумуляторных батарей, и вновь установленная мощность снизилась, но в 2020 году она по-прежнему остается вторым по величине рынком хранения энергии в мире.
С точки зрения развития моей страны: по мере увеличения доли производства электроэнергии из возобновляемых источников возникают такие проблемы, как потребление, передача и распределение, а также колебания, и постепенно формируется жесткий спрос на хранение энергии. почти в 100 раз выше скорости роста.
Ниже приведены 15 отчетов об исследованиях отрасли хранения энергии:
1. После более чем десяти лет разработки накопление электроэнергии перешло от лабораторного к ранней стадии коммерциализации, и теперь оно постепенно переходит от ранней стадии коммерциализации к крупномасштабной. Этот этап имеет несколько особенностей. Во-первых, с точки зрения технологического развития, рентабельность некоторых накопителей энергии уже можно продвигать и применять. Аккумулятор энергии, необходимый энергосистеме более десяти лет назад, имеет три элемента: длительный срок службы, низкая стоимость и высокая безопасность. Теперь долгий срок службы и низкая стоимость в основном доступны. Но у высокой безопасности все еще есть последняя миля. Что касается исследований и разработок, то в моей стране задействованы почти все технологии хранения энергии. Что касается приложений, мы пробовали различные приложения на стороне источника питания, электросети и пользователя. С точки зрения бизнес-моделей, это действительно недостаток, и его нужно долго изучать, и в других странах мира те же проблемы.
2. Гидроаккумуляторы по-прежнему являются основной силой. Разработка новых накопителей энергии идет очень быстро, и скорость их роста намного выше, чем у гидроаккумулирующих насосов. Среди новых технологий хранения энергии литий-ионные батареи имеют наибольшую долю технологий хранения энергии и самый быстрый рост. Конечно, есть уникальные условия для одновременного развития электромобилей. Однако технология хранения энергии не ограничивается литий-ионными батареями. На стадии заявки находятся свинцово-угольные батареи, натрий-серные батареи и жидкостно-серные батареи. На стадии демонстрации находятся сжатый воздух, натрий-ионные аккумуляторы, суперконденсаторы и нано-никелевые аккумуляторы. На лабораторном этапе есть маховики, сверхпроводимость, водород с фазовым переходом и гравитационный накопитель энергии без накачки, а также несколько новых типов батарей. В какой форме хранится энергия, она делится на физическую энергию, электромагнитную энергию, электрохимическую энергию, тепловую энергию и химическое топливо.
3. Технология литий-ионных аккумуляторов развивается быстрее всего, а показатели стоимости близки к стадии популяризации и применения. В основном это обусловлено спросом на электромобили. Команда по исследованиям и разработкам литиевых батарей является самой большой, инвестиции самые большие, а эффект самый очевидный. Производительность литиевых батарей может охватывать практически все сценарии применения энергосистемы или может использоваться в большинстве сценариев применения. Будь то измерение мощности, измерение сети, пользовательское измерение, пиковое регулирование, регулирование частоты, потребление, аварийное строительство, резервное копирование, запуск из обесточенного состояния. Но главный недостаток в том, что времени на потребление не хватает. Вместимость обычно составляет четыре часа, чего недостаточно в безветренный сезон. Вопросы безопасности, в Южной Корее очень много пожаров, люди иногда побаиваются литиевых аккумуляторов, да и электровелосипеды тоже время от времени горят, но весь мир усиленно работает над этим вопросом, в том числе и твердотельные аккумуляторы как основное направление, а некоторые интегрированные технологии, технологии управления, технологии противопожарной защиты, технологии раннего предупреждения и т. д. делают его более безопасным, и это можно решить.
4. По широте использования свинцово-угольные аккумуляторы занимают второе место. Производственная цепочка очень полная, и многие заводы по производству свинцово-кислотных аккумуляторов вскоре смогут производить свинцово-кислотные аккумуляторы. Безопасность по-прежнему основана на воде, и ее нелегко сжечь и взорвать. Это имеет преимущества и является переходной технологией.
5. В-третьих, батарея с жидкой серой безопасна, негорюча и имеет длительный срок службы. Мощность и емкость могут быть независимыми. При настройке, если сцена требует высокой мощности, можно намеренно сократить некоторые ненужные вложения. Мощность и время работы литий-ионных аккумуляторов в основном фиксированы, и это можно регулировать. Недостаток заключается в том, что эффективность относительно низкая, а потребление тепла и вспомогательного двигателя много. Плотность энергии относительно низкая, станция хранения энергии на жидкой сере занимает большую площадь, цена не может быть снижена, а стоимость трудно определить, поэтому ее нельзя использовать в электромобилях. Тем не менее, международные исследования и разработки не прекратились и не были заброшены, а Соединенные Штаты даже использовались в качестве основного направления исследований и разработок. Одна из причин этого явления заключается в том, что в этой системе есть из чего выбирать. В области исследований и разработок нет потолка, и в долгосрочной перспективе он имеет преимущество перед литий-ионными батареями.
6. Другие батареи находятся на лабораторной стадии, в том числе жидкометаллические воздушные и органические батареи, которые могут иметь низкую стоимость и высокую плотность энергии. Некоторые системы все еще нуждаются в исследовании и все еще находятся на стадии базовых исследований. Однако развитие натрий-ионных аккумуляторов происходит относительно быстро, и от лаборатории до демонстрационного применения требуется несколько лет. Потому что его система в основном такая же, как механизм окислительно-восстановительной реакции литиевых батарей. Для команды, производящей литий-ионные аккумуляторы, нет особых препятствий для перехода на натрий-ионные. При ограниченности ресурсов лития, неопределенности цен на карбонат лития и отсутствии слишком многих ограничений на ресурсы ионов натрия могут появиться выдающиеся преимущества этого. Следует сказать, что это важная стратегия для технологии накопления энергии. Запасная шина должна быть доступна на национальном уровне, но поскольку отраслевая цепочка еще не созрела, а система материалов не была полностью сфокусирована и доработана, теоретически она безопаснее, чем литий-ионные батареи, поэтому ее направление исследований также чем-то похожи на литий-ионные аккумуляторы. Мы должны поднять шум о твердых веществах и электролитах, так что этот путь может занять некоторое время.
7. Сжатый воздух можно использовать для всех нужд всей нашей энергосистемы. Он характеризуется зависимостью от электромеханической скорости, поскольку использует генераторы, компрессоры и т. д., а скорость отклика относительно низкая. Кроме того, у него много вращающихся ключей и некоторые безвозвратные потери, поэтому эффективность относительно низкая. Кроме того, пространство для снижения цен ограничено. Но у него есть особенно большое преимущество, то есть использование пещер может быть очень большим. Если наша высокая доля энергии должна потребляться в больших масштабах и в больших масштабах, у электрохимических батарей возникнут трудности. Однако у него есть географические ограничения.
8. Пространство использования маховика относительно невелико, в основном для улучшения качества электроэнергии пользователя, а также для поддержки мощности и поддержки некоторых кабин. Плотность энергии действительно слишком низкая. Кроме того, технический порог, необходимый для поворотных ключей, очень высок. Поскольку энергия, которую он хранит, определяется скоростью и массой маховика, если вы хотите достичь высокой плотности энергии, вам нужна очень высокая скорость вращения, и десятки тысяч уже запущены. Качество и безопасность - противоречивые требования. Если качество слишком велико, скорость может быть увеличена, и имеет ли безопасность после увеличения скорости высокий технический порог. Кроме того, пространство приложения также ограничено, и основные сценарии приложений не могут на него полагаться.
9. Суперконденсаторы намного лучше маховиков, но они все равно дороги. Проблема та же, плотность мощности высокая, плотность энергии низкая, а требования к управлению выше. Таким образом, рыночное пространство ограничено, но технологический прогресс все еще относительно быстр.
10. Две другие технологии имеют большой потенциал в будущем. Одним из них является горячая земля, международная дорожная карта развития хранения энергии, отметив, что он имеет такую высокую долю в 20, 30 лет или более. Технология долгосрочного хранения энергии незаменима, и Великобритания уделяет особое внимание хранению тепловой энергии, поскольку на ее оффшорную ветровую энергию влияют сезонные изменения. Условия в нашей стране не те. Если фотоэлектрические элементы станут опорой, не будет сезонного хранения энергии в течение дня и ночи. Поэтому сейчас мы не уделяем ему особого внимания. Сейчас речь идет в основном о солнечной тепловой генерации. В нашем потреблении энергии, такой как кондиционирование воздуха, на отопление приходится очень большая доля. Эти проблемы могут быть решены с помощью технологии аккумулирования тепла. Это пространство по-прежнему очень велико, но поскольку время между электричеством и теплом очень мало, а разрыв слишком велик, кажется, что никто не видел большого рынка для этого пространства приложений, поэтому исследователей относительно немного. Через несколько лет это станет возможным. Постепенно в эту часть исследований будет вложено значительное количество сотрудников НИОКР. Другой — водород, который можно хранить в течение всего сезона и заменять жидким и газообразным топливом. Традиционные газовые двигатели и двигатели могут быть использованы, но технические и финансовые пороги, а также опасения людей по поводу его безопасности, все это будет его разработкой и исследовательским процессом. барьеры. Мы должны разобраться с технической дорожной картой развития водорода в нашей стране, потому что водород включает в себя четыре основных звена производства, хранения, передачи и использования, и могут быть сотни маршрутов. В конце концов, наши национальные условия, состояние нашей инфраструктуры и наши потребности, какие технические маршруты достойны ключевых исследований, а проектирование на высшем уровне должно быть выполнено хорошо, иначе сотни энергии будут слишком рассеяны, а эффект окупаемость инвестиций не будет хорошей.
11. В целом гидроаккумулирование по-прежнему является основной силой среди всех видов накопителей энергии, но развитие новых накопителей энергии будет увеличиваться. Аккумулятор является наиболее ценной технологией хранения энергии, и он также станет центром исследований, разработок и применения в долгосрочной перспективе. Что касается индустрии литиевых аккумуляторов, то существуют такие звенья, как минералы, материалы, мономеры, упаковка и системная интеграция, применение и переработка, и отраслевая цепочка очень длинная. Тем не менее, у нашей страны есть преимущества сбора талантов, полной производственной цепочки и сильных возможностей для расширения. Наше оригинальное оборудование производственных линий отсталое, в основном высокотехнологичные производственные линии импортируются из Японии или Южной Кореи, и сейчас мы их постепенно заменяем. Это узкое место почти исчезло. На следующем этапе могут быть некоторые моменты, на которые необходимо обратить внимание, а именно на переработку вышедших из употребления аккумуляторов и регенерацию материалов. Текущего внимания этой части все еще недостаточно, инвестиции все еще относительно невелики, а будущее пространство относительно велико, и это также требуется. В период 13-й пятилетки основной национальный план НИОКР был сосредоточен на литий-ионных батареях, проточных батареях и использовании каскадов, а также на сжатом воздухе. Некоторые макеты были сделаны для перспективных технологий, таких как ультраэлектричество, твердое тело, жидкое состояние, металл, маховик и морская откачка, которые в основном достигнуты благодаря работе 13-й пятилетки. Цели, которые мы ставили в то время, срок службы, стоимость, эффективность и другие показатели литиевых батарей оправдали ожидания. Но есть еще недостатки в безопасности. Ключевой национальный план исследований и разработок в основном сосредоточен на прорывах в области безопасности, и, кроме того, срок службы увеличивается, и часть переработки также начала уделять внимание.
12. С точки зрения жестких технологий хранения энергии на переднем крае находится технология онтологии. Фактически, существуют технологии интеграции, технологии безопасности и технологии управления операциями. У всех нас есть возможности для улучшения в этих аспектах, включая интегрированную топологию и коммуникационную архитектуру. , система охлаждения, диагностика безопасности, раннее предупреждение, изоляция, противопожарная защита, управление эксплуатацией и обслуживанием, управление облаком, виртуализация и агрегация, повторное использование в нескольких сценариях и т. д. — все это можно улучшить. В связи с этим Европейский Союз особенно представлен на международном уровне, и это находится в центре его исследований и разработок. С точки зрения приложений источники питания, электрические сети и пользователи отражают разные проблемы. Например, источники питания уделяют больше внимания потреблению возобновляемой энергии, электрические сети надеются на безопасное хранение энергии и снижение пиковых нагрузок. Когда пользователь хочет интегрироваться с несколькими сетями, это служит важным усилением. Транспортная сеть, воздушная сеть и взаимопреобразовательная связь во временном и пространственном масштабах.
13. Текущей дилеммой приложения по-прежнему является бизнес-модель, может ли она приносить деньги. Статус, бизнес-модель и ограничения по цене на электроэнергию. Проблема заключается в том, что личность и статус неопределенны, а политика несколько прерывиста. Кроме того, необходимо определить механизм возврата, что является распространенной проблемой в мире. Конечно, у нас электроэнергетическая система и реформы рынка электроэнергии и электроэнергии находятся в динамике. Фактически, наша страна выпустила руководство по хранению энергии на национальном уровне с 2017 года. Оглядываясь назад на эти документы, мы видим, что оценка ситуации в то время была относительно точной, и это была отрасль, поощряемая государством.
14. Что касается инвестиций, то в основном есть два аспекта: во-первых, быть очень зрелым ведущим производителем аккумуляторов, а во-вторых, быть очень зрелым производителем фотоэлектрических инверторов.
Рынок накопителей энергии, несомненно, значительно увеличит спрос на аккумуляторы. Это относительно точно, поэтому мы можем в основном сосредоточиться на связанных треках, которые уже очень зрелые. С одной стороны, поставщики высоконадежных и недорогих аккумуляторов, такие как CATL, BYD, Yiwei Lithium, Paineng Technology (более чистые цели хранения энергии) и т. д.; с другой стороны, инверторы, которые хорошо справляются с управлением преобразованием тока, производители устройств, такие как Sungrow, GoodWe, Jinlang Technology и т. д.
В то же время рынок хранения энергии также принесет много дополнительных рынков в другие сектора. Один из них является относительно концентрированным звеном в цепочке индустрии накопления энергии, таким как компании по производству аккумуляторных батарей Longpan Technology, Defang Nano, Fulin Precision и т. д., а также интеграторы систем накопления энергии Yongfu Co., Ltd., Kelu Electronics и т. д.; другой - институт накопления энергии. Расширение пути вызвало, например, возможные компании по управлению тепловым хранением энергии Sanhua Zhikong, Yinlun и так далее. Конечно, инкрементальный рынок сложнее понять, и нужно ли ему поддерживать новые технологические пути, также необходимо постоянно проверять отраслевую цепочку.
Дополнительные знания о битвах: Кехэн Баттари
