Vues : 0 Auteur : Éditeur du site Heure de publication : 2023-07-18 Origine : Site
Le marché national à grande échelle a connu un développement rapide, plusieurs marques de stockage d'énergie augmentant leurs expéditions en tirant parti des ressources des canaux nationaux. En 2021, les expéditions chinoises de stockage d’énergie ont été menées par CATL. Les expéditions de PCS de stockage d’énergie ont également augmenté rapidement.
En outre, de plus en plus de nouvelles technologies ont émergé, contribuant au développement durable de l’industrie du stockage d’énergie. L’énergie haute tension offre des avantages significatifs dans les scénarios de grande capacité. Les centrales électriques de stockage d'énergie ont été confrontées à des incendies fréquents, ce qui a conduit à mettre l'accent sur la sécurité du stockage de l'énergie dans les politiques. Les solutions de refroidissement liquide et de cétone fluorée entière ont retenu l'attention. Les nouvelles technologies de stockage d’énergie électrochimique, telles que le stockage par batterie sodium-ion, le stockage d’énergie par batterie à flux liquide et le stockage d’hydrogène, se sont rapidement industrialisées. De nouvelles technologies de stockage physique de l'énergie, telles que le stockage de la lumière et de la chaleur, le stockage de l'énergie par gravité, le stockage de l'air comprimé et le stockage de l'énergie par volant d'inertie, sont progressivement mises en œuvre dans le cadre de projets de démonstration.
La chaîne industrielle du stockage d’énergie comprend différents maillons :
Système de stockage d’énergie : cela englobe les batteries, les PCS, les BMS, les EMS et d’autres composants. Les principaux acteurs dans ce domaine comprennent CATL, EVE Lithium Energy, Sunshine Power, Nandu Power, Kesta, Kehua Data, BYD, Sunshine Power, Jinlang Technology et d'autres qui ont une présence significative à l'étranger.
Ingénierie EPC, détection connectée au réseau, ainsi que post-exploitation et maintenance : les entreprises notables de ce segment incluent South China Technology, Ates, Linyang Energy, Baoguan.
Le système matériel des batteries de stockage d’énergie s’articule principalement autour du lithium fer phosphate, et les batteries évoluent vers des capacités plus grandes.
Selon les exigences fixées par le ministère de l'Industrie et des Technologies de l'information, la densité énergétique des batteries de stockage d'énergie doit être ≥145Wh/kg et la densité énergétique des batteries doit être ≥110Wh/kg. La durée de vie doit être ≥ 5 000 fois et le taux de maintien de la capacité doit être ≥ 80 %. Le stockage électrochimique de l’énergie, en particulier la technologie de stockage d’énergie par batterie au lithium, subit un nouveau cycle de transformation. De nouvelles technologies et fonctionnalités telles que les grosses batteries, la haute tension et le refroidissement par eau/liquide émergent progressivement. De plus, les batteries sodium-ion pourraient bénéficier d’un avantage concurrentiel à l’avenir en raison de leur rentabilité.
Les fabricants chinois sont en tête des expéditions mondiales de cellules de batteries de stockage d'énergie, CATL étant le premier fournisseur mondial. On estime que les expéditions mondiales de batteries de stockage d'énergie en 2021 se sont élevées à 59,9 GWh, le Ningde Times représentant 16,7 GWh, soit 27,9 % du total. Paineng Technology a expédié 1,5 GWh, soit 2,6 %. Les expéditions devraient atteindre 114,9 GWh en 2022, soit une augmentation de 91,9 %, le Ningde Times représentant 45,0 GWh, soit 169,5 %. Selon les calculs, il est prévu que les expéditions mondiales de batteries de stockage d’énergie atteindront 122,5/219,6 GWh en 2022-2023, ce qui représente une augmentation de 101 %/79 %. Ningde Times devrait occuper 50/100 GWh des expéditions, reflétant une augmentation de 199 %/100 % et conservant une position de leader.
Dans le domaine de la technologie des onduleurs, la tendance s'oriente vers une architecture DC 1 500 V, remplaçant l'architecture traditionnelle 1 000 V, notamment dans les centrales électriques. En 2021, environ 49,4 % des installations photovoltaïques domestiques fonctionnaient au niveau de tension continue, tandis que le marché du 1 000 V représentait 50,6 %. Les systèmes photovoltaïques distribués utilisent encore principalement le niveau de tension de 1 000 V. Par exemple, tous les systèmes résidentiels utilisent le niveau 1 000 V, tandis que 80 % des systèmes industriels et commerciaux utilisent le niveau 1 000 V.
Le système de stockage d’énergie 1 500 V présente des avantages significatifs. Le produit principal du système 1 500 V est le PCS de stockage d’énergie 1 500 V. Par rapport aux systèmes précédents, le système de stockage d'énergie 1 500 V offre une augmentation de plus de 35 % de la densité énergétique et de la densité de puissance, une réduction de plus de 5 % du coût du système et une augmentation de plus de 0,3 % de l'efficacité du système. Avec un conteneur de 40 pieds et une batterie de 280 Ah, la capacité maximale installée pour une batterie de 1 000 V est de 3,3 MWh, tandis que le système de 1 500 V peut atteindre 4,5 MWh. Outre la réduction des coûts associés aux PCS, aux batteries et aux accessoires auxiliaires, les coûts de main-d'œuvre, de fondation et de terrain diminuent également de manière significative. Des projets récents à grande échelle ont vu le taux de pénétration du 1 500 V dépasser les deux tiers. Les fabricants représentatifs dans ce domaine incluent Sunshine, Shangneng et Kehua, Shangneng Electric sécurisant un projet de stockage d'énergie de 500 MW dans le Shandong utilisant 1 500 V PCS.
L'application de la technologie des onduleurs évolue constamment et les PCS de groupe sont de plus en plus mis en œuvre à grande échelle. Group PCS répond aux limites des systèmes PCS centralisés et permet des applications à grande échelle. Les systèmes actuels de stockage d’énergie par batterie utilisent principalement des PCS centralisés, ce qui peut entraîner des déséquilibres entre les groupes de batteries et une sous-utilisation potentielle de certaines batteries. La chaîne de groupe PCS permet une gestion au niveau du cluster, améliore la durée de vie du système, améliore la capacité de décharge tout au long du cycle de vie et présente une tendance croissante dans les applications à grande échelle. Le projet Huaneng Huangtai 100 MW/200 MWH est la première centrale électrique de stockage d'énergie à grande échelle en Chine à adopter une série d'architecture PCS. De même, le projet 3 MW/6 MWH au Texas, Shandong, utilise également cette architecture système.
Guodian Investment Oil City Daqing a mis en œuvre une plate-forme expérimentale de stockage optique de 200 MW. Shangneng Electric a fourni divers modèles d'onduleurs, notamment des onduleurs de chaîne de groupe de 230 kW, des dizaines d'onduleurs de chaîne de groupe de 225 kW et 175 kW, des machines tout-en-un centralisées de 3,125 MW et des machines tout-en-un distribuées de 3,15 MW. L'onduleur de chaîne de groupe de 250 kW, en particulier, a révolutionné l'approche d'installation décentralisée traditionnelle. Avec une plate-forme intégrée de 1 MW et un modèle de gestion centralisée de l'exploitation et de la maintenance, il a considérablement réduit les besoins en temps et en main-d'œuvre tout en améliorant l'efficacité opérationnelle.
En intégrant la technologie de l’information numérique aux technologies photovoltaïques et de stockage d’énergie, un nouveau concept de conception formatrice, intelligente et modulaire des systèmes de stockage d’énergie a émergé. Cette approche permet une gestion affinée au niveau du module de batterie, entraînant une décharge accrue, une configuration de batterie réduite de 13 %, une durée de vie de la batterie améliorée de 50 %, un meilleur investissement avec une réduction de 30 % de la configuration initiale, un fonctionnement et une maintenance minimalistes (réduction des coûts de transport et de maintenance de 50 millions de yuans sur 25 ans), une sécurité et une stabilité accrues (atteignant un taux de fiabilité de 99 % à 99 %) et une réduction globale de plus de 20 % du coût actualisé de stockage (LCOS). Cette conception facilite également la transition de la parité photovoltaïque à la parité du stockage d’énergie.
L’un des inconvénients est que le coût actuel du PCS est relativement élevé, mais il existe une marge considérable de réduction des prix. Les fabricants représentatifs dans ce domaine incluent Huawei, Shangneng et Shenghong.
En termes de structure topologique électrique, les plans communs à haute tension offrent des avantages significatifs pour les systèmes de stockage d'énergie de grande capacité.
À mesure que la capacité des systèmes intégrés de stockage d’énergie augmente, le schéma traditionnel d’augmentation de tension en série est confronté à plusieurs défis. Premièrement, les grandes capacités nécessitent un nombre élevé de batteries, ce qui augmente les risques pour la sécurité. Deuxièmement, à mesure que le nombre de cycles de batterie augmente, la cohérence des performances entre les cellules individuelles diminue progressivement. Ces facteurs limitent collectivement la capacité du système sur une seule machine. De plus, à mesure que les équipements parallèles augmentent, les communications secondaires et le contrôle de coordination deviennent plus complexes.
Les avantages des plans communs à haute tension pour les systèmes de grande capacité résident dans la combinaison parallèle de plusieurs unités de stockage d'énergie. Chaque unité de stockage d'énergie produit des dizaines à des centaines de volts, offrant une large plage de tension pour un empilement discret de batteries. Cela réduit le volume de la pile de batteries et le nombre de batteries nécessaires, augmentant ainsi considérablement la capacité du système tout en améliorant la sécurité.
Actuellement, les entreprises nationales disposant d'une technologie à haute tension comprennent Guodian Nanrui, Jinpan Technology, Zhiguang Electric, Sifang Co., Ltd. et New Scenery. Ces sociétés ont publié et reçu des commandes d'une valeur de 135 millions de yuans.
Ces dernières années, de fréquents incendies se sont produits dans les centrales électriques de stockage d'énergie, soulignant l'importance du contrôle de la température, de la gestion de la chaleur et de la protection incendie dans les systèmes de stockage d'énergie. Des politiques industrielles ont été mises en œuvre pour répondre à ces préoccupations, conduisant au développement accéléré de systèmes de stockage d’énergie et de protection contre les incendies. Le lithium métallique, présent dans les batteries lithium-ion, présente une réactivité élevée et a soulevé des problèmes de sécurité concernant l'utilisation de batteries au lithium dans le stockage d'énergie. Des statistiques incomplètes montrent que plus de 17 incidents de stockage d'énergie se sont produits dans le monde en 2022. Le pays a introduit des politiques liées au stockage d'énergie et à la sécurité incendie depuis 2021, soulignant l'importance de la protection incendie dans le cadre des nouvelles normes.
Dans le domaine de l’intégration des systèmes de stockage d’énergie, différents modes coexistent et de nombreux acteurs sont impliqués dans l’intégration des systèmes. Il existe actuellement trois modes principaux :
Disposition de l'ensemble de la chaîne industrielle : les entreprises impliquées dans la production de batteries, de PCS, de BMS et d'EMS, telles que BYD, représentent ce mode au niveau national.
Intégration professionnelle : ce mode implique des intégrateurs qui achètent des composants en externe et se spécialisent dans l'intégration de systèmes. Il a moins d'applications au niveau national mais est représenté par des sociétés étrangères comme DOOSAN et IHI.
Transformation de fournisseurs d’équipements en intégrateurs de systèmes : ce mode est largement appliqué au niveau national. Les entreprises qui se concentraient auparavant sur des produits spécifiques, tels que les fabricants d'onduleurs photovoltaïques comme Jinlang Technology, Gudewei et Deye Technology, les fabricants de stockage d'énergie par batterie d'alimentation comme Energy, Penghui Energy et les fabricants de PCS/BMS/EMS tels que Jinpan Technology, Cosmald, Ke Shida, Kesta, KOCS, China Data, Baoguang Co., Ltd., Kelu Electronics, se sont transformés en intégrateurs de systèmes. Sur le marché américain, les principaux fabricants intégrés opèrent dans les trois modèles.
Batteries sodium-ion : le processus commercial des batteries sodium-ion s’accélère. Les batteries au sodium offrent de meilleures performances que les batteries au lithium à un prix plus rentable en raison de l'abondance des ressources en sodium. Les batteries au sodium présentent des performances de charge rapides (atteignant 80 % de puissance en 15 minutes à température ambiante), de bonnes performances dans des conditions de basse température, une durée de vie de 4 000 à 5 000 fois dans des conditions de température normales et une densité énergétique comparable à celle des batteries fer-lithium. Alors que les ressources mondiales prouvées de lithium s'élevaient en 2022 à environ 89 millions de tonnes, dont plus de la moitié réparties en Amérique du Sud, la Chine en possède 5,1 millions de tonnes, ce qui ne représente que 6 % de la proportion mondiale. De plus, 65 % des matières premières du lithium nécessitent des importations. En revanche, les ressources en sodium sont abondantes et largement réparties dans le monde, avec une eau de mer riche en chlorure de sodium.
Batteries à flux : Les batteries à flux liquide, où les électrolytes positifs et négatifs sont séparés, offrent d'excellentes performances. Les batteries fer-chrome et les batteries à flux complet sont deux orientations commerciales majeures dans ce domaine.
Stockage d'énergie thermique légère : La production d'énergie thermique légère possède un avantage naturel en tant que méthode de stockage d'énergie, en particulier pour l'ajustement des pics et la régulation de fréquence.
Stockage d'énergie par gravité : le stockage d'énergie par gravité est une méthode de stockage d'énergie mécanique qui utilise l'énergie potentielle d'une différence de hauteur pour faciliter les processus de charge et de décharge.
Stockage d'air comprimé : le stockage d'énergie par air comprimé consiste à comprimer l'air pendant les périodes de faible demande d'énergie et à le stocker dans des récipients à haute pression, tels que des mines abandonnées, des réservoirs de stockage de gaz, des grottes, des puits de pétrole et de gaz expirés ou des puits de gaz nouvellement construits. Par rapport au stockage de l’air dans des récipients sous pression comme des canettes en acier, l’utilisation d’espaces souterrains tels que des cavernes de sel pour construire des centrales électriques de grande capacité réduit considérablement les coûts des matières premières et des terrains. Les systèmes de stockage d'air comprimé peuvent être classés en systèmes traditionnels (nécessitant un réapprovisionnement), en systèmes avec dispositifs de stockage de chaleur et en systèmes de stockage d'énergie comprimée liquide/gaz, basés sur le fluide de travail, le fluide de stockage et la source thermique.
Stockage d’énergie par volant : Le stockage d’énergie par volant est une nouvelle technologie qui en est encore aux premiers stades de commercialisation. Il utilise un volant d’inertie rotatif pour stocker et libérer de l’énergie.
