Ինչ է 2023 թվականին արևային էներգիայի պահպանման արդյունաբերության շղթան ？

Ներքին լայնածավալ շուկան արագ զարգացում է ապրել, քանի որ էներգիայի պահեստավորման մի քանի ապրանքանիշեր մեծացնում են իրենց առաքումները՝ օգտագործելով ներքին կապուղու ռեսուրսները: 2021 թվականին չինական էներգիայի պահեստավորման առաքումները գլխավորում էր CATL-ը: Էներգիայի պահեստավորման PCS առաքումները նույնպես արագորեն աճել են:

Ավելին, ավելի ու ավելի շատ նոր տեխնոլոգիաներ են ի հայտ եկել, որոնք նպաստում են էներգիայի պահպանման արդյունաբերության կայուն զարգացմանը: Բարձր լարման էներգիան զգալի առավելություններ է տալիս մեծ հզորության սցենարներում: Հրդեհաշիջման էլեկտրակայանները հաճախակի են բախվել հրդեհների, ինչը հանգեցնում է քաղաքականության մեջ էներգիայի պահպանման անվտանգության շեշտադրմանը: Հեղուկ սառեցման և ամբողջական ֆտոր-կետոնային լուծույթները ուշադրություն են գրավել: Էլեկտրաքիմիական էներգիայի պահպանման նոր տեխնոլոգիաները, ինչպիսիք են նատրիումի իոնային մարտկոցների պահեստավորումը, հեղուկ հոսքի մարտկոցների էներգիայի պահպանումը և ջրածնի պահեստավորումը, արագորեն արդյունաբերականացել են: Ֆիզիկական էներգիայի պահպանման նոր տեխնոլոգիաները, ինչպիսիք են լույսի և ջերմության պահպանումը, գրավիտացիոն էներգիայի պահպանումը, սեղմված օդի պահեստավորումը և թռչող անիվի էներգիայի պահպանումը, աստիճանաբար իրականացվում են ցուցադրական նախագծերի միջոցով:

Էներգիայի պահպանման արդյունաբերության ցանց

Էներգիայի պահպանման արդյունաբերության շղթան ներառում է տարբեր օղակներ.

Էներգիայի պահպանման համակարգ. Սա ներառում է մարտկոցներ, PCS, BMS, EMS և այլ բաղադրիչներ: Այս ոլորտում հիմնական խաղացողները ներառում են CATL, EVE Lithium Energy, Sunshine Power, Nandu Power, Kesta, Kehua Data, BYD, Sunshine Power, Jinlang Technology և այլք, որոնք զգալի ներկայություն ունեն արտասահմանում:

Ինժեներական EPC, ցանցին միացված հայտնաբերում և հետշահագործման և սպասարկում. Այս հատվածի նշանավոր ընկերությունները ներառում են South China Technology, Ates, Linyang Energy, Baoguan:

Էներգիայի պահպանման մարտկոցներ

Էներգախնայողության մարտկոցների նյութական համակարգը հիմնականում պտտվում է լիթիումի երկաթի ֆոսֆատի շուրջ, և մարտկոցները զարգանում են դեպի ավելի մեծ հզորություններ:

Արդյունաբերության և տեղեկատվական տեխնոլոգիաների նախարարության կողմից սահմանված պահանջների համաձայն՝ էներգապահովիչ մարտկոցների էներգիայի խտությունը պետք է լինի ≥145Վտժ/կգ, իսկ մարտկոցների փաթեթների էներգիայի խտությունը՝ ≥110Վտժ/կգ։ Ցիկլի կյանքը պետք է լինի ≥5000 անգամ, իսկ հզորության պահպանման մակարդակը պետք է լինի ≥80%: Էլեկտրաքիմիական էներգիայի պահեստավորումը, հատկապես լիթիումային մարտկոցների էներգիայի պահպանման տեխնոլոգիան, ենթարկվում է փոխակերպման նոր ցիկլին: Աստիճանաբար ի հայտ են գալիս նոր տեխնոլոգիաներ և առանձնահատկություններ, ինչպիսիք են մեծ մարտկոցները, բարձր լարումը և ջրի սառեցումը/հեղուկ հովացումը: Բացի այդ, նատրիում-իոնային մարտկոցները կարող են ապագայում մրցակցային առավելություն ստանալ՝ իրենց ծախսարդյունավետության շնորհիվ:

Չինացի արտադրողները գլխավորում են էներգիայի պահպանման մարտկոցների գլոբալ առաքումները, ընդ որում CATL-ը աշխարհի առաջատար մատակարարն է: Ենթադրվում է, որ 2021 թվականին էներգիայի պահպանման մարտկոցների համաշխարհային առաքումները կազմել են 59,9 ԳՎտժ, ընդ որում Ningde Times-ը կազմում է 16,7 ԳՎտժ կամ ընդհանուրի 27,9%-ը։ Paineng Technology-ն առաքվել է 1,5 ԳՎտ/ժամ, ինչը կազմում է 2,6%: Ակնկալվում է, որ 2022 թվականին առաքումները կհասնեն 114,9 ԳՎտժ-ի, ինչը 91,9% աճ է, ընդ որում Ningde Times-ը կկազմի 45,0 ԳՎտժ կամ 169,5%: Ըստ հաշվարկների՝ կանխատեսվում է, որ 2022-2023 թվականներին էներգիայի պահպանման մարտկոցների գլոբալ առաքումները կհասնեն 122,5/219,6 ԳՎտժ-ի՝ 101%/79% աճ: Ակնկալվում է, որ Ningde Times-ը կզբաղեցնի բեռնափոխադրումների 50/100 ԳՎտժ-ը՝ արտացոլելով 199%/100% աճ և պահպանելով առաջատար դիրքը:

Արևային ինվերտորային տեխնոլոգիա

Inverter տեխնոլոգիայի ոլորտում միտումը շարժվում է դեպի DC 1500V ճարտարապետություն՝ փոխարինելով ավանդական 1000V ճարտարապետությունը, հատկապես էլեկտրակայաններում: 2021 թվականին կենցաղային ֆոտովոլտային կայանքների մոտավորապես 49.4%-ը գործել է հաստատուն լարման մակարդակով, մինչդեռ 1000 Վ լարման շուկան կազմել է 50.6%: Բաշխված ֆոտովոլտային համակարգերը դեռ հիմնականում օգտագործում են 1000 Վ լարման մակարդակը: Օրինակ, բոլոր բնակելի համակարգերն օգտագործում են 1000 Վ մակարդակի համակարգը, մինչդեռ արդյունաբերական և առևտրային համակարգերի 80%-ն օգտագործում է 1000 Վ մակարդակ:

1500V էներգիայի պահպանման համակարգը զգալի առավելություններ ունի: 1500V համակարգի հիմնական արտադրանքը 1500V էներգիայի պահեստավորման ԱՀ-ն է: Նախորդ համակարգերի համեմատ՝ 1500 Վ էներգիայի կուտակման համակարգը առաջարկում է էներգիայի խտության և հզորության խտության 35%+ աճ, համակարգի արժեքի 5%+ իջեցում և համակարգի արդյունավետության 0.3%+ աճ։ 40 ֆուտանոց կոնտեյներով և 280AH մարտկոցով, 1000V մարտկոցի առավելագույն տեղադրված հզորությունը 3,3 ՄՎտժ է, մինչդեռ 1500 Վ համակարգը կարող է հասնել 4,5 ՄՎտժ: Բացի PCS-ի, մարտկոցների և օժանդակ պարագաների հետ կապված ծախսերի կրճատումից, զգալիորեն նվազում են նաև աշխատուժի, հիմքի և հողի ծախսերը: Վերջին լայնածավալ նախագծերը տեսել են, որ 1500V ներթափանցման արագությունը գերազանցել է երկու երրորդը: Այս ոլորտում ներկայացուցչական արտադրողները ներառում են Sunshine, Shangneng և Kehua-ն, որոնցից Shangneng Electric-ը ապահովում է 500 ՄՎտ մակարդակով էներգիայի պահպանման նախագիծ Շանդունում՝ օգտագործելով 1500 Վ ԱՀ:

Inverter տեխնոլոգիայի կիրառումը մշտապես զարգանում է, և խմբային PCS-ն ավելի ու ավելի է ներդրվում լայնամասշտաբ: Group PCS-ն անդրադառնում է կենտրոնացված PCS համակարգերի սահմանափակումներին և հնարավորություն է տալիս լայնածավալ ծրագրեր կիրառել: Ներկայիս մարտկոցի էներգիայի պահպանման համակարգերը հիմնականում օգտագործում են կենտրոնացված PCS, ինչը կարող է հանգեցնել մարտկոցների կլաստերների միջև անհավասարակշռության և որոշ մարտկոցների թերօգտագործման: Խմբային լարային PCS-ը թույլ է տալիս կլաստերի մակարդակով կառավարել, մեծացնում է համակարգի կյանքի տևողությունը, բարելավում է լիցքաթափման հզորությունը ողջ կյանքի ցիկլի ընթացքում և աճող միտում է ցուցաբերում լայնածավալ ծրագրերում: Huaneng Huangtai 100MW/200MWH նախագիծը Չինաստանում առաջին լայնածավալ էներգիայի պահեստավորման էլեկտրակայանն է, որն ընդունել է PCS ճարտարապետության մի շարք: Նմանապես, 3MW/6MWH նախագիծը Տեխասում, Shandong, նույնպես օգտագործում է այս համակարգի ճարտարապետությունը:

Guodian Investment Oil City Daqing-ն իրականացրել է 200 ՄՎտ հզորությամբ օպտիկական պահեստավորման փորձարարական հարթակ: Shangneng Electric-ը տրամադրել է տարբեր մոդելային ինվերտորներ, այդ թվում՝ 230 կՎտ հզորությամբ խմբային լարային ինվերտորներ, տասնյակ 225 կՎտ և 175 կՎտ հզորությամբ խմբային լարային ինվերտորներ, 3,125 ՄՎտ կենտրոնացված բոլորը մեկում մեքենաներ և 3,15 ՄՎտ բաշխված բոլորը մեկում մեքենաներ: Հատկապես 250 կՎտ հզորությամբ խմբային լարային ինվերտորը հեղափոխեց ավանդական ապակենտրոնացված տեղադրման մոտեցումը: 1 ՄՎտ հզորությամբ ինտեգրված հարթակով և շահագործման և սպասարկման կենտրոնացված կառավարման մոդելով այն զգալիորեն նվազեցրեց ժամանակի և աշխատուժի պահանջները՝ միաժամանակ բարելավելով գործառնական արդյունավետությունը:

Ինտեգրելով թվային տեղեկատվական տեխնոլոգիաները ֆոտոգալվանային և էներգիայի պահպանման տեխնոլոգիաների հետ՝ առաջացել է էներգիայի պահպանման համակարգերի ձևավորման, խելացի և մոդուլային ձևավորման նոր հայեցակարգ: Այս մոտեցումը թույլ է տալիս կատարելագործված կառավարում մարտկոցի մոդուլի մակարդակով, ինչը հանգեցնում է լիցքաթափման ավելացման, մարտկոցի կոնֆիգուրացիայի կրճատմանը 13%-ով, մարտկոցի աշխատաժամանակի բարելավմանը 50%-ով, ավելի լավ ներդրումը՝ սկզբնական կազմաձևի 30%-ով կրճատմամբ, մինիմալիստական շահագործմամբ և սպասարկումով (փոխադրման և սպասարկման ծախսերի կրճատում 25 տարվա ընթացքում 50 մլն յուանով), անվտանգության և կայունության բարձրացում (9%-ով ավելի բարձր կայունություն և 9% ավելի կրճատում): քան 20% պահեստավորման մակարդակի արժեքի (LCOS): Այս դիզայնը նաև օգնում է ֆոտոգալվանային հավասարությունից էներգիայի պահպանման հավասարության անցմանը:

Թերություններից մեկն այն է, որ PCS-ի ներկայիս արժեքը համեմատաբար բարձր է, բայց գների իջեցման համար բավական տեղ կա: Այս ոլորտում ներկայացուցչական արտադրողները ներառում են Huawei, Shangneng և Shenghong:

Էլեկտրական տոպոլոգիայի կառուցվածքը

Էլեկտրական տոպոլոգիական կառուցվածքի առումով բարձր լարման միացությունների հատակագծերը զգալի առավելություններ են տալիս մեծ հզորությամբ էներգիայի պահեստավորման համակարգերի համար:

Քանի որ էներգիայի կուտակման ինտեգրված համակարգերի հզորությունը մեծանում է, ավանդական սերիայի աճող լարման սխեման բախվում է մի քանի մարտահրավերների: Նախ, մեծ հզորությունները պահանջում են մեծ քանակությամբ մարտկոցներ, ինչը մեծացնում է անվտանգության ռիսկերը: Երկրորդ, քանի որ մարտկոցի ցիկլերի քանակն ավելանում է, առանձին բջիջների միջև կատարողականի հետևողականությունը աստիճանաբար նվազում է: Այս գործոնները միասին սահմանափակում են համակարգի մեկ մեքենայի հզորությունը: Բացի այդ, քանի որ զուգահեռ սարքավորումները մեծանում են, երկրորդային հաղորդակցությունը և համակարգման հսկողությունը դառնում են ավելի բարդ:

Մեծ հզորության համակարգերի համար բարձր լարման միացությունների պլանների առավելությունները կայանում են էներգիայի կուտակման բազմաթիվ միավորների դրանց զուգահեռ համակցության մեջ: Էներգախնայողության յուրաքանչյուր միավոր թողարկում է տասնյակից հարյուրավոր վոլտ՝ ապահովելով լարման լայն տիրույթ մարտկոցների դիսկրետ կուտակման համար: Սա նվազեցնում է մարտկոցների կույտի ծավալը և պահանջվող մարտկոցների քանակը՝ զգալիորեն մեծացնելով համակարգի հզորությունը՝ միաժամանակ բարելավելով անվտանգությունը:

Ներկայում բարձր լարման տեխնոլոգիա ունեցող հայրենական ընկերությունները ներառում են Guodian Nanrui, Jinpan Technology, Zhiguang Electric, Sifang Co., Ltd. և New Scenery: Այս ընկերությունները հրապարակել և ստացել են 135 մլն յուանի պատվերներ։

Էներգիայի պահեստավորում

Վերջին տարիներին էներգիայի պահեստավորման էլեկտրակայաններում հաճախակի հրդեհներ են տեղի ունեցել, ինչը ընդգծում է էներգիայի պահպանման համակարգերում ջերմաստիճանի վերահսկման, ջերմության կառավարման և հրդեհային պաշտպանության կարևորությունը: Այս մտահոգությունները լուծելու համար իրականացվել են արդյունաբերական քաղաքականություններ՝ հանգեցնելով էներգիայի պահպանման և հրդեհային պաշտպանության համակարգերի արագացված զարգացմանը: Մետաղական լիթիումը, որը առկա է լիթիում-իոնային մարտկոցներում, ցուցադրում է բարձր ռեակտիվություն և բարձրացրել է էներգիայի պահպանման մեջ լիթիումային մարտկոցների օգտագործման անվտանգության մտահոգությունները: Թերի վիճակագրությունը ցույց է տալիս, որ 2022 թվականին ամբողջ աշխարհում տեղի է ունեցել էներգիայի պահպանման ավելի քան 17 միջադեպ: 2021 թվականից երկիրը ներդրել է էներգիայի պահպանման և հրդեհային անվտանգության հետ կապված քաղաքականություն՝ ընդգծելով հրդեհային պաշտպանության կարևորությունը նոր չափանիշների ներքո:

Էներգիայի պահպանման համակարգի ինտեգրում

Էներգիայի պահպանման համակարգերի ինտեգրման ոլորտում տարբեր ռեժիմներ գոյակցում են, և կան բազմաթիվ խաղացողներ, որոնք ներգրավված են համակարգի ինտեգրման մեջ: Ներկայումս կան երեք հիմնական ռեժիմներ.

Ողջ արդյունաբերության շղթայի դասավորությունը. մարտկոցների, PCS, BMS, EMS արտադրության մեջ ներգրավված ընկերությունները, ինչպիսիք են BYD-ը, ներկայացնում են այս ռեժիմը երկրի ներսում:

Պրոֆեսիոնալ ինտեգրում. այս ռեժիմը ներառում է ինտեգրատորներ, որոնք բաղադրիչներ են գնում արտաքինից և մասնագիտանում են համակարգի ինտեգրման մեջ: Այն ավելի քիչ կիրառումներ ունի երկրի ներսում, սակայն ներկայացված է օտարերկրյա ընկերություններով, ինչպիսիք են DOOSAN-ը և IHI-ն:

Սարքավորումների մատակարարներից համակարգային ինտեգրատորների փոխակերպում. այս ռեժիմը լայնորեն կիրառվում է երկրի ներսում: Ընկերությունները, որոնք նախկինում կենտրոնացած էին հատուկ արտադրանքների վրա, ինչպիսիք են ֆոտոգալվանային ինվերտեր արտադրողները, ինչպիսիք են Jinlang Technology, Gudewei և Deye Technology, էներգիայի մարտկոցների էներգիայի պահպանման արտադրողները, ինչպիսիք են Energy, Penghui Energy, և PCS/BMS/EMS արտադրողները, ինչպիսիք են Jinpan Technology, Cosmald, Ke Shida, Kesta, KOCS, China Data, Baoguang, Ltd. ԱՄՆ-ի շուկայում կարելի է գտնել հիմնական ինտեգրված արտադրողներ, որոնք աշխատում են բոլոր երեք մոդելներով:

Էներգիայի պահպանման նոր տեխնոլոգիաներ

Նատրիումիոնային մարտկոցներ. նատրիումիոնային մարտկոցների բիզնես գործընթացը արագանում է: Նատրիումի մարտկոցներն առաջարկում են ավելի լավ գործունակություն, քան լիթիումային մարտկոցները՝ ավելի ծախսարդյունավետ գնով՝ նատրիումի ռեսուրսների առատության պատճառով: Նատրիումի մարտկոցներն ունեն արագ լիցքավորման արդյունավետություն (80% հզորություն 15 րոպեում սենյակային ջերմաստիճանում), լավ արդյունավետություն ցածր ջերմաստիճանի պայմաններում, 4000-5000 անգամ ցիկլի կյանք նորմալ ջերմաստիճանի պայմաններում և էներգիայի խտություն, որը համեմատելի է երկաթ-լիթիումի մարտկոցների հետ: Մինչդեռ աշխարհի ապացուցված լիթիումի պաշարները 2022 թվականին կազմել են մոտ 89 միլիոն տոննա, որոնց կեսից ավելին բաշխված է Հարավային Ամերիկայում, Չինաստանն ունի 5,1 միլիոն տոննա, որը ներկայացնում է համաշխարհային համամասնության միայն 6%-ը: Ավելին, լիթիումի հումքի 65%-ը պահանջում է ներմուծում։ Ի հակադրություն, նատրիումի պաշարներն առատ են և լայնորեն տարածված են ամբողջ աշխարհում՝ նատրիումի քլորիդով հարուստ ծովային ջրով:

Հոսքի մարտկոցներ. Հեղուկ հոսքի մարտկոցները, որտեղ դրական և բացասական էլեկտրոլիտներն առանձնացված են, ապահովում են գերազանց կատարում: Երկաթե-քրոմային և լայնածավալ հոսքային մարտկոցները այս ոլորտում երկու հիմնական առևտրային ուղղություններ են:

Թեթև ջերմային էներգիայի պահպանում. Թեթև ջերմային էներգիայի արտադրությունը բնական առավելություն ունի որպես էներգիայի պահպանման մեթոդ, հատկապես գագաթնակետին կարգավորելու և հաճախականության կարգավորման համար:

Ձգողական էներգիայի կուտակում. Ձգողական էներգիայի կուտակումը էներգիայի մեխանիկական պահպանման մեթոդ է, որն օգտագործում է բարձրության տարբերության պոտենցիալ էներգիան՝ հեշտացնելու լիցքավորման և լիցքաթափման գործընթացները:

Սեղմված օդի պահեստավորում. սեղմված օդի էներգիայի պահեստավորումը ներառում է օդի սեղմումը ցածր էներգիայի պահանջարկի ժամանակաշրջաններում և այն բարձր ճնշման նավերում, ինչպիսիք են լքված հանքերը, գազի պահեստավորման տանկերը, քարանձավները, ժամկետանց նավթի և գազի հորերը կամ նոր կառուցված գազի հորերը: Համեմատած պողպատե տարաների նման ճնշման անոթներում օդը պահելու հետ, ստորգետնյա տարածքների օգտագործումը, ինչպիսիք են աղի քարանձավները, բարձր հզորությամբ էլեկտրակայաններ կառուցելու համար զգալիորեն նվազեցնում են հումքի և հողի ծախսերը: Սեղմված օդի պահեստավորման համակարգերը կարելի է դասակարգել որպես ավանդական համակարգեր (համալրում պահանջող), ջերմային պահեստավորման սարքերով և հեղուկ/գազի սեղմված էներգիայի պահեստավորման համակարգեր՝ հիմնված աշխատանքային միջավայրի, պահպանման միջավայրի և ջերմային աղբյուրի վրա:

Flywheel էներգիայի պահեստավորում. Flywheel էներգիայի պահեստավորումը նոր տեխնոլոգիա է, որը դեռ գտնվում է առևտրայնացման վաղ փուլերում: Այն օգտագործում է պտտվող թռչող անիվ՝ էներգիա պահելու և ազատելու համար: