Lượt xem: 0 Tác giả: Site Editor Thời gian xuất bản: 2023-07-18 Nguồn gốc: Địa điểm
Thị trường quy mô lớn trong nước đã có sự phát triển nhanh chóng, với một số thương hiệu lưu trữ năng lượng tăng lượng xuất xưởng bằng cách tận dụng các nguồn lực của kênh trong nước. Năm 2021, các lô hàng lưu trữ năng lượng của Trung Quốc do CATL dẫn đầu. Các lô hàng PCS lưu trữ năng lượng cũng tăng trưởng nhanh chóng.
Hơn nữa, ngày càng có nhiều công nghệ mới xuất hiện, góp phần vào sự phát triển bền vững của ngành lưu trữ năng lượng. Năng lượng điện áp cao mang lại lợi thế đáng kể trong các kịch bản công suất lớn. Các nhà máy lưu trữ năng lượng chữa cháy đã phải đối mặt với hỏa hoạn thường xuyên, dẫn đến các chính sách phải chú trọng đến an toàn lưu trữ năng lượng. Giải pháp làm mát bằng chất lỏng và toàn bộ flo ketone đã thu hút được sự chú ý. Các công nghệ lưu trữ năng lượng điện hóa mới, chẳng hạn như lưu trữ pin natri-ion, lưu trữ năng lượng pin dòng chất lỏng và lưu trữ hydro, đã được công nghiệp hóa nhanh chóng. Các công nghệ lưu trữ năng lượng vật lý mới, chẳng hạn như lưu trữ ánh sáng và nhiệt, lưu trữ năng lượng trọng lực, lưu trữ khí nén và lưu trữ năng lượng bánh đà, đang dần được triển khai thông qua các dự án trình diễn.
Chuỗi công nghiệp lưu trữ năng lượng bao gồm nhiều liên kết khác nhau:
Hệ thống lưu trữ năng lượng: Hệ thống này bao gồm pin, PCS, BMS, EMS và các thành phần khác. Những công ty chủ chốt trong lĩnh vực này bao gồm CATL, EVE Lithium Energy, Sunshine Power, Nandu Power, Kesta, Kehua Data, BYD, Sunshine Power, Jinlang Technology và những công ty khác có sự hiện diện đáng kể ở nước ngoài.
EPC kỹ thuật, phát hiện kết nối lưới cũng như hậu vận hành và bảo trì: Các công ty đáng chú ý trong phân khúc này bao gồm South China Technology, Ates, Linyang Energy, Baoguan
Hệ thống vật liệu pin lưu trữ năng lượng chủ yếu xoay quanh lithium iron phosphate và pin đang phát triển theo hướng có dung lượng lớn hơn.
Theo yêu cầu của Bộ Công nghiệp và Công nghệ thông tin, mật độ năng lượng của pin lưu trữ năng lượng phải ≥145Wh/kg và mật độ năng lượng của bộ pin phải ≥110Wh/kg. Tuổi thọ của chu trình phải ≥5.000 lần và tỷ lệ duy trì công suất phải ≥80%. Lưu trữ năng lượng điện hóa, đặc biệt là công nghệ lưu trữ năng lượng pin lithium, đang trải qua một chu kỳ chuyển đổi mới. Các công nghệ và tính năng mới như pin dung lượng lớn, điện áp cao và tản nhiệt nước/làm mát bằng chất lỏng đang dần xuất hiện. Ngoài ra, pin natri-ion có thể đạt được lợi thế cạnh tranh trong tương lai do tính hiệu quả về mặt chi phí.
Các nhà sản xuất Trung Quốc dẫn đầu về lô hàng pin lưu trữ năng lượng toàn cầu, trong đó CATL là nhà cung cấp hàng đầu thế giới. Người ta ước tính rằng lô hàng pin lưu trữ năng lượng toàn cầu vào năm 2021 lên tới 59,9GWh, trong đó Ningde Times chiếm 16,7GWh, tương đương 27,9% tổng số. Paineng Technology xuất xưởng 1,5GWh, chiếm 2,6%. Các lô hàng dự kiến sẽ đạt 114,9GWh vào năm 2022, tăng 91,9%, trong đó Ningde Times chiếm 45,0GWh, tương đương 169,5%. Theo tính toán, dự kiến lô hàng pin lưu trữ năng lượng toàn cầu sẽ đạt 122,5/219,6GWh vào năm 2022-2023, tương ứng mức tăng 101%/79%. Ningde Times dự kiến sẽ chiếm 50/100GWh trong tổng số lô hàng, phản ánh mức tăng 199%/100% và duy trì vị trí dẫn đầu.
Trong lĩnh vực công nghệ biến tần, xu hướng đang hướng tới kiến trúc DC 1500V, thay thế kiến trúc 1000V truyền thống, đặc biệt là trong các nhà máy điện. Năm 2021, khoảng 49,4% công trình lắp đặt quang điện trong nước hoạt động ở cấp điện áp DC, trong khi thị trường 1000V chiếm 50,6%. Hệ thống quang điện phân tán vẫn chủ yếu sử dụng mức điện áp 1000V. Ví dụ: tất cả các hệ thống dân cư đều sử dụng hệ thống cấp 1000V, trong khi 80% hệ thống công nghiệp và thương mại sử dụng cấp 1000V.
Hệ thống lưu trữ năng lượng 1500V thể hiện những ưu điểm đáng kể. Sản phẩm cốt lõi của hệ thống 1500V là bộ lưu trữ năng lượng 1500V. So với các hệ thống trước đây, hệ thống lưu trữ năng lượng 1500V có mật độ năng lượng và mật độ năng lượng tăng hơn 35%, giảm chi phí hệ thống hơn 5% và hiệu suất hệ thống tăng hơn 0,3%. Với container 40 feet và ắc quy 280AH, công suất lắp đặt tối đa cho ắc quy 1000V là 3,3MWh, trong khi hệ thống 1500V có thể đạt được 4,5MWh. Bên cạnh việc giảm chi phí liên quan đến PCS, pin và các phụ kiện phụ trợ, chi phí nhân công, nền móng và đất đai cũng giảm đáng kể. Các dự án quy mô lớn gần đây đã chứng kiến tỷ lệ thâm nhập 1500V vượt quá 2/3. Các nhà sản xuất đại diện trong lĩnh vực này bao gồm Sunshine, Shanngneng và Kehua, trong đó Shanngneng Electric đảm bảo dự án lưu trữ năng lượng công suất 500 MW ở Sơn Đông sử dụng PCS 1500V.
Ứng dụng công nghệ biến tần không ngừng phát triển và nhóm PCS ngày càng được triển khai trên quy mô lớn. Nhóm PCS giải quyết các hạn chế của hệ thống PCS tập trung và cho phép ứng dụng quy mô lớn. Các hệ thống lưu trữ năng lượng pin hiện tại chủ yếu sử dụng PCS tập trung, điều này có thể dẫn đến sự mất cân bằng giữa các cụm pin và khả năng sử dụng không đúng mức của một số pin. Nhóm chuỗi PCS cho phép quản lý cấp cụm, nâng cao tuổi thọ hệ thống, cải thiện khả năng xả trong toàn bộ vòng đời và thể hiện xu hướng ngày càng tăng trong các ứng dụng quy mô lớn. Dự án Huaneng Huangtai 100MW/200MWH là nhà máy điện lưu trữ năng lượng quy mô lớn đầu tiên ở Trung Quốc áp dụng một loạt kiến trúc PCS. Tương tự, dự án 3MW/6MWH ở Texas, Sơn Đông cũng sử dụng kiến trúc hệ thống này.
Guodian Investment Oil City Daqing đã triển khai Nền tảng thử nghiệm lưu trữ quang học 200MW. Shangbeng Electric cung cấp nhiều bộ biến tần mô hình khác nhau, bao gồm bộ biến tần chuỗi nhóm 230kW, hàng chục bộ biến tần chuỗi nhóm 225kW và 175kW, máy đa năng tập trung 3,125MW và máy đa năng phân phối 3,15MW. Đặc biệt, bộ biến tần chuỗi nhóm 250kW đã cách mạng hóa phương pháp lắp đặt phi tập trung truyền thống. Với nền tảng tích hợp 1MW và mô hình quản lý vận hành và bảo trì tập trung, nó giúp giảm đáng kể yêu cầu về thời gian và nhân lực đồng thời nâng cao hiệu quả hoạt động.
Tích hợp công nghệ thông tin kỹ thuật số với công nghệ quang điện và lưu trữ năng lượng, một khái niệm mới về thiết kế hình thành, thông minh và mô-đun của hệ thống lưu trữ năng lượng đã xuất hiện. Cách tiếp cận này cho phép quản lý tinh tế ở cấp mô-đun pin, dẫn đến tăng mức xả, giảm cấu hình pin 13%, cải thiện tuổi thọ pin thêm 50%, đầu tư tốt hơn với việc giảm 30% cấu hình ban đầu, vận hành và bảo trì tối giản (giảm chi phí vận chuyển và bảo trì 50 triệu nhân dân tệ trong 25 năm), tăng độ an toàn và ổn định (đạt tỷ lệ tin cậy 99% đến 99%) và giảm tổng thể hơn 20% chi phí lưu trữ quy dẫn (LCOS). Thiết kế này cũng hỗ trợ quá trình chuyển đổi từ tính tương đương quang điện sang tính tương đương lưu trữ năng lượng.
Một nhược điểm là giá thành hiện tại của PCS tương đối cao nhưng vẫn còn dư địa để giảm giá. Các nhà sản xuất đại diện trong lĩnh vực này bao gồm Huawei, Shangneng và Shenghong.
Về cấu trúc tôpô điện, các sơ đồ chung cấp điện áp cao mang lại những lợi thế đáng kể cho các hệ thống lưu trữ năng lượng công suất lớn.
Khi công suất của các hệ thống tích hợp lưu trữ năng lượng tăng lên, sơ đồ tăng điện áp nối tiếp truyền thống phải đối mặt với một số thách thức. Thứ nhất, dung lượng lớn đòi hỏi số lượng pin lớn, làm tăng rủi ro về an toàn. Thứ hai, khi số chu kỳ pin tăng lên, tính nhất quán về hiệu suất giữa các ô riêng lẻ sẽ giảm dần. Những yếu tố này giới hạn chung công suất của một máy trong hệ thống. Ngoài ra, khi thiết bị song song tăng lên, việc điều khiển phối hợp và liên lạc thứ cấp trở nên phức tạp hơn.
Ưu điểm của kế hoạch chung cấp điện áp cao cho các hệ thống công suất lớn nằm ở sự kết hợp song song của nhiều bộ lưu trữ năng lượng. Mỗi bộ lưu trữ năng lượng tạo ra điện áp hàng chục đến hàng trăm volt, cung cấp dải điện áp rộng để xếp chồng pin rời rạc. Điều này làm giảm thể tích của ngăn xếp pin và số lượng pin cần thiết, tăng đáng kể dung lượng hệ thống đồng thời cải thiện độ an toàn.
Hiện tại, các công ty trong nước có công nghệ cấp điện áp cao bao gồm Guodian Nanrui, Jinpan Technology, Zhiguang Electric, Sifang Co., Ltd. và New Scenery. Các công ty này đã công bố và nhận được đơn đặt hàng trị giá 135 triệu nhân dân tệ.
Trong những năm gần đây, thường xuyên xảy ra hỏa hoạn tại các nhà máy lưu trữ năng lượng, điều này nêu bật tầm quan trọng của việc kiểm soát nhiệt độ, quản lý nhiệt và phòng cháy trong hệ thống lưu trữ năng lượng. Các chính sách của ngành đã được thực hiện để giải quyết những mối lo ngại này, dẫn đến sự phát triển nhanh chóng của hệ thống lưu trữ năng lượng và phòng cháy chữa cháy. Lithium kim loại, có trong pin lithium-ion, có khả năng phản ứng cao và làm dấy lên mối lo ngại về an toàn khi sử dụng pin lithium trong việc lưu trữ năng lượng. Thống kê chưa đầy đủ cho thấy hơn 17 sự cố về lưu trữ năng lượng đã xảy ra trên toàn thế giới vào năm 2022. Nước này đã đưa ra các chính sách liên quan đến lưu trữ năng lượng và an toàn phòng cháy chữa cháy kể từ năm 2021, nhấn mạnh tầm quan trọng của công tác phòng cháy chữa cháy theo tiêu chuẩn mới.
Trong lĩnh vực tích hợp hệ thống lưu trữ năng lượng, nhiều phương thức khác nhau cùng tồn tại và có nhiều người tham gia vào việc tích hợp hệ thống. Hiện tại có ba chế độ chính:
Sơ đồ toàn bộ chuỗi ngành: Các công ty tham gia sản xuất pin, PCS, BMS, EMS, chẳng hạn như BYD, đại diện cho phương thức này trong nước.
Tích hợp chuyên nghiệp: Chế độ này liên quan đến các nhà tích hợp mua các thành phần bên ngoài và chuyên về tích hợp hệ thống. Nó có ít ứng dụng hơn trong nước nhưng được đại diện bởi các công ty nước ngoài như DOOSAN và IHI.
Chuyển đổi từ nhà cung cấp thiết bị sang nhà tích hợp hệ thống: Phương thức này được áp dụng rộng rãi trong nước. Các công ty trước đây tập trung vào các sản phẩm cụ thể, chẳng hạn như nhà sản xuất biến tần quang điện như Jinlang Technology, Gudewei và Deye Technology, nhà sản xuất bộ lưu trữ năng lượng pin như Energy, Penghui Energy và nhà sản xuất PCS/BMS/EMS như Jinpan Technology, Cosmald, Ke Shida, Kesta, KOCS, China Data, Baoguang Co., Ltd., Kelu Electronics, đã chuyển đổi thành nhà tích hợp hệ thống. Tại thị trường Mỹ, có thể thấy các nhà sản xuất tích hợp chính thống đang hoạt động ở cả ba mô hình.
Pin natri-ion: Quá trình kinh doanh pin natri-ion đang được đẩy nhanh. Pin natri mang lại hiệu suất tốt hơn pin lithium với mức giá tiết kiệm chi phí hơn do nguồn natri dồi dào. Pin natri thể hiện hiệu suất sạc nhanh (đạt 80% năng lượng trong 15 phút ở nhiệt độ phòng), hiệu suất tốt trong điều kiện nhiệt độ thấp, vòng đời 4.000-5.000 lần trong điều kiện nhiệt độ bình thường và mật độ năng lượng tương đương với pin sắt-lithium. Trong khi nguồn tài nguyên lithium đã được chứng minh trên thế giới vào năm 2022 lên tới khoảng 89 triệu tấn, với hơn một nửa trong số đó phân bố ở Nam Mỹ thì Trung Quốc sở hữu 5,1 triệu tấn, chỉ chiếm 6% tỷ trọng toàn cầu. Hơn nữa, 65% nguyên liệu thô lithium phải nhập khẩu. Ngược lại, nguồn tài nguyên natri rất dồi dào và phân bố rộng rãi trên toàn thế giới, với nước biển giàu natri clorua.
Pin dòng: Pin dòng lỏng, nơi phân tách các chất điện phân dương và âm, mang lại hiệu suất tuyệt vời. Pin sắt-crom và pin dòng quy mô lớn là hai hướng thương mại chính trong lĩnh vực này.
Lưu trữ năng lượng nhiệt ánh sáng: Sản xuất nhiệt điện nhẹ có lợi thế tự nhiên là phương pháp lưu trữ năng lượng, đặc biệt là để điều chỉnh đỉnh và điều chỉnh tần số.
Lưu trữ năng lượng trọng lực: Lưu trữ năng lượng trọng lực là phương pháp lưu trữ năng lượng cơ học sử dụng năng lượng tiềm năng từ chênh lệch độ cao để tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình sạc và xả.
Lưu trữ khí nén: Lưu trữ năng lượng bằng khí nén bao gồm việc nén không khí trong thời gian nhu cầu năng lượng thấp và lưu trữ nó trong các bình áp suất cao, chẳng hạn như các mỏ bỏ hoang, bể chứa khí đốt, hang động, giếng dầu và khí đốt hết hạn hoặc giếng khí mới xây dựng. So với việc lưu trữ không khí trong các bình chịu áp lực như lon thép, việc sử dụng không gian ngầm như hầm muối để xây dựng các nhà máy điện công suất cao giúp giảm đáng kể chi phí nguyên liệu thô và đất đai. Hệ thống lưu trữ khí nén có thể được phân loại thành hệ thống truyền thống (cần bổ sung), hệ thống có thiết bị lưu trữ nhiệt và hệ thống lưu trữ năng lượng nén dạng lỏng/khí, dựa trên môi trường làm việc, môi trường lưu trữ và nguồn nhiệt.
Lưu trữ năng lượng bánh đà: Lưu trữ năng lượng bánh đà là một công nghệ mới vẫn đang trong giai đoạn đầu thương mại hóa. Nó sử dụng một bánh đà quay để lưu trữ và giải phóng năng lượng.
