En la estructura energética actual de mi país, la energía no fósil representa solo el 15,9%, la energía limpia (incluida la hidroeléctrica) representa el 36% y el carbón representa el 52%.
Para ayudar a lograr los objetivos de doble carbono, aumentar la proporción de energía renovable en el suministro de energía y el consumo de terminales es la forma más efectiva de lograr los objetivos de doble carbono.
Las energías renovables en el lado del suministro de energía, como la energía eólica y la fotovoltaica, son muy volátiles y no pueden proporcionar un suministro de energía sostenido y estable, lo que conduce al siguiente problema que debe resolverse: el almacenamiento de energía.
2.1 La necesidad del almacenamiento de energía
En los últimos años, a medida que el coste de los módulos fotovoltaicos ha disminuido aún más, las centrales fotovoltaicas se han vuelto rentables sin subvenciones y se ha invertido una gran cantidad de capital. volcado en la industria fotovoltaica. Desde la producción hasta la operación, la escala de toda la industria fotovoltaica ha aumentado significativamente, pero también ha traído un problema, es decir, la energía fotovoltaica solo puede generar electricidad durante el día, ¿qué debemos hacer por la noche? El ventilador sólo puede girar cuando hay viento. ¿Qué hacer cuando no hay viento?
La velocidad del viento fluctúa mucho a diario.
A medida que aumenta la proporción de energía renovable (eólica y fotovoltaica), la inestabilidad de la energía eólica y fotovoltaica trae no sólo la indisponibilidad de energía a corto plazo, sino también el impacto de su volatilidad en la red eléctrica. También provocará cambios en el flujo de energía de la red de distribución, afectará la calidad de la energía (voltaje, frecuencia y forma de onda) y tendrá un gran impacto tanto en el lado de la red como en el lado del usuario.
Hace diez años, cuando las redes eléctricas en varios lugares no eran tan fuertes como lo son ahora, las empresas de redes eléctricas siempre rechazaban la energía residual, como la energía eólica y la fotovoltaica. Por eso las provincias con bajo consumo de electricidad. Energía eólica abandonada, energía solar y energía limitada.
La situación anterior se puede evitar almacenando electricidad sobregenerada (no utilizada) a corto plazo y enviándola continuamente a Internet cuando no hay electricidad (por la noche o cuando no hay viento).
2.2 Cómo ganar dinero con el almacenamiento de energía
En el pasado, el almacenamiento de energía siempre ha sido una tarea política porque no podía generar dinero, pero ahora la tecnología ha llegado al cuello de botella de rentabilidad, y el país ha comenzado a echar más leña al fuego de la industria del almacenamiento de energía.
Unos días después se introdujo la política de incrementar los precios de la electricidad por tiempo de uso:
El principal objetivo del documento es seguir liberalizando los precios de la electricidad en las puntas y valles. Si las condiciones lo permiten, la diferencia en los precios de la electricidad según el tiempo de uso puede llegar a 4 veces. Estos dos documentos, uno abierto y otro encubierto, fomentan el desarrollo de la industria del almacenamiento de energía. En vísperas del cambio tecnológico, las políticas se endurecen y es sólo cuestión de tiempo antes de que la industria del almacenamiento de energía alcance su plena rentabilidad.
En la actualidad, las centrales eléctricas de almacenamiento de energía en el lado conectado a la red de las grandes centrales eléctricas han podido lograr rentabilidad en términos de contabilidad financiera, pero la rentabilidad es similar al período de almacenamiento de energía bajo el pico actual. -diferencia de precio de electricidad del valle.
2.3 Almacenamiento de energía en el lado de la red
La función principal del almacenamiento de energía en el lado de la red es la regulación de picos y la regulación de frecuencia para garantizar la calidad de la energía, y el método más comúnmente utilizado de regulación de picos y La regulación de frecuencia es centrales eléctricas de almacenamiento por bombeo.
El 6 de agosto, el Departamento de Asuntos Generales de la Administración Nacional de Energía emitió una carta solicitando el "Plan de Desarrollo de Mediano y Largo Plazo para el Almacenamiento de Energía Hidroeléctrica por Bombeo (2021-2035)" (Borrador para Comentarios), proponiendo que la capacidad instalada de energía hidroeléctrica de bombeo de mi país aumentará para 2035. Aumentará a 300 millones de kilovatios, un aumento de 10 veces desde 2020, superando con creces las expectativas del mercado. Anteriormente, la industria predijo que la capacidad total instalada de almacenamiento de energía hidroeléctrica por bombeo de China alcanzaría los 113 millones de kilovatios en 2030 y los 180 millones de kilovatios a finales de 2060. Esto significa que para 2030, el plan de producción total superará con creces el objetivo anterior de 2060. El almacenamiento de energía hidroeléctrica por bombeo ha marcado el comienzo de un período ventana para el desarrollo.
La puesta en marcha de centrales eléctricas de almacenamiento por bombeo a gran escala mejorará en gran medida la capacidad de reducción de picos de la red eléctrica existente, aumentará la capacidad de la red eléctrica para absorber energía renovable y, en última instancia, aumentará la proporción de energía limpia en China. red eléctrica.
El almacenamiento hidráulico por bombeo es actualmente la tecnología de almacenamiento de energía más madura y convencional con la mayor capacidad instalada. Tiene el costo de electricidad más bajo entre varias tecnologías de almacenamiento de energía. Como se muestra en la figura anterior, una central eléctrica de almacenamiento por bombeo consta de dos depósitos con diferentes alturas. Los depósitos superior e inferior están conectados a través de un sistema de transmisión de agua y un grupo electrógeno.
Durante los períodos de baja carga en la red eléctrica, la central eléctrica utiliza energía barata del valle para bombear agua desde el depósito inferior al depósito superior para su almacenamiento, es decir, convirtiendo la energía eléctrica en energía potencial gravitacional. Y cuando la carga de la red alcanza su punto máximo, la central liberará el agua almacenada en el depósito superior para generar electricidad, de modo que la electricidad pueda venderse a un precio elevado.
Las deficiencias de las centrales eléctricas de almacenamiento por bombeo también son obvias y se ven muy afectadas por el terreno. En el caso de terrenos complejos, los costos de construcción aumentarán significativamente y el ciclo de construcción será de entre 5 y 8 años. Además, una vez terminada la central eléctrica, debido al transporte por tuberías de larga distancia y la cooperación de múltiples turbinas de vapor, la pérdida de energía mecánica es alta y la eficiencia del almacenamiento de energía es de alrededor de 70.
En la actualidad, las principales empresas locales de redes eléctricas en China están construyendo centrales eléctricas de almacenamiento por bombeo, y el diseño, la construcción o la contratación general requerida durante la construcción de las centrales eléctricas está casi monopolizado por una empresa central: Power Construction. Corporación de China.
Power Construction Corporation of China incluye casi todos los principales institutos de diseño de energía hidroeléctrica del país, el más famoso de los cuales es el East China Survey and Design Institute en Hangzhou, con ingresos anuales de más de 10 mil millones, superando a la mayoría. empresas cotizadas.
Su cuota de mercado de almacenamiento de energía hidroeléctrica por bombeo alcanza el 80% en China y el 50% en el mundo. Se puede decir que es la primera en la construcción de energía hidroeléctrica en China.
El equipo principal de una central de almacenamiento por bombeo es una turbina hidráulica. En este sentido, las fábricas tradicionales de turbinas de vapor son relativamente fuertes, como Dongfang Electric y Harbin Electric. Sin embargo, como equipo de generación de energía maduro, las turbinas hidráulicas tienen una tecnología madura y un pequeño sobreprecio.
2.3 Almacenamiento de energía del lado de la fuente de alimentación
2.3.1 Otras formas de almacenamiento de energía
La central eléctrica de almacenamiento por bombeo es un tipo de almacenamiento de energía mecánico, otro tipo de almacenamiento mecánico maduro. Los métodos de almacenamiento de energía incluyen el almacenamiento de energía en el volante, el almacenamiento de energía en aire comprimido, etc.
Según los diferentes medios de almacenamiento de energía, el almacenamiento de energía también se puede dividir en almacenamiento de energía electroquímica, almacenamiento de energía química, almacenamiento de energía térmica y almacenamiento de energía electromagnética. Sin embargo, a día de hoy, el almacenamiento de energía mecánico sigue siendo el más utilizado. madura y la forma más económica de almacenar energía.
En la actualidad, la aplicación del almacenamiento de energía electroquímica es la más extensa y prometedora. Las baterías eléctricas, el componente central de la cadena industrial de vehículos de nueva energía, son una de las aplicaciones del almacenamiento de energía electroquímica. Según distintos medios, se pueden dividir en baterías de iones de litio, baterías de plomo-ácido y baterías de iones de sodio.
El concepto de almacenamiento de energía química es simple, pero el proceso de operación es extremadamente complejo. Como sugiere el nombre, convierte la energía eléctrica en energía química y la almacena. El método más común es producir gas hidrógeno electrolizando agua.
Una aplicación típica del almacenamiento de energía térmica son las centrales fototérmicas. Una vez concentrada la luz solar, la sal fundida como medio se derrite y absorbe una gran cantidad de calor. La sal fundida continúa calentando el agua para formar vapor, que impulsa la turbina de vapor para generar electricidad. Después de que se pone el sol, la central eléctrica puede seguir generando electricidad utilizando el calor almacenado en las sales fundidas. Las centrales eléctricas CSP son una de las pocas centrales eléctricas de nueva energía que pueden suministrar energía de forma estable.
Representación de una central termosolar de 50 MW
El almacenamiento de energía electromagnética incluye almacenamiento de energía superconductor, almacenamiento de energía por condensador y almacenamiento de energía por supercondensador. La eficiencia del almacenamiento de energía es alta, pero aún está lejos. lejos de la aplicación práctica.
En la actualidad, el almacenamiento de energía en el lado del suministro de energía es principalmente almacenamiento de energía electroquímica y almacenamiento de energía química, que corresponden a centrales eléctricas conectadas a la red y centrales eléctricas distribuidas, respectivamente.
Almacenamiento de energía electroquímica
Actualmente, las nuevas centrales eléctricas centralizadas (conectadas a la red) en todo el país requieren almacenamiento de energía adaptativo, que se utiliza principalmente para el almacenamiento de energía cuando las nuevas centrales eléctricas fluctúan mucho. Debido a que el precio de la energía conectada a la red de las centrales eléctricas centralizadas es fijo, no hay ganancias en la diferencia de precio de la energía entre los picos y los valles. El objetivo principal es aumentar la energía conectada a la red de la central y aumentar los ingresos de la central.
Al mismo tiempo, en el lado de la red eléctrica, también hay una gran cantidad de centrales eléctricas de almacenamiento de energía, que tienen las mismas funciones que el almacenamiento por bombeo, la reducción de picos y la modulación de frecuencia. comprar energía baja y vender alta.
La imagen está tomada de un informe de investigación de una firma de valores.
Esta parte del almacenamiento de energía es principalmente almacenamiento de energía electroquímica. El almacenamiento de energía electroquímica más prometedor es: baterías de iones de litio y baterías de iones de sodio.
Tomando como representante las baterías de iones de litio, hablemos brevemente de las ventajas y desventajas del almacenamiento de energía electroquímico:
1.
Impulsado por políticas favorables, el costo del kilovatio-hora de las baterías de litio ha caído rápidamente en los últimos años. En la actualidad, las centrales eléctricas de almacenamiento de energía con baterías de litio tienen aplicaciones maduras. Bajo ciertas condiciones de precio de la electricidad, la tasa interna de retorno (TIR) de una central eléctrica de almacenamiento de energía puede llegar a 8, lo que ha alcanzado el estándar mínimo para proyectos de inversión de la mayoría de las empresas estatales y centrales.
2. Casi no restringido por las condiciones del sitio.
El almacenamiento de energía química requiere sitios más grandes y estándares de producción de seguridad más altos, mientras que el almacenamiento de energía en baterías de litio es adecuado para parques industriales, estaciones de carga e instrumentos y equipos de alta gama debido a su densidad de energía relativamente baja y su pequeño tamaño. . esperar.
3. Me temo que el coste llegará a un cuello de botella.
Los recursos de mineral de litio son limitados.
Es previsible que al ritmo de desarrollo actual, las baterías de litio entren en un período de cuello de botella en un futuro próximo debido al aumento de los precios de los materiales upstream, y el costo de las baterías de litio no pueda mantener la actual tendencia a la baja.
4. La mejora de la densidad energética se encuentra en un cuello de botella.
Aunque la densidad de energía de las baterías de litio ha mejorado mucho en los últimos años, todavía es demasiado pequeña en comparación con la energía utilizada por los humanos y la densidad de energía de las baterías de litio no aumenta tan rápido como semiconductores. Eso es exponencial, pero aumenta lentamente de manera proporcional. El aumento en la densidad de energía de las baterías de litio puede no satisfacer la demanda humana de capacidad de almacenamiento de energía.
En comparación con las baterías de iones de litio, las baterías de iones de sodio tienen la ventaja de su bajo costo y las reservas de sodio son mucho mayores que las de litio (las reservas probadas son aproximadamente 420 veces mayores que las del litio), por lo que será ampliamente utilizado en el futuro. Sin embargo, la reutilización de las baterías de iones de sodio sigue siendo baja, la densidad de energía es baja y no es económica.
La ventaja de las baterías de litio es que con la popularidad de los vehículos de nueva energía, las baterías eléctricas equipadas en los futuros vehículos eléctricos pueden seguir utilizándose como baterías de almacenamiento de energía después de su jubilación.
En el campo del almacenamiento de energía electroquímica, Contemporary Ampere Technology Co., Ltd. es un merecido líder absoluto. No solo se lanzó recientemente la batería de iones de sodio, sino que el informe provisional muestra que el negocio de almacenamiento de energía de Contemporary Ampere Technology Co., Ltd. ha crecido más de 7 veces en comparación con 2020.
Se puede predecir desde Contemporary Ampere Technology Co., Ltd. que el futuro mercado de almacenamiento de energía electroquímica será extremadamente amplio.
Almacenamiento de energía química
El almacenamiento de energía química se basa principalmente en el almacenamiento de energía del hidrógeno. Para el almacenamiento de energía de hidrógeno, un modelo de beneficio más directo es que las empresas químicas inviertan en nuevas centrales fotovoltaicas distribuidas y utilicen energía fotovoltaica para producir hidrógeno, y el hidrógeno es la materia prima de la mayoría de las empresas químicas, como el hidrógeno para producir etileno.
En zonas con buenas condiciones de iluminación y abundantes recursos hídricos, las empresas químicas pueden reducir fácilmente los costes de fabricación y obtener beneficios.
Además, la energía eólica marina se utiliza para producir hidrógeno en plantas químicas costeras, y la electrólisis del agua se utiliza para producir metanol como combustible para pilas de combustible. La rentabilidad depende enteramente de las condiciones naturales (recursos eólicos/ligeros y longitud de las tuberías de transporte).
Debido a que ya no se realizará el análisis de la cadena de la industria energética del hidrógeno, quienes estén interesados pueden leer el artículo anterior. En el futuro, la construcción de centrales eléctricas distribuidas con nueva energía y almacenamiento de energía de hidrógeno debe ser una dirección de desarrollo importante:
El futuro está lejos: un breve análisis de la cadena industrial de la energía del hidrógeno
2.4 Almacenamiento de energía del lado del usuario
Actualmente, el almacenamiento de energía en el lado del usuario es principalmente almacenamiento de energía electroquímica. Con la popularidad de los vehículos eléctricos en el lado de las aplicaciones, la brecha en la demanda de almacenamiento de energía por parte del usuario será cada vez mayor.
Hagamos un cálculo sencillo: mucha gente utiliza ahora vehículos eléctricos. Si un vehículo eléctrico utiliza carga rápida, alcanzará el 75% de su potencia en aproximadamente una hora, y la potencia de la pila de carga es de aproximadamente 100-200 kw, lo que equivale a 100 a 200 grados en una hora. Antes de que los vehículos eléctricos se popularicen por completo,
Pero si en un pequeño condado del nivel 18 con una población de cientos de miles (millones), después de que los vehículos eléctricos se popularicen por completo, se cargarán miles (millones) de vehículos. al mismo tiempo, la potencia instantánea alcanzará un valor aterrador y la mayoría de las redes eléctricas a nivel de condado no pueden soportar el impacto de una potencia tan alta.
Como resultado, han surgido algunas empresas operadoras de pilas de carga distribuidas, como Kuaibu Technology, invertida por Contemporary Ampere Technology Co., Ltd. y que se centra en operaciones integradas de almacenamiento, carga e inspección.
La combinación de energía fotovoltaica, almacenamiento de energía electroquímica y pilas de carga no solo puede reducir en gran medida los costos operativos de las estaciones de carga (sin necesidad de comprar energía de la red eléctrica), sino también acortar el tiempo de aprobación de la construcción de la carga. estaciones (no es necesario obtener energía de la red eléctrica) Licencia de distribución). Sin embargo, los componentes fotovoltaicos y los equipos de almacenamiento de energía electroquímicos recientemente agregados también aumentarán considerablemente el costo de construcción de las estaciones de carga.
Existen muchas otras aplicaciones del lado del usuario, como UPS para equipos grandes, centrales eléctricas de almacenamiento de energía para parques industriales, etc. , así que no daré ejemplos uno por uno.
Existen varias formas de almacenamiento de energía. Aquí analizamos principalmente la cadena industrial de almacenamiento de energía electroquímica más prometedora.
3.1 Principio del sistema de almacenamiento de energía electroquímico
Entre ellos, PCS: convertidor de almacenamiento de energía, conecta el sistema de batería a la red eléctrica para lograr la conversión bidireccional de energía CC y CA.
BMS: Sistema de gestión de baterías, utilizado para la gestión de carga y descarga de baterías.
BS: Paquete de baterías, componente central, el coste principal recae en la batería.
Sistema de gestión energética.
El costo del sistema de almacenamiento de energía electroquímica se muestra en la figura anterior, donde EPC se refiere a la proporción de la construcción de la central de almacenamiento de energía electroquímica en el costo general de contratación. Se puede observar que el costo de la batería representa más de la mitad de todo el sistema, seguido por el convertidor de almacenamiento de energía PCS. Estos dos rubros son también los sectores con mayor contenido técnico y las barreras más gruesas en el sistema de almacenamiento de energía.
3.2 Grifos por placa
Empresas representativas de baterías de almacenamiento de energía: Contemporary Ampere Technology Co., Ltd., Paineng Technology, BYD y Yiwei Lithium Energy.
Contemporary Ampere Technology Co., Ltd.: líder absoluto indiscutible. El informe provisional muestra que el negocio de almacenamiento de energía ha aumentado más de 7 veces año tras año y tiene voz absoluta en el campo de las baterías.
Yiwei Lithium Energy: se ha desarrollado rápidamente en 5G y en el almacenamiento de energía de la central eléctrica Fengguang, pero aún ocupa el primer lugar entre las fábricas de baterías de segundo nivel.
BYD: cubre toda la cadena industrial, tiene una profunda acumulación de tecnología y mercados extranjeros brillantes. Sin embargo, su negocio principal son los vehículos completos y la flexibilidad de su negocio de almacenamiento de energía puede ser promedio.
Tecnología Paineng: el negocio de almacenamiento de energía es puro, se centra en el almacenamiento de energía del lado del usuario y su rendimiento actual se publica generalmente.
PCS (inversor de almacenamiento de energía): Sungrow, Goodway, Jinlang Technology.
Sungrow: Los inversores y sistemas de almacenamiento de energía ocupan una posición de liderazgo en el mercado mundial de inversores.
Goodway: similar a Paineng Technology, se centra en el mercado de inversores de almacenamiento de energía del lado del usuario.
Jinlang Technology: un nuevo actor en el campo de los inversores, ha capturado gran parte del mercado interno de Sungrow a los pocos años de su desarrollo, y las perspectivas del mercado son prometedoras.
Integración del sistema: Hongsheng Shares.
EPC: Yongfu Co., Ltd. es una basura. Es simplemente un instituto de diseño roto. De lo contrario, si Contemporary Anpu Technology Co., Ltd. no participa, será una basura.
El artículo de hoy es un poco largo y la cadena industrial es un poco simple. Hasta ahora, con el apoyo de políticas, el almacenamiento de energía sólo ha podido alcanzar el nivel de demanda de inversión de las empresas estatales (probablemente un poco más alto que la tasa de retorno convencional), y está lejos de alcanzar un brote a gran escala. .
Si quieres invertir en el campo del almacenamiento de energía, las baterías y los inversores más valiosos deben explotar primero. En cuanto a los demás, intenta no tocarlos.