Перегляди: 0 Автор: Редактор сайту Час публікації: 2023-07-18 Походження: Сайт
Вітчизняний великомасштабний ринок пережив швидкий розвиток, коли кілька брендів накопичувачів енергії збільшили свої поставки за рахунок використання ресурсів внутрішніх каналів. У 2021 році китайські поставки накопичувачів енергії очолював CATL. Поставки PCS накопичувачів енергії також швидко зросли.
Крім того, з’являється все більше нових технологій, які сприяють сталому розвитку індустрії зберігання енергії. Енергія високої напруги пропонує значні переваги у сценаріях великої потужності. Пожежні електростанції часто стикаються з пожежами, що призвело до того, що в політиці наголошується на безпеці зберігання енергії. Рідинне охолодження та цілісні розчини кетону фтору привернули увагу. Нові електрохімічні технології накопичення енергії, такі як зберігання енергії в іонно-натрієвих акумуляторах, накопичення енергії в рідинних акумуляторах і накопичення водню, швидко індустріалізувалися. Нові технології накопичення фізичної енергії, такі як накопичення світла та тепла, накопичення енергії тяжіння, зберігання стисненого повітря та накопичення енергії на маховику, поступово впроваджуються через демонстраційні проекти.
Ланцюг індустрії зберігання енергії включає в себе різні ланки:
Система накопичення енергії: це охоплює батареї, PCS, BMS, EMS та інші компоненти. До ключових гравців у цій сфері належать CATL, EVE Lithium Energy, Sunshine Power, Nandu Power, Kesta, Kehua Data, BYD, Sunshine Power, Jinlang Technology та інші, які мають значну присутність за кордоном.
Розробка EPC, мережеве виявлення, післяопераційне та технічне обслуговування: відомі компанії в цьому сегменті включають South China Technology, Ates, Linyang Energy, Baoguan
Матеріальна система акумуляторів для накопичення енергії в основному обертається навколо фосфату літію і заліза, і батареї розвиваються в напрямку більшої ємності.
Згідно з вимогами, встановленими Міністерством промисловості та інформаційних технологій, щільність енергії акумуляторних батарей має становити ≥145 Вт·год/кг, а щільність енергії акумуляторних блоків має бути ≥110 Вт·год/кг. Тривалість циклу повинна бути ≥5000 разів, а швидкість підтримки потужності повинна бути ≥80%. Електрохімічне зберігання енергії, особливо технологія накопичення енергії на літієвих батареях, переживає новий цикл трансформації. Поступово з’являються нові технології та функції, такі як великі батареї, висока напруга та водяне/рідинне охолодження. Крім того, натрій-іонні акумулятори можуть отримати конкурентну перевагу в майбутньому завдяки своїй економічній ефективності.
Китайські виробники лідирують у світових поставках акумуляторних батарей, а CATL є провідним світовим постачальником. За оцінками, глобальні поставки акумуляторів для накопичення енергії у 2021 році склали 59,9 ГВт-год, причому на Ningde Times припадає 16,7 ГВт-год, або 27,9% від загального обсягу. Paineng Technology відвантажила 1,5 ГВт-год, що становить 2,6%. Очікується, що в 2022 році поставки досягнуть 114,9 ГВт-год, що на 91,9% більше, при цьому Ningde Times складає 45,0 ГВт-год, або 169,5%. Згідно з розрахунками, прогнозується, що глобальні поставки акумуляторів для накопичення енергії досягнуть 122,5/219,6 ГВт-год у 2022-2023 роках, що представляє зростання на 101%/79%. Очікується, що Ningde Times займе 50/100 ГВт-год поставок, що відображає збільшення на 199%/100%, і збереже лідируючу позицію.
У сфері інверторних технологій тенденція рухається до архітектури постійного струму 1500 В, яка замінює традиційну архітектуру 1000 В, особливо на електростанціях. У 2021 році приблизно 49,4% домашніх фотоелектричних установок працювали на рівні напруги постійного струму, тоді як на ринок 1000 В припадало 50,6%. Розподілені фотоелектричні системи все ще переважно використовують рівень напруги 1000 В. Наприклад, усі житлові системи використовують систему рівня 1000 В, тоді як 80% промислових і комерційних систем використовують рівень 1000 В.
Система накопичення енергії 1500 В демонструє значні переваги. Основним продуктом системи 1500 В є накопичувач енергії 1500 В PCS. Порівняно з попередніми системами, система накопичення енергії 1500 В пропонує збільшення щільності енергії та щільності потужності на 35%+, зниження вартості системи на 5%+ і підвищення ефективності системи на 0,3%+. З 40-футовим контейнером і батареєю ємністю 280 Ач максимальна встановлена ємність батареї 1000 В становить 3,3 МВт-год, тоді як система 1500 В може досягти 4,5 МВт-год. Окрім зменшення витрат, пов’язаних із PCS, акумуляторами та допоміжними аксесуарами, також значно зменшуються витрати на оплату праці, фундамент і землю. В останніх масштабних проектах рівень проникнення 1500 В перевищив дві третини. Представницькі виробники в цій галузі включають Sunshine, Shangneng і Kehua, а Shangneng Electric забезпечує проект зберігання енергії на рівні 500 МВт у Шаньдуні з використанням 1500 В PCS.
Застосування інверторної технології постійно розвивається, і групові PCS все частіше впроваджуються у великих масштабах. Group PCS усуває обмеження централізованих систем PCS і дає змогу використовувати великомасштабні програми. Сучасні системи накопичення енергії в акумуляторах переважно використовують централізовані PCS, що може призвести до дисбалансу між кластерами акумуляторів і можливого недовикористання деяких акумуляторів. Груповий рядок PCS дозволяє керувати на рівні кластера, збільшує термін служби системи, покращує розрядну ємність протягом усього життєвого циклу та демонструє зростаючу тенденцію у великомасштабних додатках. Проект Huaneng Huangtai 100 МВт/200 МВт·год є першою великомасштабною електростанцією для зберігання енергії в Китаї, яка використовує серію архітектур PCS. Подібним чином проект 3MW/6MWH у Техасі, Шаньдун, також використовує цю системну архітектуру.
Guodian Investment Oil City Daqing впровадив експериментальну платформу оптичного зберігання потужністю 200 МВт. Компанія Shangneng Electric надала різні моделі інверторів, у тому числі групові інвертори потужністю 230 кВт, десятки групових інверторів потужністю 225 кВт і 175 кВт, централізовані машини «все-в-одному» потужністю 3,125 МВт і розподілені машини «все-в-одному» потужністю 3,15 МВт. Груповий струнний інвертор потужністю 250 кВт, зокрема, революціонізував традиційний децентралізований підхід до встановлення. Завдяки інтегрованій платформі потужністю 1 МВт і централізованій моделі управління експлуатацією та техобслуговуванням він значно скоротив потреби в часі та робочій силі, одночасно підвищивши ефективність роботи.
Інтегруючи цифрові інформаційні технології з фотоелектричними технологіями та технологіями накопичення енергії, з’явилася нова концепція формування, інтелектуального та модульного дизайну систем зберігання енергії. Цей підхід дозволяє покращити керування на рівні модуля батареї, що призводить до збільшення розряду, зменшення конфігурації батареї на 13%, покращення терміну служби батареї на 50%, кращих інвестицій із зменшенням початкової конфігурації на 30%, мінімалістичної експлуатації та обслуговування (зниження витрат на транспортування та технічне обслуговування на 50 мільйонів юанів протягом 25 років), підвищення безпеки та стабільності (досягнення рівня надійності від 99% до 99%) та загального зниження більш ніж на 20%. у вирівняній вартості зберігання (LCOS). Ця конструкція також сприяє переходу від парності фотоелектричної енергії до парності накопичення енергії.
Одним із недоліків є те, що поточна вартість PCS є відносно високою, але є достатньо можливостей для зниження ціни. Представники виробників у цій галузі включають Huawei, Shangneng і Shenghong.
З точки зору електричної топологічної структури, плани з’єднань високої напруги пропонують значні переваги для систем зберігання енергії великої ємності.
У міру збільшення ємності інтегрованих систем зберігання енергії традиційна схема послідовного підвищення напруги стикається з кількома проблемами. По-перше, велика ємність потребує великої кількості батарей, що підвищує ризик безпеки. По-друге, зі збільшенням кількості циклів заряду батареї стабільність продуктивності окремих елементів поступово знижується. Ці фактори разом обмежують потужність однієї машини в системі. Крім того, у міру збільшення кількості паралельного обладнання вторинний зв’язок і контроль координації стають складнішими.
Переваги високовольтних об'єднаних планів для систем великої ємності полягають у їх паралельному поєднанні кількох накопичувачів енергії. Кожен накопичувач енергії видає від десятків до сотень вольт, забезпечуючи широкий діапазон напруги для дискретного накопичення батарей. Це зменшує об’єм акумуляторної батареї та кількість необхідних батарей, значно збільшуючи ємність системи та покращуючи безпеку.
В даний час вітчизняні компанії з технологіями високовольтного рівня включають Guodian Nanrui, Jinpan Technology, Zhiguang Electric, Sifang Co., Ltd. і New Scenery. Ці компанії опублікували та отримали замовлення на суму 135 мільйонів юанів.
Останніми роками на електростанціях, що накопичують енергію, часто трапляються пожежі, що підкреслює важливість контролю температури, управління теплом і протипожежного захисту в системах накопичення енергії. Для вирішення цих проблем було впроваджено галузеву політику, що призвело до прискореного розвитку систем накопичення енергії та протипожежного захисту. Металевий літій, присутній в літій-іонних батареях, демонструє високу реакційну здатність і викликає занепокоєння щодо безпеки використання літієвих батарей для зберігання енергії. Неповна статистика показує, що у 2022 році в усьому світі сталося понад 17 інцидентів зі зберіганням енергії. З 2021 року країна запровадила політику щодо зберігання енергії та пожежної безпеки, наголошуючи на важливості протипожежного захисту відповідно до нових стандартів.
У сфері інтеграції системи зберігання енергії співіснують різні режими, і є багато гравців, залучених до системної інтеграції. Зараз існує три основних режими:
Увесь ланцюжок промисловості: компанії, що займаються виробництвом акумуляторів, PCS, BMS, EMS, такі як BYD, представляють цей вид на внутрішньому ринку.
Професійна інтеграція: у цьому режимі беруть участь інтегратори, які закуповують компоненти ззовні та спеціалізуються на системній інтеграції. Він має менше застосувань усередині країни, але представлений іноземними компаніями, такими як DOOSAN та IHI.
Трансформація від постачальників обладнання до системних інтеграторів: цей режим широко використовується всередині країни. Компанії, які раніше зосереджувалися на конкретних продуктах, таких як виробники фотоелектричних інверторів, як-от Jinlang Technology, Gudewei та Deye Technology, виробники акумуляторів, як-от Energy, Penghui Energy, і виробники PCS/BMS/EMS, як-от Jinpan Technology, Cosmald, Ke Shida, Kesta, KOCS, China Data, Baoguang Co., Ltd., Kelu Electronics, перетворилися на системних інтеграторів. На ринку США основні інтегровані виробники працюють у всіх трьох моделях.
Натрій-іонні батареї: бізнес-процес для натрій-іонних батарей прискорюється. Натрієві батареї пропонують кращу продуктивність, ніж літієві батареї, за економічно вигіднішою ціною завдяки великій кількості ресурсів натрію. Натрієві батареї демонструють швидку зарядку (досягаючи 80% потужності за 15 хвилин при кімнатній температурі), хорошу продуктивність в умовах низьких температур, термін служби 4000-5000 разів за нормальних температурних умов і щільність енергії, порівнянну з щільністю залізо-літієвих батарей. Хоча доведені світові ресурси літію в 2022 році становили близько 89 мільйонів тонн, причому більше половини з них розподілено в Південній Америці, Китай володіє 5,1 мільйонами тонн, що становить лише 6% світової частки. Крім того, 65% літієвої сировини вимагає імпорту. Навпаки, ресурси натрію є багатими та широко поширеними по всьому світу, а морська вода багата хлоридом натрію.
Потокові батареї: рідинні проточні батареї, у яких позитивний і негативний електроліти розділені, забезпечують чудову продуктивність. Залізо-хромові та повномасштабні проточні батареї є двома основними комерційними напрямками в цій галузі.
Акумуляція легкої теплової енергії: генерація легкої теплової енергії має природну перевагу як метод накопичення енергії, особливо для регулювання піків і регулювання частоти.
Гравітаційне накопичення енергії: гравітаційне накопичення енергії – це механічний метод зберігання енергії, який використовує потенційну енергію від різниці у висоті для полегшення процесів заряджання та розряджання.
Зберігання стисненого повітря. Зберігання енергії за допомогою стисненого повітря передбачає стиснення повітря в періоди низької потреби в електроенергії та його зберігання в резервуарах високого тиску, таких як покинуті шахти, резервуари для зберігання газу, печери, нафтові та газові свердловини, що закінчилися, або нещодавно побудовані газові свердловини. Порівняно зі зберіганням повітря в посудинах під тиском, таких як сталеві банки, використання підземних просторів, таких як соляні печери, для будівництва електростанцій великої потужності значно зменшує витрати на сировину та землю. Системи зберігання стисненого повітря можна класифікувати як традиційні системи (що потребують поповнення), системи з пристроями накопичення тепла та системи накопичення енергії зі стисненим рідиною/газом на основі робочого середовища, середовища зберігання та джерела тепла.
Накопичувач енергії на маховику: Накопичувач енергії на маховику – це нова технологія, яка все ще перебуває на ранніх стадіях комерціалізації. Він використовує обертовий маховик для накопичення та вивільнення енергії.
