Хранение энергии — балласт для глобального энергетического перехода

  Процесс достижения «углеродной нейтральности» в странах по всему миру представляет собой переходный процесс чистой энергии, постепенно вытесняющей традиционную ископаемую энергию, среди которой ожидается, что наиболее перспективными будут энергия воды, ветра и солнца.

  С глобальной точки зрения хранение энергии в основном различается на традиционное хранение энергии и новое хранение энергии, первое в основном относится к накоплению энергии с помощью насоса, а второе включает электрохимическое хранение энергии и хранение энергии сжатого воздуха и т. Д.

  В результате российско-украинского конфликта цены на энергоносители в Европе в этом году продолжили расти, что привело к быстрому росту цен на электроэнергию для населения, что стимулировало всплеск спроса на бытовое хранение энергии в сочетании с быстрым ростом Американский рынок, что делает зарубежный рынок хранения энергии высоким бумом. Соответственно; Bloomberg New Energy Finance (BNEF) сделал последний прогноз, согласно которому к концу 2030 года глобальное кумулятивное развертывание установленных масштабов хранения энергии резко возрастет, в то время как BNEF подчеркнул, что 20-й век станет «эпохой хранения энергии».

  Страны во всем мире для достижения «углеродно-нейтрального» процесса - это чистая энергия, постепенно заменяющая традиционный процесс перехода на ископаемую энергию, в котором вода, ветер и солнечная энергия являются наибольшей надеждой, но существует полное ограничение водных ресурсов, поэтому ветер и солнечная энергия будет играть наиболее важную роль в разбавлении традиционной тепловой энергии и создании будущего зеленой энергии.

  Однако световая энергия и энергия ветра являются нестабильными источниками энергии, такими как внутридневные колебания мощности энергии ветра до 80%, пик мощности появляется рано утром, после полудня до самой низкой точки, характеристики «обратной нагрузки». очень очевидны. Внутрисуточные колебания световой энергии составляют до 100%, достигая пика дня в полдень, до и после полудня имеют равномерно падающий тренд, ночная мощность до 0, пиковые и впадинные характеристики отчетливы. Кроме того, световая энергия также подвержена погодным условиям, облачная или солнечная погода на фактическом активном выделении световой энергии очень очевидна.

  Именно флуктуирующие, прерывистые и случайные характеристики энергии ветра и света приводят к нестабильной выдаче мощности на стороне производства электроэнергии, а также затрудняют достижение баланса распределения на стороне сети, в то время как спрос на стороне потребителя не может быть точно определен. и своевременно отреагировали и удовлетворены, и изменчивость всей системы власти очевидна.

  Тем не менее, накопление энергии может полностью избавить от забот о преобразовании чистой энергии в зеленую энергию. С одной стороны, избыточная энергия будет собираться и храниться в то время, когда ветровая и солнечная энергия в изобилии или когда потребление электроэнергии низкое, в то время как резервная энергия будет высвобождаться, когда электрическая энергия входит в отлив или когда потребление электроэнергии достигает своего предела. пик, чтобы обеспечить полное использование и развитие каждой единицы чистой энергии, а также максимизировать эффект от потребления энергии ветра и света; с другой стороны, накопление энергии ветра и света может как значительно уменьшить, так и защитить от последующего неожиданного вмешательства погодных факторов, тем самым повышая непрерывность и стабильность передачи электроэнергии на стороне генерации.

  В то же время, с помощью накопления энергии, сторона электросети (предприятие) может быть на стороне энергоснабжения пика, когда низкая цена на покупку электроэнергии, на стороне электроэнергии высокого спроса, когда высокая цена на продажу электроэнергии , в пике и заполнить долину в то же время, но и значительно повысить гибкость системы энергосистемы; Кроме того, будь то сторона производства электроэнергии, сторона электросети или сторона пользователя, использование энергии для накопления энергии может быть связано с нехваткой мощности и высокими ценами на электроэнергию через рынок торговли электроэнергией, оплачиваемый для выдачи и Кроме того, будь то на со стороны производства электроэнергии, или со стороны сети, или со стороны потребителя, электроэнергия, произведенная с использованием накопления энергии, может быть отдана за плату и получена из рынка торговли электроэнергией, когда мощности не хватает, а цена высока.

  Всесторонняя оценка показывает, что чем сильнее замещение ископаемой энергии чистой энергией, тем сложнее баланс спроса и предложения электроэнергии, но использование аккумулирования энергии может быть сопряжено с риском замены чистой энергии, и даже аккумулирование энергии можно рассматривать как балласт энергетического перехода.

  С глобальной точки зрения накопление энергии в основном различается на традиционное хранение энергии и новое хранение энергии, первое в основном относится к накоплению энергии насосами, а второе включает электрохимическое хранение энергии и хранение энергии сжатого воздуха. Аккумулирование энергии насосов - это использование механического насосного оборудования для перекачки воды с низкого уровня на высокий, когда это необходимо для производства гидроэлектроэнергии; в то время как электрохимическое накопление энергии - это использование мощных и высокопроизводительных положительных и отрицательных электродов батареи для хранения и разрядки электроэнергии, накопление энергии сжатого воздуха в основном используется для сжатия оставшейся электроэнергии, когда нагрузка на сеть низкая, и будет храниться в герметичные установки высокого давления, высвобождаемые в пик потребления электроэнергии для привода газовых турбин для выработки электроэнергии.

  Из глобального установленного масштаба и доли рынка текущий совокупный установленный масштаб насосных накопителей энергии является самым большим, совокупный установленный масштаб электрохимических накопителей энергии занимает второе место, а наземная компоновка проектов хранения энергии на сжатом воздухе занимает третье место.

  Хотя аккумулирование энергии в настоящее время является наиболее важным способом хранения энергии, и накопление технологий, и бизнес-модель являются более зрелыми, но аккумулирование энергии строго ограничено географическим потенциальным пространством, а не только медленным запуском, длительным циклом строительства, ограниченность ресурсов и высокая стоимость.

  Напротив, электрохимическое накопление энергии в основном не нарушается внешними условиями, быстрым временем отклика, гибкими строительными проектами и, что более важно, как наиболее широко распространенные разновидности электрохимического накопления энергии, накопление лития является не только зрелым процессом, но и маргинальным. Тенденция снижения стоимости становится все более значимой, что снижает стоимость всего литиевого накопителя энергии.

  По оценкам BNEF, глобальная стоимость хранения лития составляет около 1 трлн. заменить господство накопления энергии с перекачкой.

  Данные показывают, что к концу 2021 года совокупный установленный размер глобальных насосных накопителей энергии снизился на 4,1% в годовом исчислении, в то время как доля электрохимических накопителей энергии увеличилась до 12,2% при совокупном установленном размере 25,4 ГВт. увеличившись на 67,7% в годовом исчислении.

  Что касается электрохимического накопления энергии, литий-ионные батареи в настоящее время имеют долю рынка более 90%, хотя позже может занять место другая натриевая батарея, которая действует как носитель энергии.

  Данные показывают, что на долю натрия приходится до 2,751ТР2Т земной коры, и он распределен по всему миру, в то время как литий для сравнения составляет всего 0,00651ТР2Т, в основном в Северной и Южной Америке. Также в цене отражается цена натрия всего $0,29/кг, в то время как цена лития в настоящее время составляет около $21,5/кг, стоимость сырья для натриевых батарей по сравнению с литиевыми батареями на 30% – 40% ниже.

  Кроме того, натрий-ионные батареи могут достигать скорости удержания разряда более 90% в условиях низкой температуры -20 ℃, -40 ℃. Низкая температура может высвободить более 70% емкости, высокая температура 80 ℃ также может использоваться для циклического зарядка и разрядка, посадка проекта и применение сценариев более гибкие, поэтому натриевые батареи для замены литиевых батарей будут тенденцией, тот же вывод также относится к более длительному сроку службы, более высокой безопасности и ресурсоемким ванадиевым батареям. Тот же вывод также относится к новым батареям, таким как как ванадиевые батареи с более длительным сроком службы, более высокой безопасностью и богатыми ресурсами.

  По сравнению с электрохимическим хранением энергии, хотя масштабы хранения энергии сжатого воздуха намного ниже, но Германия, Соединенные Штаты фактически начали коммерческое развитие и применение, первоначальное основное использование низкокачественной электроэнергии низкого качества, сжатие воздуха и хранение в большие пещеры для хранения, в пике электричества, воздух под высоким давлением из пещеры для хранения, такое же сжигание топлива для привода расширительной машины для выработки электроэнергии, но традиционное хранилище энергии сжатого воздуха зависит от ископаемого топлива, зависит от Недостатки пещеры для хранения природного газа ограничивают пространство для расширения. Что касается соответствующих узких мест, страны по всему миру активно разрабатывают новые технологии хранения энергии на сжатом воздухе, такие как система хранения энергии на сжатом воздухе с накоплением тепла, система хранения энергии на изотермическом сжатом воздухе и система хранения энергии на сжиженном воздухе.

  В настоящее время новые накопители энергии на сжатом воздухе с точки зрения функций, стоимости, срока службы и производительности в основном эквивалентны накопителям энергии с насосами, но также подчеркивают преимущества больших масштабов, длительного срока службы, отсутствия загрязнения окружающей среды, долговечности и гибкости. очень высокий потенциал развития технологии накопления энергии.

  Будь то накопление энергии насосом, электрохимическое хранение энергии или хранение энергии сжатого воздуха, все они образуют тесно связанную и полную производственную цепочку. Вверх по течению находятся сырье и производственное оборудование; В промежуточном звене существуют системы построения и интеграции проектов хранения энергии, состоящие из аккумуляторных блоков, систем управления батареями (отвечающих за состояние батареи), систем управления энергией (отвечающих за распределение энергии) и преобразователей накопления энергии (отвечающих за преобразование тока) и т. д. , а ниже по течению есть установка продукта для хранения энергии и конечные пользователи и т. д.

  Крупнейшие мировые экономики должны конкурировать не только за высококлассный дискурс отраслевой цепочки, такой как стандартный контроль над продуктами и проектами, но и за торговлю с добавленной стоимостью в отраслевой цепочке, такую как способность экспортировать продукцию и технические услуги, а также установление барьеров доступа для защиты своей промышленности и продукции и т. д. отмечены конкуренцией. Поэтому новый накопитель энергии, который, казалось бы, основан на общем видении «углеродной нейтральности», неизбежно маркируется конкурентными символами.

  Сканируя мир, некоторые крупные страны, продвигающие и применяющие накопление энергии, обычно поддерживают развитие рынка хранения энергии, предоставляя субсидии, инвестиционные налоговые льготы и другие меры в своих политических механизмах.

  В США политика инвестиционного налогового кредита (ITC) федерального правительства поддерживает скидки ITC в размере до 30% для систем хранения энергии свыше 5 кВтч, в то время как субсидии Программы стимулирования самостоятельного производства (SGIP) для распределенного хранения энергии на стороне клиента расширяются за счет 2026 г., а Закон о лучших технологиях хранения энергии (BEST) предусматривает выделение 1 триллиона триллионов триллионов долларов на инновации в области исследований, разработок и демонстрации технологий хранения энергии в течение следующих пяти лет. миллиардов в финансовой поддержке.

  В Германии Закон о возобновляемых источниках энергии (EEG) не только отменил лимит субсидий в размере 52 ГВт установленной фотоэлектрической мощности, но и налог на EEG, уплачиваемый отечественными потребителями электроэнергии за стимулы к чистой энергии, будет снижен на 0,25 евро за кВтч, начиная с 2021 года. упадет еще на 0,0625 евро в 2023 году. В Японии Министерство экономики, торговли и промышленности выделило в этом году бюджет в размере около $98,3 млн для субсидирования 66% стоимости установки литий-ионных батарей в домах и на предприятиях. ; в Великобритании, в дополнение к отмене ограничения на 49 МВт для лицензий на хранение энергии, были созданы Фонд задач промышленной стратегии и Фонд портфеля инноваций Net Zero на общую сумму 1,246 миллиарда фунтов стерлингов. «В Великобритании, в дополнение к отмене лицензионного ограничения на 49 МВт, были созданы в общей сложности 1,246 миллиарда фунтов стерлингов из Фонда задач промышленной стратегии и Фонда инновационного портфеля Net Zero для оказания специальной помощи и поддержки технологий хранения энергии.

  При условии сбора и изучения множества конкурентных сил глобальное хранилище энергии вступило на путь ускоренного увеличения объема. Согласно данным, в 2021 году глобальная установленная мощность новых проектов по хранению энергии составит 18,3 ГВт, что на 9% больше, чем в прошлом году, а к концу 2021 года совокупная установленная мощность действующих проектов по хранению энергии составит 209,4 ГВт. По данным исследовательской компании HIS Markit, общая установленная мощность систем хранения энергии, развернутых по всему миру, превысит 12 ГВт в 2022 году. Примечательно, что в глобальной модели хранения энергии США, Китай и Европа являются тремя главными лидерами квадрата. очевидно, три включают глобальную установленную мощность хранения энергии 80%, и эта тенденция будет еще более укрепляться в будущем.