Introducción a la industria de almacenamiento de energía y sus escenarios de aplicación diversificados

La importancia del almacenamiento de energía se está volviendo cada vez más evidente. En respuesta, numerosos países en todo el mundo han implementado medidas de incentivos para que la industria del almacenamiento de energía elimine las barreras de desarrollo del mercado. En los últimos años, China también ha acelerado la introducción de políticas relevantes para fomentar el crecimiento del sector de almacenamiento de energía. Este progreso ha sido impulsado aún más por el impulso robusto del ecosistema de la industria de energía de la batería. En consecuencia, la industria de almacenamiento de energía ha entrado en una fase de comercialización y desarrollo a gran escala.

I. Definición de almacenamiento de energía

El almacenamiento de energía es una tecnología que implica almacenar diversas formas de energía utilizando dispositivos específicos o medios físicos a través de diferentes métodos, para la utilización posterior. Al almacenar y liberar energía a través del tiempo y el espacio, garantiza el equilibrio energético y promueve el uso de energía sostenible. El almacenamiento de energía juega un papel crucial en el avance del desarrollo de energía renovable, mejora la eficiencia de utilización de energía y garantiza la confiabilidad de los sistemas de energía.

II. Rutas de tecnología de almacenamiento de energía

El almacenamiento de energía se puede clasificar en varios tipos basados ​​en diferentes rutas técnicas: almacenamiento electroquímico de energía, almacenamiento de energía mecánica, almacenamiento de energía térmica y almacenamiento de energía de hidrógeno. Entre estos, el almacenamiento hidroeléctrico bombeado continúa manteniendo una posición significativa. Se anticipa que el almacenamiento de energía electroquímica, particularmente las baterías de iones de litio y iones de sodio, es el principal impulsor de crecimiento en el futuro mercado de almacenamiento de energía. Se espera que las nuevas tecnologías de almacenamiento de energía, como baterías de estado sólido y almacenamiento de energía de hidrógeno, aunque aún no están completamente maduros, provocen cambios disruptivos en el futuro.

1. Almacenamiento de energía mecánica

El almacenamiento de energía mecánica abarca el almacenamiento hidroeléctrico bombeado, el almacenamiento de energía de aire comprimido y el almacenamiento de energía del volante. El almacenamiento hidroeléctrico bombeado actualmente domina el mercado global de almacenamiento de energía, representando aproximadamente el 90%. Se caracteriza por tecnología madura, gran capacidad y alta eficiencia. Sin embargo, enfrenta limitaciones en términos de selección geográfica del sitio y duración de la construcción. El almacenamiento de energía de aire y volante comprimido, a pesar de su cuota de mercado actualmente pequeña, ofrece ventajas en aplicaciones específicas, como regulación de frecuencia y suministro de energía de emergencia. Con los avances en tecnología y reducción de costos, se espera que su alcance de aplicación se expanda.

2. Almacenamiento de energía electroquímica

Las baterías de iones de litio tienen una ventaja absoluta en el almacenamiento de energía electroquímica, lo que representa más del 90% del mercado. Son conocidos por sus capacidades rápidas de carga y descarga y alta eficiencia general, lo que los hace ampliamente utilizados en vehículos eléctricos y sistemas estacionarios de almacenamiento de energía. Las baterías de iones de sodio, como tecnología emergente, ofrecen beneficios como bajo costo y alta seguridad. Están preparados para tener un potencial de mercado considerable, especialmente en el almacenamiento de energía a gran escala y vehículos eléctricos de baja velocidad. Las baterías de flujo, con su larga vida útil y seguridad, tienen el potencial de aplicaciones de almacenamiento de energía a largo y a gran escala. Se espera que sus costos disminuyan aún más, lo que lleva a un aumento en la participación de mercado. Las baterías de plomo-ácido, mientras que de bajo costo y ofrecen un buen rendimiento a temperaturas altas y bajas, tienen baja densidad de energía y altos requisitos de mantenimiento.

3. Almacenamiento de energía térmica

El almacenamiento de energía térmica es adecuado para el almacenamiento de energía a gran escala y a largo plazo y cuenta con una alta eficiencia. Sin embargo, está asociado con tecnología compleja y una inversión inicial significativa.

4. Almacenamiento de energía de hidrógeno

El almacenamiento de energía de hidrógeno se caracteriza por una gran capacidad, una larga vida útil y una amabilidad ambiental. Sin embargo, la tecnología aún no está completamente madura, y los costos siguen siendo altos.

III Componentes de la cadena de la industria del almacenamiento de energía

Desde la perspectiva de la cadena de la industria, la corriente aguas arriba de la industria de almacenamiento de energía incluye varios equipos de hardware y sistemas de software. Midstream consta de proveedores de hardware y software del sistema de almacenamiento de energía, así como proveedores de soluciones de almacenamiento de energía. Estas soluciones generalmente comprenden productos de integración del sistema de almacenamiento de energía y productos de software. La instalación, construcción, operación y mantenimiento de soluciones de almacenamiento de energía también son enlaces cruciales. Los escenarios de aplicación aguas abajo incluyen centrales eléctricas del lado de la generación de energía, compañías de red eléctrica del lado de la cuadrícula y usuarios de almacenamiento de energía industrial y comercial.

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1. PCS (sistema de conversión de energía, convertidor de almacenamiento de energía)

La PCS es el componente central que permite el flujo de potencia bidireccional entre el sistema de almacenamiento de energía y la red eléctrica. Controla los procesos de carga y descarga de baterías y realiza la conversión AC-DC. Representa el 15% -20% del costo de un sistema de almacenamiento de energía de la batería y es un elemento clave del sistema. Las PC comprenden hardware y software para la alimentación, el control, la protección y el monitoreo. Sus funciones principales incluyen suavizado de potencia, interacción de información y protección. Las PC determinan la calidad y las características dinámicas de la potencia de salida y afecta significativamente la vida útil de la batería.

2. BMS (sistema de gestión de baterías, sistema de gestión de baterías)

El BMS es un subsistema utilizado para administrar el sistema de almacenamiento de energía de la batería. Monitorea los parámetros, como la carga y descarga de la batería, SOC (estado de carga), SOH (estado de salud) e implementa medidas de protección. A diferencia del BMS en los vehículos eléctricos, el BMS de almacenamiento de energía es relativamente más grande y más complejo. Un BMS de almacenamiento de energía completo consiste en unidades de control, unidades de control principales de batería y una unidad de control maestro. El BMS mejora la vida útil y la confiabilidad del sistema de almacenamiento de energía, reduce los costos de mantenimiento y los riesgos operativos, y proporciona soluciones de almacenamiento de energía más flexibles y confiables.

3. EMS (sistema de gestión de energía, sistema de gestión de energía)

El EMS es un sistema integrado de gestión de energía para las centrales eléctricas de almacenamiento de energía. Se da cuenta de que el monitoreo en tiempo real, la advertencia de diagnóstico, el análisis panorámico y las funciones de control avanzadas. Asegura la operación segura, confiable y estable de las centrales eléctricas de almacenamiento de energía al cumplir con los requisitos de monitoreo integral de operaciones, análisis de seguridad inteligente y análisis panorámico dinámico. Si el sistema de almacenamiento de energía se compara con un cuerpo humano, el EMS se puede comparar con el cerebro y la mente, determinando las funciones del sistema, la eficiencia operativa y los mecanismos de autoprotección.

IV .. Escenarios de aplicación diversificados de almacenamiento de energía

La electricidad, siendo uno de los principales portadores de energía hoy en día y una forma de energía que no se puede almacenar directamente, es el foco principal del almacenamiento de energía. Desde la perspectiva de todo el sistema de energía, las aplicaciones de almacenamiento de energía se pueden dividir en tres escenarios principales: almacenamiento de energía del lado de la generación, almacenamiento de energía del lado de la transmisión y distribución, y el almacenamiento de energía del lado del usuario. El valor del almacenamiento de energía varía en estos escenarios.

Escenarios de aplicación

- Lado de generación: con la creciente proporción de la nueva generación de energía energética, el desajuste entre la generación de electricidad y el consumo ha llevado a una creciente demanda de almacenamiento de energía. El almacenamiento de energía del lado de la generación se utiliza principalmente para rastrear la salida planificada, la salida de generación de energía suave y proporcionar servicios auxiliares como afeitado máximo, modulación de frecuencia y capacidad de respaldo. Esto ayuda a abordar los problemas relacionados con la reducción de energía eólica y solar.

- Lado de la cuadrícula (transmisión y distribución): actualmente hay cuellos de botella en el mecanismo de precios de ingresos, y el modelo de negocio necesita una exploración adicional. El almacenamiento de energía del lado de la cuadrícula se utiliza principalmente para retrasar la actualización y expansión de los equipos de transmisión y transformación y mejorar la estabilidad de las operaciones de la red.

- Lado del usuario: el desarrollo de sistemas integrados de generación de energía y almacenamiento tiene patrones de consumo de electricidad diversificado. El almacenamiento de energía del lado del usuario se utiliza principalmente para la gestión de precios de electricidad de tiempo de uso, gestión de costos de capacidad, mejora de la calidad y confiabilidad del suministro de energía, aumentando el consumo local de energía distribuida.