Lưu trữ năng lượng là gì?
Tích trữ năng lượng là lưu trữ điện năng và sử dụng khi cần thiết.
Và quá trình điện từ sản xuất đến sử dụng cuối cùng như sau:
Sản xuất điện (nhà máy điện, trạm phát điện) - truyền tải điện (công ty lưới điện) —- sử dụng điện (người sử dụng)
Trong ba mắt xích trên, tích trữ năng lượng có thể được thiết lập, do đó, tích trữ năng lượng có thể được chia thành: tích trữ năng lượng phát điện; lưu trữ năng lượng lưới điện; lưu trữ năng lượng của người dùng theo các kịch bản ứng dụng.
Chuỗi công nghiệp lưu trữ năng lượng tương đối đơn giản. Thượng nguồn là nhà sản xuất thiết bị, trung tuyến là nhà sản xuất tích hợp và hạ nguồn là các ứng dụng khác nhau. Liên kết ngược dòng là hướng cần được chú trọng.
chi phí hệ thống lưu trữ năng lượng
Pin chiếm tỷ trọng cao nhất, đạt 60%, tiếp theo là PCS (bộ chuyển đổi), EMS (hệ thống quản lý năng lượng) và BMS (hệ thống quản lý pin), lần lượt chiếm 20%, 10% và 5%.
1) Phân khúc pin: Mức độ tập trung của ngành đang tăng dần. Trong tương lai sẽ phát triển theo hướng an toàn cao, tuổi thọ cao và giá thành rẻ. Lithium iron phosphate sẽ là con đường chính và dự kiến sẽ được dẫn dắt bởi các nhà sản xuất pin năng lượng hàng đầu;
2) Liên kết PCS: chú ý đến ba năng lực cốt lõi (khả năng giảm chi phí lặp đi lặp lại, sức mạnh thương hiệu & khả năng ngân hàng, khả năng kênh), và đánh giá mô hình cạnh tranh trong tương lai và sự hội tụ của bộ biến tần quang điện;
3) Liên kết EMS: Nó cần phải tương tác với lưới điện. Các công ty EMS hiện tại chủ yếu là của Cục Lưới điện Nhà nước. Trong tương lai, khả năng cạnh tranh cốt lõi của EMS phụ thuộc vào khả năng phát triển phần mềm và khả năng thiết kế chiến lược tối ưu hóa năng lượng;
4) Liên kết BMS: trình độ công nghệ hiện tại còn thấp, thiếu các tiêu chuẩn công nghiệp và bối cảnh cạnh tranh còn phân tán. Trong tương lai, pin lưu trữ năng lượng BMS có thể sẽ tiếp tục mô hình thị trường pin BMS;
5) Liên kết tích hợp hệ thống: Có nhiều công ty tích hợp hệ thống trong nước và các công ty có năng lực tích hợp, dịch vụ vận hành và bảo trì, kênh địa phương và sức mạnh thương hiệu sẽ giành chiến thắng.
Xét từ môi trường tiêu thụ điện hiện nay chủ yếu là nhiệt điện, thì điện năng do nhà máy điện tạo ra - truyền vào lưới điện - được truyền cho người sử dụng để sử dụng và không có tích trữ năng lượng ở giữa. Một số ít các công ty lưới điện sẽ sử dụng tích trữ bơm để điều chỉnh tần số cao điểm và lấp đầy các thung lũng. Tức là ban đêm có nhiều điện thì dùng điện (có máy bơm nước) bơm nước hạ lưu thủy điện về thượng nguồn để phát điện.
Tại sao phải lưu trữ năng lượng?
Với việc cập nhật và nâng cấp hệ thống năng lượng và tiến tới mục tiêu carbon kép, năng lượng tái tạo, dẫn đầu là năng lượng mặt trời và năng lượng gió, đã bắt đầu được sử dụng rộng rãi. Do năng lượng gió và quang điện bị ảnh hưởng nhiều bởi thời tiết và có độ bất ổn định lớn nên công nghệ lưu trữ năng lượng đóng một vai trò cốt yếu. Các nhà sản xuất năng lượng mới Keheng cho rằng việc kết hợp lưu trữ năng lượng gió và năng lượng mặt trời có khả năng trở thành xu hướng phát triển của năng lượng mới trong tương lai.
Từ góc độ toàn cầu: thị trường lưu trữ năng lượng của Hoa Kỳ sẽ bùng nổ vào năm 2020, trở thành thị trường lưu trữ năng lượng lớn thứ ba trên thế giới. Việc thực hiện tập trung các dự án lưu trữ năng lượng công ích sẽ là một bước tăng quan trọng từ năm 2021 đến năm 2024. Đồng thời, nguồn điện không ổn định sẽ kích thích nhu cầu lưu trữ năng lượng của người dùng. ; Châu Âu bắt đầu năm dự trữ năng lượng đầu tiên vào năm 2019 và đạt mức cao mới vào năm 2020, nhảy vọt trở thành thị trường lưu trữ năng lượng tích lũy lớn nhất thế giới, với Đức và Anh dẫn đầu, Đức là thị trường lưu trữ năng lượng lớn nhất thế giới, chủ yếu là do dẫn đến giá điện cao đối với người dân và chính sách trợ giá đã chuyển sang các hộ gia đình. Do lưu trữ năng lượng, Vương quốc Anh chủ yếu được thúc đẩy bởi việc triển khai các dự án lưu trữ năng lượng quy mô lớn; Hàn Quốc bị ảnh hưởng bởi sự an toàn của pin lưu trữ năng lượng và công suất lắp đặt mới đã giảm, nhưng nước này vẫn là thị trường lưu trữ năng lượng lớn thứ hai thế giới vào năm 2020.
Từ quan điểm phát triển của đất nước tôi: khi tỷ trọng sản xuất điện từ năng lượng tái tạo tăng lên, các vấn đề như tiêu thụ, truyền tải và phân phối, biến động xuất hiện và nhu cầu cứng nhắc về tích trữ năng lượng đang dần hình thành. gần 100 lần tốc độ tăng trưởng.
Sau đây là 15 báo cáo nghiên cứu về ngành lưu trữ năng lượng:
1. Sau hơn mười năm phát triển, tích trữ năng lượng điện đã đi từ phòng thí nghiệm sang giai đoạn đầu thương mại hóa, và hiện nay nó đang dần chuyển từ giai đoạn đầu thương mại hóa sang quy mô lớn. Giai đoạn này có một số đặc điểm. Thứ nhất, về mặt phát triển công nghệ, hiệu suất chi phí của một số thiết bị lưu trữ năng lượng đã có thể được thúc đẩy và áp dụng. Việc lưu trữ năng lượng theo yêu cầu của hệ thống điện cách đây hơn mười năm có ba yếu tố: tuổi thọ cao, chi phí thấp và độ an toàn cao. Bây giờ tuổi thọ cao và chi phí thấp về cơ bản đã có sẵn. Nhưng bảo mật cao vẫn còn tồn tại ở bước cuối cùng. Về nghiên cứu và phát triển, hầu như tất cả các công nghệ lưu trữ năng lượng ở nước tôi đều tham gia. Về ứng dụng, chúng tôi đã thử nhiều ứng dụng khác nhau về nguồn điện, lưới điện và phía người dùng. Về mô hình kinh doanh, quả thực là một thiếu sót, còn phải tìm tòi rất lâu, các nước trên thế giới cũng gặp phải vấn đề tương tự.
2. Lưu trữ có bơm vẫn là chủ lực. Sự phát triển của tích trữ năng lượng mới là rất nhanh, và tốc độ phát triển của nó nhanh hơn nhiều so với lưu trữ thủy điện có bơm. Trong số các công nghệ lưu trữ năng lượng mới, pin lithium-ion có tỷ lệ công nghệ lưu trữ năng lượng cao nhất và tốc độ tăng trưởng nhanh nhất. Tất nhiên, có một điều kiện duy nhất cho sự phát triển đồng thời của xe điện. Tuy nhiên, công nghệ lưu trữ năng lượng không chỉ giới hạn ở pin lithium-ion. Trong giai đoạn ứng dụng, có pin chì-cacbon, pin natri-lưu huỳnh và pin lưu huỳnh lỏng. Trong giai đoạn trình diễn, có không khí nén, pin natri-ion, siêu tụ điện và pin nano-niken. Giai đoạn phòng thí nghiệm có bánh đà, tính siêu dẫn, hydro thay đổi pha, và bộ lưu trữ năng lượng trọng lực không bơm, cũng như một số loại pin mới. Năng lượng được lưu trữ dưới dạng năng lượng nào, nó được chia thành lưu trữ năng lượng vật lý, lưu trữ năng lượng điện từ, lưu trữ năng lượng điện hóa, lưu trữ nhiệt năng và lưu trữ năng lượng nhiên liệu hóa học.
3. Công nghệ pin Lithium-ion đã phát triển nhanh nhất, và hiệu suất chi phí đã gần đến giai đoạn phổ biến và ứng dụng. Nó chủ yếu được thúc đẩy bởi nhu cầu về xe điện. Nhóm nghiên cứu và phát triển pin lithium là lớn nhất, đầu tư nhiều nhất và hiệu quả mang lại là rõ ràng nhất. Hiệu suất của pin lithium có thể bao gồm hầu hết các tình huống ứng dụng của hệ thống điện hoặc nó có thể được sử dụng trong hầu hết các tình huống ứng dụng. Cho dù đó là đo lường công suất, đo lường lưới điện, đo lường người dùng, điều chỉnh đỉnh, điều chỉnh tần số, tiêu thụ, xây dựng khẩn cấp, dự phòng, khởi động đen. Nhưng khuyết điểm lớn là thời gian tiêu thụ không đủ. Công suất nói chung là bốn giờ, không đủ trong mùa không có gió. Vấn đề an toàn, ở Hàn Quốc có rất nhiều vụ cháy nổ, người ta đôi khi hơi e ngại về pin lithium, và xe đạp điện thỉnh thoảng cũng bị cháy, nhưng cả thế giới đang nỗ lực vì vấn đề này, kể cả pin thể rắn. là hướng chính, và một số Công nghệ tích hợp, công nghệ quản lý, công nghệ phòng cháy chữa cháy, công nghệ cảnh báo sớm, v.v. làm cho nó an toàn hơn và điều này có thể giải quyết được.
4. Độ rộng sử dụng của pin chì-carbon đứng thứ hai. Dây chuyền công nghiệp đã rất hoàn thiện và nhiều nhà máy sản xuất pin axit chì sẽ sớm có thể sản xuất pin axit chì. Độ an toàn vẫn là nước, không dễ cháy nổ. Điều này có lợi thế và là một công nghệ chuyển tiếp.
5. Thứ ba là pin lưu huỳnh lỏng, an toàn, không bắt lửa và có tuổi thọ dài. Công suất và công suất có thể độc lập. Khi cấu hình, nếu cảnh đó đòi hỏi năng lượng cao, bạn có thể cố ý giảm một số đầu tư không cần thiết. Nguồn và giờ của pin lithium-ion về cơ bản là cố định và điều này có thể được điều chỉnh. Bảng ngắn gọn là hiệu suất tương đối thấp, và có rất nhiều nhiệt và tiêu thụ động cơ phụ. Mật độ năng lượng tương đối thấp, trạm lưu trữ năng lượng ắc quy lưu huỳnh lỏng chiếm diện tích lớn, giá thành không giảm được, khó xác định chi phí nên không sử dụng được cho xe điện. Tuy nhiên, nghiên cứu và phát triển quốc tế vẫn chưa dừng lại và không bị bỏ rơi, thậm chí Mỹ còn được sử dụng như một hướng nghiên cứu và phát triển chính. Một trong những lý do của hiện tượng này là có nhiều vật liệu để lựa chọn trong hệ thống này. Không có trần trong không gian nghiên cứu và phát triển, và nó có lợi thế hơn so với pin lithium-ion ở quy mô dài hạn.
6. Các loại pin khác đang trong giai đoạn phòng thí nghiệm, bao gồm không khí kim loại lỏng và pin hữu cơ, có thể có giá thành thấp và mật độ năng lượng cao. Một số hệ thống vẫn còn chỗ để thăm dò và vẫn đang trong giai đoạn nghiên cứu cơ bản. Tuy nhiên, quá trình phát triển của pin natri-ion tương đối nhanh và phải mất vài năm từ phòng thí nghiệm đến khi ứng dụng trình diễn. Vì về cơ bản hệ thống của nó cũng giống như cơ chế phản ứng oxy hóa khử của pin lithium. Không có nhiều trở ngại cho nhóm nghiên cứu chế tạo pin lithium-ion để chuyển sang pin natri-ion. Với những hạn chế của nguồn lithium, sự không chắc chắn của giá lithium cacbonat và thiếu quá nhiều ràng buộc đối với nguồn ion natri, những lợi ích nổi bật của việc này có thể xuất hiện. Cần phải nói rằng đây là một chiến lược quan trọng đối với công nghệ lưu trữ năng lượng. Lốp dự phòng phải có ở cấp quốc gia, nhưng do dây chuyền công nghiệp chưa chín muồi, hệ thống nguyên liệu chưa được chú trọng và hoàn thiện nên về lý thuyết, nó an toàn hơn so với pin lithium-ion, nên hướng nghiên cứu của nó là cũng hơi giống với pin lithium-ion. Chúng tôi phải làm ồn ào về chất rắn và chất điện phân, vì vậy con đường này có thể sẽ còn mất một khoảng thời gian.
7. Khí nén có thể được sử dụng trong tất cả các nhu cầu của toàn bộ hệ thống điện của chúng tôi. Nó có đặc điểm là phụ thuộc vào tốc độ cơ điện, vì nó sử dụng máy phát điện, máy nén,… và tốc độ phản hồi tương đối chậm. Ngoài ra, nó có nhiều phím xoay và một số tổn thất không thu hồi được nên hiệu quả tương đối thấp. Ngoài ra, không gian giảm giá có hạn. Nhưng nó có một lợi thế đặc biệt lớn, đó là việc sử dụng các hang động có thể rất lớn. Nếu tỷ trọng năng lượng cao của chúng ta cần tiêu thụ trên diện rộng và quy mô lớn thì pin điện hóa sẽ gặp khó khăn. Nó có những hạn chế về địa lý.
8. Không gian sử dụng của bánh đà tương đối nhỏ, chủ yếu ở việc nâng cao chất lượng điện năng của người sử dụng và hỗ trợ, hỗ trợ nguồn điện của một số gian hàng. Mật độ năng lượng thực sự quá thấp. Ngoài ra, ngưỡng kỹ thuật yêu cầu đối với các phím xoay là rất cao. Bởi vì năng lượng nó tích trữ được xác định bởi tốc độ và khối lượng của bánh đà, nếu bạn muốn đạt được mật độ năng lượng cao, bạn cần một tốc độ quay rất cao, và hàng chục nghìn đã bắt đầu. Chất lượng và an toàn là những yêu cầu trái ngược nhau. Nếu chất lượng quá lớn thì có thể tăng tốc độ, và độ an toàn sau khi tăng tốc độ có ngưỡng kỹ thuật cao hay không. Ngoài ra, không gian ứng dụng cũng bị hạn chế và các kịch bản ứng dụng chính thống không thể dựa vào nó.
9. Siêu tụ điện tốt hơn nhiều so với bánh đà, nhưng chúng vẫn đắt. Vấn đề là như nhau, mật độ năng lượng cao, mật độ năng lượng thấp, và có những yêu cầu cao hơn về điều khiển. Do đó, không gian thị trường có hạn, nhưng tiến độ công nghệ vẫn tương đối nhanh.
10. Hai công nghệ còn lại có tiềm năng rất lớn trong tương lai. Một là đất nóng, lộ trình phát triển tích trữ năng lượng quốc tế, lưu ý anh chiếm tỷ trọng cao như vậy trong 20, 30 năm nữa. Công nghệ lưu trữ năng lượng quy mô dài hạn là không thể thiếu, và Vương quốc Anh đặc biệt chú trọng đến việc lưu trữ năng lượng nhiệt, vì năng lượng gió ngoài khơi của nước này bị ảnh hưởng bởi sự thay đổi theo mùa. Điều kiện ở nước ta không giống nhau. Nếu quang điện là chính thì sẽ không có sự tích trữ năng lượng theo mùa vào ban ngày và ban đêm. Do đó, chúng tôi không chú ý đến anh ấy bây giờ. Bây giờ nó chủ yếu là về sản xuất nhiệt điện mặt trời. Trong chúng ta năng lượng tiêu thụ như điều hòa, sưởi ấm chiếm tỷ trọng rất cao. Những điều này có thể được giải quyết bằng công nghệ lưu trữ nhiệt. Không gian này vẫn còn rất lớn, nhưng bởi vì thời gian giữa điện và nhiệt rất chặt chẽ và khoảng cách quá lớn, dường như mọi người đều chưa nhìn ra thị trường lớn cho không gian ứng dụng này, nên tương đối ít người nghiên cứu. Sau một vài năm, có thể Dần dần, một số lượng đáng kể nhân lực R&D sẽ được đầu tư vào phần nghiên cứu này. Loại còn lại là hydro, có thể được lưu trữ qua các mùa và có thể được thay thế bằng nhiên liệu lỏng và nhiên liệu khí. Động cơ và động cơ đốt bằng khí đốt truyền thống có thể được sử dụng, nhưng ngưỡng kỹ thuật và tài chính, và nỗi sợ hãi của mọi người về sự an toàn của nó, tất cả sẽ là quá trình nghiên cứu và phát triển của ông. Các rào cản trong. Chúng ta phải sắp xếp lộ trình kỹ thuật cho sự phát triển của hydro ở đất nước của chúng ta, bởi vì hydro liên quan đến bốn liên kết chính là tạo ra, lưu trữ, truyền tải và sử dụng, và có thể có hàng trăm lộ trình. Cuối cùng, điều kiện quốc gia của chúng ta, tình trạng cơ sở hạ tầng và nhu cầu của chúng ta, những tuyến đường kỹ thuật nào đáng được nghiên cứu trọng điểm và thiết kế cấp cao nhất phải được thực hiện tốt, nếu không hàng trăm năng lượng sẽ quá phân tán và ảnh hưởng của lợi tức đầu tư sẽ không tốt.
11. Nhìn chung, lưu trữ bơm vẫn là lực lượng chính trong số tất cả các loại lưu trữ năng lượng, nhưng sự phát triển của lưu trữ năng lượng mới sẽ tăng lên. Pin là công nghệ lưu trữ năng lượng quý giá nhất, đồng thời nó cũng sẽ trở thành tâm điểm của việc nghiên cứu phát triển và ứng dụng trên quy mô lâu dài. Liên quan đến ngành công nghiệp pin lithium, có các liên kết như khoáng chất, vật liệu, monome, tích hợp, ứng dụng và tái chế đóng gói và hệ thống, và chuỗi ngành này rất dài. Tuy nhiên, nước ta có lợi thế về quy tụ nhân tài, chuỗi sản xuất hoàn chỉnh và khả năng mở rộng mạnh mẽ. Thiết bị dây chuyền sản xuất ban đầu của chúng ta còn lạc hậu, về cơ bản dây chuyền sản xuất cao cấp được nhập khẩu từ Nhật Bản hoặc Hàn Quốc, hiện nay chúng ta đang thay thế dần. Điểm nghẽn này gần như đã biến mất. Có thể có một số phần cần phải được chú ý trong bước tiếp theo, đó là tái chế pin đã nghỉ hưu và tái tạo vật liệu. Hiện tại trọng tâm phần này vẫn chưa đủ, đầu tư còn tương đối nhỏ, tương lai không gian tương đối lớn, cũng bắt buộc phải có cái này. Trong giai đoạn Kế hoạch 13 năm lần thứ 13, kế hoạch R & D trọng điểm quốc gia tập trung vào pin lithium-ion, pin dòng chảy và sử dụng dòng chảy, cũng như khí nén. Một số bố trí đã được thực hiện cho các công nghệ hướng tới tương lai như siêu điện, trạng thái rắn, trạng thái lỏng, kim loại, bánh đà và bơm biển, về cơ bản đạt được thông qua công việc của Kế hoạch XNUMX năm lần thứ XNUMX. Các mục tiêu mà chúng tôi đặt ra tại thời điểm đó, vòng đời, chi phí, hiệu suất và các chỉ số khác của pin lithium đều đã đạt được kỳ vọng. Nhưng vẫn có những bất cập trong vấn đề bảo mật. Kế hoạch nghiên cứu và phát triển trọng điểm quốc gia chủ yếu tập trung vào đột phá về an toàn, bên cạnh đó, vòng đời dài hơn, phần tái chế cũng bắt đầu được chú ý.
12. Về công nghệ lưu trữ năng lượng cứng, phía trước là công nghệ bản thể học. Trên thực tế, có công nghệ tích hợp, công nghệ an toàn và công nghệ quản lý vận hành. Tất cả chúng ta đều có chỗ để cải thiện trong những khía cạnh này, bao gồm cấu trúc liên kết tích hợp và kiến trúc truyền thông. , hệ thống làm mát, chẩn đoán bảo mật, cảnh báo sớm, cách ly, chống cháy, quản lý vận hành và bảo trì, quản lý đám mây, ảo hóa và tổng hợp, tái sử dụng theo nhiều kịch bản, v.v., tất cả đều có chỗ để cải thiện. Về mặt này, Liên minh Châu Âu đặc biệt đại diện trên trường quốc tế, và đây là trọng tâm nghiên cứu và phát triển của ông. Về ứng dụng, nguồn điện, lưới điện và người dùng đều phản ánh những mối quan tâm khác nhau. Ví dụ, các nguồn điện quan tâm nhiều hơn đến tiêu thụ năng lượng tái tạo, lưới điện hy vọng lưu trữ năng lượng một cách an toàn và cao điểm cạo. Khi người dùng muốn tích hợp với nhiều mạng, nó đóng vai trò như một phần thưởng quan trọng. Mạng lưới giao thông, mạng lưới hàng không và liên kết chuyển đổi giữa các quy mô thời gian và không gian.
13. Vấn đề nan giải hiện nay của ứng dụng vẫn là mô hình kinh doanh, liệu nó có thể kiếm tiền hay không. Hiện trạng, mô hình kinh doanh và các ràng buộc về giá điện. Vấn đề đằng sau đó là danh tính và địa vị không chắc chắn, và chính sách có phần không liên tục. Ngoài ra, cần xác định rõ cơ chế hoàn trả, đây là vấn đề chung trên thế giới. Tất nhiên, chúng ta có hệ thống điện và cải cách thị trường điện và điện năng động. Trên thực tế, nước ta đã ban hành hướng dẫn về TKNL cấp quốc gia từ năm 2017. Nhìn lại các văn bản này, chúng ta có thể thấy nhận định về tình hình thời điểm đó là tương đối chính xác, là ngành được nhà nước khuyến khích.
14. Về đầu tư, chủ yếu có hai khía cạnh: một là trở thành nhà sản xuất pin điện hàng đầu rất thành thục, hai là trở thành nhà sản xuất biến tần quang điện rất trưởng thành.
Thị trường lưu trữ năng lượng chắc chắn sẽ làm tăng đáng kể nhu cầu về pin. Điều này là tương đối chắc chắn, vì vậy chúng tôi có thể chủ yếu tập trung vào các bài hát liên quan đã rất trưởng thành. Mặt khác, các nhà cung cấp pin có độ chắc chắn cao và chi phí thấp, chẳng hạn như CATL, BYD, Yiwei Lithium, Paineng Technology (mục tiêu lưu trữ năng lượng thuần túy hơn), v.v.; mặt khác, các bộ biến tần tốt trong việc quản lý chuyển đổi hiện tại Các nhà sản xuất thiết bị, chẳng hạn như Sungrow, GoodWe, Jinlang Technology, v.v.
Đồng thời, thị trường lưu trữ năng lượng cũng sẽ mang lại nhiều thị trường gia tăng cho các lĩnh vực khác. Một là liên kết tương đối tập trung trong chuỗi công nghiệp lưu trữ năng lượng, chẳng hạn như các công ty sản xuất pin nguyên liệu Longpan Technology, Defang Nano, Fulin Precision, v.v., và các nhà tích hợp hệ thống lưu trữ năng lượng Yongfu Co., Ltd., Kelu Electronics, v.v.; cái kia là viện lưu trữ năng lượng. Việc mở rộng đường đua đã mang lại, chẳng hạn như các công ty quản lý nhiệt lưu trữ năng lượng có thể hình dung được như Sanhua Zhikong, Yinlun, v.v. Tất nhiên, thị trường gia tăng khó nắm bắt hơn, và liệu nó có cần sự hỗ trợ của các con đường công nghệ mới hay không cũng cần được liên tục xác minh với chuỗi ngành.
Thêm kiến thức chiến đấu: đại đội keheng
