Visualizações: 0 Autor: Editor do site Horário de publicação: 18/07/2023 Origem: Site
O mercado doméstico de grande escala tem experimentado um rápido desenvolvimento, com várias marcas de armazenamento de energia aumentando os seus envios, aproveitando os recursos do canal doméstico. Em 2021, as remessas chinesas de armazenamento de energia foram lideradas pela CATL. As remessas de PCS para armazenamento de energia também cresceram rapidamente.
Além disso, têm surgido cada vez mais novas tecnologias, contribuindo para o desenvolvimento sustentável da indústria de armazenamento de energia. A energia de alta tensão oferece vantagens significativas em cenários de grande capacidade. As centrais eléctricas de armazenamento de energia têm enfrentado incêndios frequentes, levando a uma ênfase na segurança do armazenamento de energia nas políticas. O resfriamento líquido e as soluções integrais de flúor-cetona chamaram a atenção. Novas tecnologias de armazenamento de energia eletroquímica, como armazenamento de bateria de íons de sódio, armazenamento de energia de bateria de fluxo líquido e armazenamento de hidrogênio, industrializaram-se rapidamente. Novas tecnologias de armazenamento físico de energia, como armazenamento de luz e calor, armazenamento de energia por gravidade, armazenamento de ar comprimido e armazenamento de energia em volante, estão sendo gradualmente implementadas por meio de projetos de demonstração.
A cadeia da indústria de armazenamento de energia inclui vários elos:
Sistema de armazenamento de energia: Abrange baterias, PCS, BMS, EMS e outros componentes. Os principais participantes nesta área incluem CATL, EVE Lithium Energy, Sunshine Power, Nandu Power, Kesta, Kehua Data, BYD, Sunshine Power, Jinlang Technology e outros que têm uma presença significativa no exterior.
EPC de engenharia, detecção conectada à rede e pós-operação e manutenção: empresas notáveis neste segmento incluem South China Technology, Ates, Linyang Energy, Baoguan
O sistema de material da bateria de armazenamento de energia gira principalmente em torno do fosfato de ferro-lítio, e as baterias estão evoluindo para capacidades maiores.
De acordo com os requisitos estabelecidos pelo Ministério da Indústria e Tecnologia da Informação, a densidade energética das baterias de armazenamento de energia deve ser ≥145Wh/kg, e a densidade energética das baterias deve ser ≥110Wh/kg. O ciclo de vida deve ser ≥5.000 vezes e a taxa de manutenção da capacidade deve ser ≥80%. O armazenamento de energia eletroquímica, especialmente a tecnologia de armazenamento de energia em baterias de lítio, está passando por um novo ciclo de transformação. Novas tecnologias e recursos, como baterias grandes, alta tensão e resfriamento a água/resfriamento a líquido, estão surgindo gradualmente. Além disso, as baterias de íons de sódio podem ganhar uma vantagem competitiva no futuro devido à sua relação custo-benefício.
Os fabricantes chineses lideram as remessas globais de células de bateria para armazenamento de energia, sendo a CATL o principal fornecedor mundial. Estima-se que as remessas globais de baterias de armazenamento de energia em 2021 totalizaram 59,9 GWh, com o Ningde Times respondendo por 16,7 GWh, ou 27,9% do total. A Paineng Technology vendeu 1,5 GWh, respondendo por 2,6%. Espera-se que as remessas atinjam 114,9 GWh em 2022, um aumento de 91,9%, com o Ningde Times respondendo por 45,0 GWh, ou 169,5%. De acordo com os cálculos, prevê-se que as remessas globais de baterias de armazenamento de energia atingirão 122,5/219,6 GWh em 2022-2023, representando um aumento de 101%/79%. Espera-se que o Ningde Times ocupe 50/100 GWh das remessas, refletindo um aumento de 199%/100% e mantendo uma posição de liderança.
No âmbito da tecnologia de inversores, a tendência é avançar para a arquitetura DC 1500V, substituindo a arquitetura tradicional de 1000V, especialmente em centrais elétricas. Em 2021, aproximadamente 49,4% das instalações fotovoltaicas domésticas operavam em nível de tensão DC, enquanto o mercado de 1000V representava 50,6%. Os sistemas fotovoltaicos distribuídos ainda utilizam predominantemente o nível de tensão de 1000V. Por exemplo, todos os sistemas residenciais utilizam o sistema de nível 1000V, enquanto 80% dos sistemas industriais e comerciais utilizam o nível 1000V.
O sistema de armazenamento de energia de 1500V apresenta vantagens significativas. O principal produto do sistema de 1500V é o PCS de armazenamento de energia de 1500V. Em comparação com sistemas anteriores, o sistema de armazenamento de energia de 1500 V oferece um aumento de 35%+ na densidade de energia e na densidade de potência, uma redução de 5%+ no custo do sistema e um aumento de 0,3%+ na eficiência do sistema. Com um contêiner de 40 pés e uma bateria de 280AH, a capacidade máxima instalada para uma bateria de 1000V é de 3,3MWh, enquanto o sistema de 1500V pode atingir 4,5MWh. Além de reduzir os custos associados a PCS, baterias e acessórios auxiliares, os custos de mão de obra, fundação e terreno também diminuem significativamente. Projetos recentes de grande escala viram a taxa de penetração de 1500V ultrapassar dois terços. Os fabricantes representativos nesta área incluem Sunshine, Shangneng e Kehua, com a Shangneng Electric garantindo um projeto de armazenamento de energia de nível 500 MW em Shandong usando PCS de 1500V.
A aplicação da tecnologia de inversores está em constante evolução e o grupo PCS está sendo cada vez mais implementado em larga escala. O Group PCS aborda as limitações dos sistemas PCS centralizados e permite aplicações em larga escala. Os atuais sistemas de armazenamento de energia de baterias empregam principalmente PCS centralizados, o que pode levar a desequilíbrios entre conjuntos de baterias e potencial subutilização de algumas baterias. O PCS de cadeia de grupo permite o gerenciamento em nível de cluster, aumenta a vida útil do sistema, melhora a capacidade de descarga ao longo de todo o ciclo de vida e exibe uma tendência crescente em aplicações de grande escala. O projeto Huaneng Huangtai 100MW/200MWH é a primeira usina de armazenamento de energia em grande escala na China a adotar uma série de arquitetura PCS. Da mesma forma, o projeto 3MW/6MWH no Texas, Shandong, também utiliza esta arquitetura de sistema.
Guodian Investment Oil City Daqing implementou uma plataforma experimental de armazenamento óptico de 200 MW. A Shangneng Electric forneceu vários modelos de inversores, incluindo inversores de grupo de 230 kW, dezenas de inversores de grupo de 225 kW e 175 kW, máquinas multifuncionais centralizadas de 3,125 MW e máquinas multifuncionais distribuídas de 3,15 MW. O inversor de grupo de 250kW, em particular, revolucionou a abordagem tradicional de instalação descentralizada. Com uma plataforma integrada de 1 MW e um modelo centralizado de gerenciamento de operação e manutenção, reduziu significativamente os requisitos de tempo e mão de obra, ao mesmo tempo que melhorou a eficiência operacional.
Integrando a tecnologia da informação digital com tecnologias fotovoltaicas e de armazenamento de energia, surgiu um novo conceito de design formativo, inteligente e modular de sistemas de armazenamento de energia. Esta abordagem permite um gerenciamento refinado no nível do módulo da bateria, resultando em maior descarga, redução da configuração da bateria em 13%, maior vida útil da bateria em 50%, melhor investimento com uma redução de 30% na configuração inicial, operação e manutenção minimalistas (reduzindo os custos de transporte e manutenção em 50 milhões de yuans ao longo de 25 anos), maior segurança e estabilidade (alcançando uma taxa de confiabilidade de 99% a 99%) e uma redução geral de mais de 20% no custo nivelado de armazenamento (LCOS). Este projeto também auxilia na transição da paridade fotovoltaica para a paridade de armazenamento de energia.
Uma desvantagem é que o custo actual dos PCS é relativamente elevado, mas há ampla margem para redução de preços. Os fabricantes representativos neste campo incluem Huawei, Shangneng e Shenghong.
Em termos de estrutura topológica elétrica, os planos conjuntos de alta tensão oferecem vantagens significativas para sistemas de armazenamento de energia de grande capacidade.
À medida que a capacidade dos sistemas integrados de armazenamento de energia aumenta, o esquema tradicional de aumento de tensão em série enfrenta vários desafios. Em primeiro lugar, grandes capacidades requerem um elevado número de baterias, o que aumenta os riscos de segurança. Em segundo lugar, à medida que o número de ciclos da bateria aumenta, a consistência do desempenho entre as células individuais diminui gradualmente. Esses fatores limitam coletivamente a capacidade de uma única máquina do sistema. Além disso, à medida que o equipamento paralelo aumenta, a comunicação secundária e o controle de coordenação tornam-se mais complexos.
As vantagens dos planos conjuntos de alta tensão para sistemas de grande capacidade residem na combinação paralela de múltiplas unidades de armazenamento de energia. Cada unidade de armazenamento de energia produz dezenas a centenas de volts, fornecendo uma ampla faixa de tensão para empilhamento discreto de baterias. Isto reduz o volume da pilha de baterias e o número de baterias necessárias, aumentando significativamente a capacidade do sistema e melhorando a segurança.
Atualmente, as empresas nacionais com tecnologia de alto nível de tensão incluem Guodian Nanrui, Jinpan Technology, Zhiguang Electric, Sifang Co., Ltd. e New Scenery. Essas empresas publicaram e receberam pedidos no valor de 135 milhões de yuans.
Nos últimos anos, têm ocorrido incêndios frequentes em centrais eléctricas de armazenamento de energia, destacando a importância do controlo da temperatura, da gestão do calor e da protecção contra incêndios nos sistemas de armazenamento de energia. Políticas industriais foram implementadas para responder a estas preocupações, levando ao desenvolvimento acelerado de sistemas de armazenamento de energia e de proteção contra incêndios. O lítio metálico, presente em baterias de íon-lítio, apresenta alta reatividade e tem levantado preocupações de segurança para o uso de baterias de lítio no armazenamento de energia. Estatísticas incompletas mostram que ocorreram mais de 17 incidentes de armazenamento de energia em todo o mundo em 2022. O país introduziu políticas relacionadas com o armazenamento de energia e a segurança contra incêndios desde 2021, enfatizando a importância da protecção contra incêndios ao abrigo de novas normas.
No campo da integração de sistemas de armazenamento de energia, vários modos coexistem e há muitos atores envolvidos na integração de sistemas. Existem três modos principais atualmente:
Layout de toda a cadeia da indústria: Empresas envolvidas na produção de baterias, PCS, BMS, EMS, como a BYD, representam esse modo no mercado interno.
Integração profissional: Esta modalidade envolve integradores que adquirem componentes externamente e se especializam em integração de sistemas. Tem menos aplicações no mercado interno, mas é representado por empresas estrangeiras como DOOSAN e IHI.
Transformação de fornecedores de equipamentos em integradores de sistemas: Esta modalidade é amplamente aplicada no mercado interno. Empresas que anteriormente se concentravam em produtos específicos, como fabricantes de inversores fotovoltaicos como Jinlang Technology, Gudewei e Deye Technology, fabricantes de armazenamento de energia de baterias como Energy, Penghui Energy e fabricantes de PCS/BMS/EMS como Jinpan Technology, Cosmald, Ke Shida, Kesta, KOCS, China Data, Baoguang Co., Ltd., Kelu Electronics, transformaram-se em integradores de sistemas. No mercado dos EUA, os principais fabricantes integrados podem ser encontrados operando em todos os três modelos.
Baterias de íon de sódio: O processo comercial para baterias de íon de sódio está se acelerando. As baterias de sódio oferecem melhor desempenho do que as baterias de lítio a um preço mais econômico devido à abundância de recursos de sódio. As baterias de sódio apresentam desempenho de carregamento rápido (atingindo 80% da energia em 15 minutos à temperatura ambiente), bom desempenho em condições de baixa temperatura, um ciclo de vida de 4.000 a 5.000 vezes em condições normais de temperatura e uma densidade de energia comparável à das baterias de ferro-lítio. Embora os recursos mundiais comprovados de lítio em 2022 ascendessem a cerca de 89 milhões de toneladas, com mais de metade deles distribuídos na América do Sul, a China possui 5,1 milhões de toneladas, representando apenas 6% da proporção global. Além disso, 65% das matérias-primas de lítio necessitam de importação. Em contraste, os recursos de sódio são abundantes e amplamente distribuídos em todo o mundo, com água do mar rica em cloreto de sódio.
Baterias de fluxo: As baterias de fluxo líquido, onde os eletrólitos positivos e negativos são separados, oferecem excelente desempenho. Baterias de ferro-cromo e de fluxo em grande escala são duas das principais direções comerciais neste campo.
Armazenamento de energia térmica leve: A geração de energia térmica leve possui uma vantagem natural como método de armazenamento de energia, especialmente para ajuste de pico e regulação de frequência.
Armazenamento de energia gravitacional: O armazenamento de energia gravitacional é um método de armazenamento de energia mecânica que utiliza a energia potencial de uma diferença de altura para facilitar os processos de carga e descarga.
Armazenamento de ar comprimido: O armazenamento de energia de ar comprimido envolve a compressão de ar durante períodos de baixa demanda de energia e seu armazenamento em recipientes de alta pressão, como minas abandonadas, tanques de armazenamento de gás, cavernas, poços de petróleo e gás expirados ou poços de gás recém-construídos. Em comparação com o armazenamento de ar em recipientes de pressão, como latas de aço, a utilização de espaços subterrâneos, como cavernas de sal, para a construção de centrais elétricas de alta capacidade reduz significativamente os custos de matéria-prima e de terreno. Os sistemas de armazenamento de ar comprimido podem ser classificados como sistemas tradicionais (que requerem reabastecimento), sistemas com dispositivos de armazenamento de calor e sistemas de armazenamento de energia comprimida líquido/gás, com base no meio de trabalho, meio de armazenamento e fonte térmica.
Armazenamento de energia do volante: O armazenamento de energia do volante é uma nova tecnologia que ainda está nos estágios iniciais de comercialização. Ele utiliza um volante giratório para armazenar e liberar energia.
