خورشیدی 2023 چیست؟ زنجیره صنعت ذخیره انرژی ？

بازار داخلی در مقیاس بزرگ توسعه سریعی را تجربه کرده است، زیرا چندین برند ذخیره‌سازی انرژی، محموله‌های خود را با استفاده از منابع کانال داخلی افزایش داده‌اند. در سال 2021، محموله های ذخیره انرژی چین توسط CATL هدایت می شد. محموله‌های PCS ذخیره‌سازی انرژی نیز به سرعت رشد کرده‌اند.

علاوه بر این، فناوری‌های جدید بیشتری ظهور کرده‌اند که به توسعه پایدار صنعت ذخیره‌سازی انرژی کمک می‌کنند. انرژی ولتاژ بالا مزایای قابل توجهی را در سناریوهای با ظرفیت بالا ارائه می دهد. نیروگاه های ذخیره سازی آتش سوزی با آتش سوزی های مکرر مواجه شده اند که منجر به تاکید بر ایمنی ذخیره انرژی در سیاست ها شده است. خنک کننده مایع و محلول های کل فلوئور کتون توجه را به خود جلب کرده است. فن‌آوری‌های جدید ذخیره‌سازی انرژی الکتروشیمیایی، مانند ذخیره‌سازی باتری یون سدیم، ذخیره‌سازی انرژی باتری جریان مایع و ذخیره‌سازی هیدروژن، به سرعت صنعتی شده‌اند. فن‌آوری‌های جدید ذخیره‌سازی انرژی فیزیکی، مانند ذخیره‌سازی نور و گرما، ذخیره انرژی گرانشی، ذخیره‌سازی هوای فشرده و ذخیره‌سازی انرژی چرخ طیار، به تدریج از طریق پروژه‌های نمایشی اجرا می‌شوند.

زنجیره صنعت ذخیره انرژی

زنجیره صنعت ذخیره سازی انرژی شامل پیوندهای مختلفی است:

سیستم ذخیره انرژی: این سیستم شامل باتری ها، PCS، BMS، EMS و سایر قطعات می شود. بازیگران کلیدی در این زمینه عبارتند از CATL، EVE Lithium Energy، Sunshine Power، Nandu Power، Kesta، Kehua Data، BYD، Sunshine Power، Jinlang Technology، و سایرین که حضور قابل توجهی در خارج از کشور دارند.

مهندسی EPC، شناسایی متصل به شبکه، و پس از بهره برداری و نگهداری: شرکت های قابل توجه در این بخش عبارتند از South China Technology، Ates، Linyang Energy، Baoguan.

باتری های ذخیره انرژی

سیستم مواد باتری ذخیره انرژی در درجه اول حول محور آهن فسفات لیتیوم می چرخد ​​و باتری ها به سمت ظرفیت های بزرگتر در حال تکامل هستند.

بر اساس الزامات تعیین شده توسط وزارت صنعت و فناوری اطلاعات، چگالی انرژی باتری های ذخیره انرژی باید ≥145Wh/kg و چگالی انرژی بسته های باتری ≥110Wh/kg باشد. عمر چرخه باید ≥5000 بار و نرخ نگهداری ظرفیت باید ≥80٪ باشد. ذخیره‌سازی انرژی الکتروشیمیایی، به‌ویژه فناوری ذخیره‌سازی انرژی باتری‌های لیتیومی، در حال گذراندن چرخه تحول جدیدی است. فن آوری ها و ویژگی های جدید مانند باتری های بزرگ، ولتاژ بالا و خنک کننده آب/خنک کننده مایع به تدریج در حال ظهور هستند. علاوه بر این، باتری های یون سدیم ممکن است در آینده به دلیل مقرون به صرفه بودن مزیت رقابتی کسب کنند.

تولیدکنندگان چینی محموله‌های باتری‌های ذخیره انرژی جهانی را هدایت می‌کنند و CATL بزرگترین تامین‌کننده در جهان است. تخمین زده می شود که محموله های جهانی باتری های ذخیره انرژی در سال 2021 به 59.9 گیگاوات ساعت رسیده است که Ningde Times 16.7 گیگاوات ساعت یا 27.9 درصد از کل را به خود اختصاص داده است. Paineng Technology 1.5GWh حمل شده است که 2.6٪ را شامل می شود. انتظار می‌رود محموله‌ها در سال 2022 به 114.9 گیگاوات ساعت برسند که افزایش 91.9 درصدی را نشان می‌دهد و Ningde Times 45.0GWh یا 169.5 درصد را به خود اختصاص داده است. بر اساس محاسبات، پیش‌بینی می‌شود که محموله‌های باتری ذخیره‌سازی انرژی جهانی در سال‌های 2022-2023 به 122.5/219.6GWh برسد که نشان دهنده افزایش 101٪/79٪ است. انتظار می رود Ningde Times 50/100GWh از محموله ها را اشغال کند که نشان دهنده افزایش 199٪/100٪ و حفظ موقعیت پیشرو است.

فناوری اینورتر خورشیدی

در حوزه فناوری اینورتر، روند به سمت معماری 1500 ولت DC حرکت می کند و جایگزین معماری سنتی 1000 ولت، به ویژه در نیروگاه ها می شود. در سال 2021، تقریباً 49.4٪ از تاسیسات فتوولتائیک داخلی در سطح ولتاژ DC کار می کردند، در حالی که بازار 1000 ولت 50.6٪ را تشکیل می داد. سیستم های فتوولتائیک پراکنده هنوز هم از سطح ولتاژ 1000 ولت استفاده می کنند. به عنوان مثال، تمام سیستم های مسکونی از سیستم سطح 1000 ولت استفاده می کنند، در حالی که 80 درصد سیستم های صنعتی و تجاری از سطح 1000 ولت استفاده می کنند.

سیستم ذخیره انرژی 1500 ولت مزایای قابل توجهی را نشان می دهد. محصول اصلی سیستم 1500 ولت PCS ذخیره انرژی 1500 ولت است. در مقایسه با سیستم های قبلی، سیستم ذخیره انرژی 1500 ولت افزایش 35% در چگالی انرژی و چگالی توان، کاهش 5% در هزینه سیستم و افزایش 0.3% در راندمان سیستم را ارائه می دهد. با یک کانتینر 40 فوتی و یک باتری 280AH، حداکثر ظرفیت نصب شده برای یک باتری 1000 ولتی 3.3 مگاوات ساعت است، در حالی که سیستم 1500 ولت می تواند به 4.5 مگاوات ساعت برسد. علاوه بر کاهش هزینه های مربوط به PCS، باتری ها و لوازم جانبی، هزینه های نیروی کار، فونداسیون و زمین نیز به میزان قابل توجهی کاهش می یابد. پروژه های اخیر در مقیاس بزرگ، نرخ نفوذ 1500 ولت را از دو سوم فراتر گذاشته است. تولیدکنندگان نماینده در این منطقه شامل Sunshine، Shangneng و Kehua هستند، با Shangneng Electric یک پروژه ذخیره انرژی در سطح 500 مگاوات در شاندونگ با استفاده از PCS 1500 ولت ایمن می کند.

کاربرد فناوری اینورتر به طور مداوم در حال تکامل است و PCS گروهی به طور فزاینده ای در مقیاس بزرگ پیاده سازی می شود. گروه PCS محدودیت های سیستم های PCS متمرکز را برطرف می کند و برنامه های کاربردی در مقیاس بزرگ را فعال می کند. سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی باتری فعلی در درجه اول از PCS متمرکز استفاده می‌کنند که می‌تواند منجر به عدم تعادل بین خوشه‌های باتری و استفاده ناکافی از برخی باتری‌ها شود. PCS رشته گروهی امکان مدیریت در سطح خوشه را فراهم می کند، طول عمر سیستم را افزایش می دهد، ظرفیت تخلیه را در کل چرخه عمر بهبود می بخشد و روند رو به رشدی را در برنامه های کاربردی در مقیاس بزرگ نشان می دهد. پروژه Huaneng Huangtai 100MW/200MWH اولین نیروگاه ذخیره انرژی در مقیاس بزرگ در چین است که مجموعه‌ای از معماری PCS را پذیرفته است. به طور مشابه، پروژه 3MW/6MWH در تگزاس، شاندونگ نیز از این معماری سیستم استفاده می کند.

Guodian Investment Oil City Daqing یک بستر آزمایشی ذخیره سازی نوری 200 مگاواتی را پیاده سازی کرد. Shangneng Electric اینورترهای مدل‌های مختلفی از جمله اینورترهای رشته‌ای گروهی ۲۳۰ کیلوواتی، ده‌ها اینورتر رشته‌ای گروهی ۲۲۵ کیلووات و ۱۷۵ کیلووات، ماشین‌های یکپارچه متمرکز ۳.۱۲۵ مگاواتی و ماشین‌های همه‌جانبه توزیع‌شده ۳.۱۵ مگاواتی ارائه کرد. اینورتر رشته گروهی 250 کیلووات، به ویژه، رویکرد نصب غیرمتمرکز سنتی را متحول کرد. با یک پلت فرم یکپارچه 1 مگاواتی و مدل مدیریت عملیات و تعمیر و نگهداری متمرکز، زمان و نیروی انسانی مورد نیاز را به میزان قابل توجهی کاهش داد و در عین حال کارایی عملیاتی را بهبود بخشید.

با ادغام فناوری اطلاعات دیجیتال با فناوری‌های فتوولتائیک و ذخیره‌سازی انرژی، مفهوم جدیدی از شکل‌دهی، طراحی هوشمند و مدولار سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی پدید آمده است. این رویکرد امکان مدیریت دقیق در سطح ماژول باتری را فراهم می کند که منجر به افزایش دشارژ، کاهش پیکربندی باتری تا 13 درصد، بهبود عمر باتری تا 50 درصد، سرمایه گذاری بهتر با کاهش 30 درصدی پیکربندی اولیه، بهره برداری و نگهداری حداقلی (کاهش هزینه های حمل و نقل و نگهداری به میزان 50 میلیون یوان در 25 سال)، افزایش ایمنی و پایداری بیشتر (9 درصد کاهش بیش از 9 درصد)، افزایش ایمنی و پایداری بیشتر از 9 درصد بیش از 20٪ در هزینه ذخیره سازی سطح (LCOS). این طراحی همچنین به انتقال از برابری فتوولتائیک به برابری ذخیره انرژی کمک می کند.

یکی از معایب این است که هزینه فعلی PCS نسبتاً بالا است، اما فضای کافی برای کاهش قیمت وجود دارد. از تولیدکنندگان نماینده در این زمینه می توان به Huawei، Shangneng و Shenghong اشاره کرد.

ساختار توپولوژی الکتریکی

از نظر ساختار توپولوژیکی الکتریکی، پلان های اتصال سطح ولتاژ بالا مزایای قابل توجهی را برای سیستم های ذخیره سازی انرژی با ظرفیت بالا ارائه می دهند.

با افزایش ظرفیت سیستم های یکپارچه ذخیره انرژی، طرح سنتی افزایش ولتاژ سری با چالش های متعددی روبرو می شود. اولا، ظرفیت های بزرگ به تعداد زیادی باتری نیاز دارد که خطرات ایمنی را افزایش می دهد. ثانیا، با افزایش تعداد چرخه های باتری، ثبات عملکرد در بین سلول های فردی به تدریج کاهش می یابد. این عوامل مجموعا ظرفیت تک ماشینی سیستم را محدود می کنند. علاوه بر این، با افزایش تجهیزات موازی، ارتباطات ثانویه و کنترل هماهنگی پیچیده تر می شود.

مزایای طرح های اتصال سطح ولتاژ بالا برای سیستم های با ظرفیت بالا در ترکیب موازی آنها از واحدهای ذخیره انرژی متعدد نهفته است. هر واحد ذخیره‌سازی انرژی ده‌ها تا صدها ولت خروجی می‌دهد که محدوده ولتاژ وسیعی را برای انباشته شدن باتری‌های گسسته فراهم می‌کند. این امر حجم پشته باتری و تعداد باتری های مورد نیاز را کاهش می دهد و به طور قابل توجهی ظرفیت سیستم را افزایش می دهد و در عین حال ایمنی را بهبود می بخشد.

در حال حاضر، شرکت های داخلی با فناوری سطح ولتاژ بالا عبارتند از Guodian Nanrui، Jinpan Technology، Zhiguang Electric، Sifang Co.، Ltd.، و New Scenery. این شرکت ها سفارش هایی به ارزش 135 میلیون یوان منتشر و دریافت کرده اند.

پروژه هایی که نیاز به توان ثابت و قابل اعتماد دارند بهترین است. ذخیره سازی آن آن را به یک انتخاب قوی برای انرژی خورشیدی تبدیل می کند.

در سال های اخیر، آتش سوزی های مکرری در نیروگاه های ذخیره انرژی رخ داده است که اهمیت کنترل دما، مدیریت حرارت و حفاظت در برابر آتش را در سیستم های ذخیره انرژی برجسته می کند. سیاست‌های صنعت برای رفع این نگرانی‌ها اجرا شده است که منجر به توسعه سریع ذخیره‌سازی انرژی و سیستم‌های حفاظت از آتش می‌شود. لیتیوم فلزی موجود در باتری‌های لیتیوم یونی، واکنش‌پذیری بالایی از خود نشان می‌دهد و نگرانی‌های ایمنی را برای استفاده از باتری‌های لیتیومی در ذخیره‌سازی انرژی ایجاد کرده است. آمار ناقص نشان می دهد که بیش از 17 حادثه ذخیره انرژی در سراسر جهان در سال 2022 رخ داده است. این کشور از سال 2021 سیاست های مربوط به ذخیره انرژی و ایمنی در برابر آتش را با تاکید بر اهمیت حفاظت در برابر آتش تحت استانداردهای جدید ارائه کرده است.

یکپارچه سازی سیستم ذخیره سازی انرژی

در زمینه یکپارچه سازی سیستم های ذخیره انرژی، حالت های مختلفی با هم وجود دارند و بازیگران زیادی در یکپارچه سازی سیستم نقش دارند. در حال حاضر سه حالت اصلی وجود دارد:

طرح‌بندی زنجیره کل صنعت: شرکت‌های درگیر در تولید باتری، PCS، BMS، EMS، مانند BYD، این حالت را در داخل کشور نشان می‌دهند.

یکپارچه سازی حرفه ای: این حالت شامل ادغام کننده هایی است که قطعات را به صورت خارجی تهیه می کنند و در یکپارچه سازی سیستم تخصص دارند. این برنامه کاربردی کمتری در داخل کشور دارد اما توسط شرکت های خارجی مانند DOOSAN و IHI نمایندگی می شود.

تبدیل از تامین کنندگان تجهیزات به یکپارچه سازهای سیستم: این حالت به طور گسترده در داخل کشور اعمال می شود. شرکت‌هایی که قبلاً بر روی محصولات خاصی مانند تولیدکنندگان اینورتر فتوولتائیک مانند Jinlang Technology، Gudewei، و Deye Technology، تولیدکنندگان ذخیره‌سازی انرژی باتری مانند Energy، Penghui Energy، و تولیدکنندگان PCS/BMS/EMS مانند Jinpan Technology، Cosmald، Ke Shida، Kesta، KOCS، China Data، Baoguang، سیستم‌های integrated. در بازار ایالات متحده، تولید کنندگان اصلی یکپارچه را می توان یافت که در هر سه مدل کار می کنند.

فن آوری های جدید ذخیره انرژی

باتری‌های یون سدیم: فرآیند تجاری باتری‌های یون سدیم در حال تسریع است. باتری های سدیمی به دلیل فراوانی منابع سدیم، عملکرد بهتری نسبت به باتری های لیتیومی با قیمت مقرون به صرفه تری دارند. باتری‌های سدیم عملکرد شارژ سریع (در دمای 15 دقیقه در دمای اتاق به 80 درصد قدرت می‌رسند)، عملکرد خوب در شرایط دمای پایین، عمر چرخه‌ای بین 4000 تا 5000 بار در شرایط دمایی معمولی و چگالی انرژی قابل مقایسه با باتری‌های آهن لیتیومی دارند. در حالی که منابع اثبات شده لیتیوم جهان در سال 2022 به حدود 89 میلیون تن رسید که بیش از نیمی از آن در آمریکای جنوبی توزیع شده است، چین دارای 5.1 میلیون تن است که تنها 6 درصد از نسبت جهانی را نشان می دهد. علاوه بر این، 65 درصد از مواد خام لیتیوم نیاز به واردات دارد. در مقابل، منابع سدیم فراوان و به طور گسترده در سراسر جهان توزیع شده است، با آب دریا غنی از کلرید سدیم.

باتری های جریان: باتری های جریان مایع، جایی که الکترولیت های مثبت و منفی از هم جدا می شوند، عملکرد عالی را ارائه می دهند. باتری های آهن کروم و جریان در مقیاس کامل دو جهت تجاری اصلی در این زمینه هستند.

ذخیره انرژی حرارتی نور: تولید انرژی حرارتی سبک دارای یک مزیت طبیعی به عنوان یک روش ذخیره انرژی، به ویژه برای تنظیم پیک و تنظیم فرکانس است.

ذخیره انرژی گرانشی: ذخیره انرژی گرانشی یک روش ذخیره سازی انرژی مکانیکی است که از انرژی پتانسیل ناشی از اختلاف ارتفاع برای تسهیل فرآیندهای شارژ و تخلیه استفاده می کند.

ذخیره‌سازی هوای فشرده: ذخیره‌سازی انرژی هوای فشرده شامل فشرده‌سازی هوا در دوره‌های تقاضای کم انرژی و ذخیره آن در مخازن پرفشار، مانند معادن متروکه، مخازن ذخیره‌سازی گاز، غارها، چاه‌های نفت و گاز منقضی شده یا چاه‌های گاز تازه‌ساخت شده است. در مقایسه با ذخیره هوا در مخازن تحت فشار مانند قوطی های فولادی، استفاده از فضاهای زیرزمینی مانند غارهای نمک برای ساخت نیروگاه های با ظرفیت بالا به طور قابل توجهی هزینه های مواد خام و زمین را کاهش می دهد. سیستم‌های ذخیره‌سازی هوای فشرده را می‌توان به‌عنوان سیستم‌های سنتی (نیاز به پر کردن)، سیستم‌های دارای دستگاه‌های ذخیره‌سازی گرما، و سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی فشرده مایع/گاز، بر اساس محیط کار، محیط ذخیره‌سازی و منبع حرارتی طبقه‌بندی کرد.

ذخیره انرژی فلایویل: ذخیره انرژی فلایویل فناوری جدیدی است که هنوز در مراحل اولیه تجاری سازی قرار دارد. برای ذخیره و آزادسازی انرژی از یک چرخ فلایویل چرخان استفاده می کند.