Los sistemas de almacenamiento de energía se utilizan principalmente en la transmisión y distribución de la red eléctrica y los servicios auxiliares, la conexión a la red de energías renovables, la red distribuida y la microrred, así como en diversas partes del lado del usuario. Según las estadísticas, en el primer semestre de 2023, almacenamiento mundial de energía La producción de baterías será de 98 GWh, lo que supone un aumento interanual de 104%, y los envíos serán de 102 GWh, lo que supone un aumento interanual de 118%.
1. Sistema de almacenamiento de energía
Almacenamiento de energía, que realiza la transformación de energía a través del tiempo y el espacio. En un sentido amplio, un sistema de almacenamiento de energía se refiere a un proceso cíclico en el que una forma de energía se almacena en la misma forma o se convierte en otra forma de energía a través de un medio o dispositivo, y luego se libera en una forma específica de energía basada en aplicaciones futuras para realizar la transmisión o transferencia de energía a través del tiempo y el espacio.
2. El papel del sistema de almacenamiento de energía
El sistema de almacenamiento de energía es también un regulador del sistema energético, que desempeña principalmente la función de regulación de picos y regulación de frecuencia. La función principal del sistema de almacenamiento de energía es desempeñar un papel regulador en el sistema energético para garantizar el equilibrio entre la producción y el consumo de energía, mejorando al mismo tiempo la economía general del sistema energético y reduciendo los costes de la energía.
Las funciones diarias del sistema de almacenamiento de energía pueden clasificarse a grandes rasgos en dos categorías: regulación de picos y regulación de frecuencia.
- El almacenamiento de energía puede hacer coincidir el extremo de generación de energía y el extremo de carga mediante el ahorro de picos y el relleno de valles para realizar la función de ahorro de picos.
La reducción de picos consiste en mantener el equilibrio entre la carga eléctrica y la generación de energía durante un largo periodo de tiempo, invirtiendo más grupos electrógenos para satisfacer la demanda durante el periodo de mayor consumo de energía y apagando las unidades correspondientes durante el periodo de menor consumo.
El sistema de almacenamiento de energía tiene características de flujo bidireccional de energía. Almacena energía durante los periodos de bajo consumo y la libera durante los picos de consumo, lo que permite reducir los picos y llenar los valles.
Puede reducir eficazmente la diferencia de carga pico-valle del sistema eléctrico y hacer coincidir el extremo de generación de energía en el intervalo de tiempo y el lado de carga para mantener la estabilidad del sistema.
- El almacenamiento de energía puede optimizar la precisión de la modulación de frecuencia y prolongar la vida útil del sistema eléctrico.
La frecuencia del sistema eléctrico es el parámetro operativo más sensible que puede reflejar directamente la estabilidad del sistema, y debe mantenerse dentro de un rango fijo y controlable en el funcionamiento diario. Cuando la generación de energía del sistema eléctrico no está equilibrada con la carga, la frecuencia cambia en consecuencia.
Cuando la generación de energía escasea, la frecuencia del sistema disminuye, y viceversa. La regulación de la frecuencia consiste en desplegar instantáneamente los grupos electrógenos correspondientes en función del nivel de carga de potencia para proporcionar una generación de energía adecuada, lo que plantea grandes exigencias a la rapidez de respuesta de los grupos electrógenos.
Además, el almacenamiento de energía puede optimizar la función de modulación de frecuencia del sistema eléctrico. Por un lado, la velocidad de respuesta en tiempo real del almacenamiento de energía puede mejorar la velocidad de ajuste y la precisión de la unidad de potencia. Así, el funcionamiento frecuente prolonga la vida útil de todo el sistema eléctrico.
3. Análisis de varios escenarios de aplicación del almacenamiento de energía
- El almacenamiento de energía de apoyo en el lado de la generación de energía golpea directamente el punto de dolor de la generación de energía nueva, y se convierte en la única manera de limpiar la estructura energética.
La generación de nueva energía es diferente de la generación térmica tradicional, que puede ajustar manualmente la eficiencia de generación de energía. Naturalmente, depende en gran medida del entorno natural, lo que provoca una evidente incontrolabilidad e inestabilidad.
Cuando se conecte a la red, causará un enorme impacto de corriente en la red y la dañará, lo que resolverá la inestabilidad. El sexo se ha convertido en el principal cuello de botella del desarrollo de las energías limpias. En el lado de la generación de energía, los sistemas de almacenamiento de energía se equipan sobre todo en grandes centrales eléctricas centralizadas para aliviar este cuello de botella técnico.
Por un lado, el sistema de almacenamiento de energía puede realizar el "peak shaving and valley filling" almacenando el exceso de electricidad que no puede consumirse, y programando el tiempo de descarga en función de la demanda, para resolver el problema del abandono eólico.
Por otro lado, el sistema de almacenamiento de energía puede cargarse y descargarse con frecuencia o responder rápidamente a las señales de modulación de frecuencia para ajustar la producción y la potencia a corto plazo de la generación de energía nueva en tiempo real, y aliviar la presión de la modulación de frecuencia y la regulación de picos en la red eléctrica en un breve periodo de tiempo.
- El almacenamiento de energía en el lado de transmisión y distribución se utiliza como dispositivo de expansión de la capacidad o dispositivo de reserva para mejorar la ajustabilidad y seguridad de la línea.
El almacenamiento de energía en el lado de la transmisión y la distribución puede ampliar la capacidad de las líneas y aliviar la congestión de las mismas en aplicaciones cotidianas, y la ampliación temporal del almacenamiento de energía puede retrasar o eliminar la necesidad de sustituir las líneas antiguas y reducir los costes. Al mismo tiempo, los equipos de almacenamiento de energía también pueden utilizarse como dispositivo de reserva en las subestaciones para proporcionar alimentación de CC de reserva cuando se interrumpe la alimentación de CA externa, lo que mejora la fiabilidad y la seguridad.
- Almacenamiento de baterías detrás del contador puede aprovechar eficazmente la diferencia de precios de la electricidad y reducir los costes de ésta.
Por parte del usuario, el almacenamiento de energía se utiliza sobre todo en instalaciones fotovoltaicas o eólicas distribuidas. Basándose en el sistema de precios de la electricidad por tiempo de uso o en el sistema de tarifas por capacidad, los usuarios generan y almacenan electricidad durante los periodos de precios bajos de la electricidad para satisfacer la demanda de electricidad durante los periodos de precios altos de la electricidad, reduciendo así los costes totales de la electricidad.
Además, otra aplicación importante del lado del usuario es la "microrred", que integra fuentes de energía distribuidas, almacenamiento de energía y dispositivos de conversión de energía en un pequeño sistema de generación y distribución de energía, que está separado de la red eléctrica general para lograr un consumo cercano y reducir el impacto en la red eléctrica general. impacto, etc.
4. Espacio de demanda del mercado mundial de almacenamiento de energía
De 2022 a 2025, la nueva demanda mundial de almacenamiento de energía será de unos 630 GWh. Según las estimaciones, la demanda mundial de nuevo almacenamiento de energía en el lado de la generación de energía, el lado de la red, el lado del usuario, las estaciones base 5G y otros servicios auxiliares de 2022 a 2025 será de 190GWh, 34,4GWh, 364,9GWh, 30,3GWh y 10,4GWh, respectivamente, totalizando unos 630GWh.
- Generación de energía: Las políticas favorables aceleran la liberación de la demanda incremental, y la nueva demanda alcanzará los 50,6GWh en 2025. La generación de electricidad se basa principalmente en nuevas instalaciones de generación de energía. Suponemos que en 2022-2025
- La nueva capacidad fotovoltaica mundial instalada es de unos 250GW, 330GW, 400GW, y 480GW, de los cuales el tipo centralizado representa unos 60%, correspondientes a 150GW, 198GW, 240GW, y 288GW; la nueva capacidad eólica mundial instalada es de unos 98,8GW, 107GW, y 115,9% respectivamente GW, 133,3GW.
- Los índices de penetración del almacenamiento de energía para las centrales eólicas y fotovoltaicas son 20%, 30%, 40% y 60%, respectivamente.
- Los ratios de asignación de potencia en el lado de la generación de energía son 13%, 15%, 17% y 20%, respectivamente.
- El tiempo de configuración del almacenamiento de energía es de 2 horas. Se calcula que la nueva escala de capacidad y energía del almacenamiento de energía en el lado de la generación eléctrica será de 6,5GW/12,9GWh en 2022, y de 50,6GW/101,1GWh en 2025, y la CAGR trienal de la escala de capacidad será del 98,4%.
- Lado de la rejilla: Las existencias en el lado de la red son paralelas a las dos ruedas recién añadidas, y la demanda recién añadida en 2025 es de unos 16,3 GWh. En el lado de la red eléctrica, los servicios auxiliares (es decir, la regulación de la frecuencia y los picos) son el pilar principal, y existen mercados de existencias e incrementales. A finales de 2021, el mercado mundial de capacidad instalada de energías renovables es de unos 2807 GW. Suponemos que en 2022-2025
- El incremento anual de la capacidad mundial instalada de energías renovables es de unos 440 GW, 573 GW, 690 GW y 823 GW.
- Los índices de penetración de los equipos de almacenamiento de energía instalados de 2022 a 2025 son de 1,3%, 1,5%, 2,0% y 3,0%; los índices de penetración de los equipos de almacenamiento de energía instalados de forma incremental son de 7%, 9%, 12% y 15%, respectivamente.
- La relación de asignación de potencia en el lado de la red es de 3%.
- El tiempo de configuración del almacenamiento de energía es de 1 hora. Se calcula que la nueva capacidad añadida y la escala energética del almacenamiento de energía en la red serán de 3,5 GW/3,5 GWh en 2022, y de 16,3GW/16,3GWh en 2025, con una TCAC trienal del 67,5%.
- Lado usuario: Los elevados precios de la electricidad siguen impulsando un gran crecimiento del lado del usuario, y la nueva demanda en 2025 será de unos 147,7 GWh. Suponemos que 2022-2025
- La nueva capacidad instalada de fotovoltaica distribuida en el mundo es de unos 100 GW, 132 GW, 160 GW y 192 GW, respectivamente.
- Los índices de penetración de los equipos de almacenamiento de energía fotovoltaica distribuida son 13%, 20%, 23% y 27%, respectivamente. 3) El ratio de configuración de potencia del lado del usuario es de 95%.
- El tiempo de despliegue global del almacenamiento de energía en los hogares suele ser de 2 a 4 horas, y para la estimación se utiliza el valor medio de 3 horas. Se estima que la nueva escala de capacidad y de energía del almacenamiento de energía del lado del usuario será de 12,4 GW/37,1 GWh en 2022, respectivamente, y de 49,2 GW/147,7 GWh en 2025, y la CAGR trienal de la escala de capacidad será de 58,6%.
- Estación base 5G: La demanda de espacio de servicio auxiliar es considerable, y la nueva demanda en 2025 es de unos 15,1GWh. Además de servir como fuente de alimentación de emergencia, el almacenamiento de energía configurado por la estación base 5G es también una estación de almacenamiento de energía que desempeña un papel de servicio auxiliar y participa en la regulación de la frecuencia y la regulación de picos de la red eléctrica. Suponemos que para 2022-2025:
- El número de nuevas estaciones base 5G en el mundo es de 110, 140, 1,70 y 2,1 millones, respectivamente;
- Los índices de penetración de las estaciones base 5G equipadas con almacenamiento de energía son de 18%, 27%, 45% y 60%, respectivamente;
- La relación de configuración de la potencia de almacenamiento de energía es 100%;
- El tiempo de configuración del almacenamiento de energía aumenta de 3,5 a 4 horas. Se calcula que la nueva capacidad añadida y la escala de energía del almacenamiento de energía de la configuración de la estación base 5G serán de 0,6GW/2,1GWh en 2022, respectivamente, y de 3,8GW/15,1GWh en 2025, y la CAGR trienal de la escala de capacidad será de 85,3%.
5. Futuro espacio de mercado del almacenamiento mundial de energía
A largo plazo, el aumento de la proporción de generación mundial de energía renovable liberará efectivamente el vasto espacio de demanda de almacenamiento de energía. Tomando China como ejemplo, la nueva demanda de almacenamiento de energía en China será de unos 179 GWh entre 2022 y 2025.
Según las estimaciones, la nueva demanda de almacenamiento de energía de China para 2022-2025 en el lado de la generación de energía, el lado de la red, el lado del usuario, las estaciones base 5G y otros servicios auxiliares será de 41,1 GWh, 26,2 GWh, 77,9 GWh, 27,9 GWh y 5,7 GWh, con un total de unos 179 GWh.
- Generación de energía: En 2025, la nueva demanda alcanzará los 20,3GWh. La parte de generación de energía se basa principalmente en nuevas instalaciones de generación de energía, suponiendo que en 2022-2025:
- La nueva capacidad fotovoltaica instalada es de unos 80GW, 90GW, 100GW y 110GW, de los cuales el tipo centralizado representa 50%, que corresponden a unos 40GW, 45GW, 50GW y 55GW;
- Los índices de penetración de las configuraciones de almacenamiento de energía son 17%, 21%, 24% y 30%, respectivamente.
- Los ratios de asignación de potencia en el lado de la generación de energía son 12%, 15%, 18% y 25%, respectivamente.
- El tiempo de configuración del almacenamiento de energía es de 2 horas. Por lo tanto, se calcula que la nueva escala de capacidad y energía del almacenamiento de energía en el lado de la generación de energía será de 1,9GW/3,9GWh en 2022, y alcanzará los 10,1GW/20,3GWh en 2025, y la CAGR trienal de la escala de capacidad será de 73,5%.
- Lado de la rejilla: Para satisfacer la demanda de regulación de picos de potencia y regulación de frecuencia, la nueva demanda en 2025 es de unos 14,6GWh. En el lado de la red eléctrica, los servicios auxiliares (es decir, la regulación de la frecuencia y de los picos) son el pilar fundamental, y existen mercados de valores y mercados incrementales. Suponiendo 2022-2025:
- La capacidad instalada de potencia incremental es de aproximadamente 150 GW, 170 GW, 195 GW y 220 GW;
- Los índices de penetración de los equipos de almacenamiento de energía instalados de 2022 a 2025 son de 2,2%, 3,5%, 5,5% y 8,0%; los índices de penetración de los equipos de almacenamiento de energía instalados de forma incremental son de 7%, 8%, 12% y 18%, respectivamente.
- La relación de asignación de potencia en el lado de la red es de 3%.
- El tiempo de configuración del almacenamiento de energía es de 1 hora. Se estima que la nueva capacidad añadida y la escala energética del almacenamiento de energía en la red serán de 1,7 GW/1,7 GWh en 2022, y alcanzarán los 14,6 GW/14,6 GWh en 2025, respectivamente, y la CAGR trienal de la escala de capacidad será de 102,8%.
- Lado usuario: La reducción de costes libera progresivamente espacio en el lado del usuario, y la nueva demanda en 2025 es de unos 36,6 GWh. El lado del usuario considera principalmente la popularización de los sistemas de almacenamiento óptico. Suponiendo 2022-2025:
- La nueva capacidad instalada de fotovoltaica distribuida es de unos 40 GW, 45 GW, 50 GW y 55 GW, respectivamente.
- Los índices de penetración de los equipos de almacenamiento de energía fotovoltaica distribuida son de 8%, 16%, 25% y 37%, respectivamente.
- El ratio de configuración de potencia del lado del usuario es 90%.
- El tiempo de configuración del almacenamiento de energía es de 2 horas. En 2022, la nueva escala de capacidad y la escala de energía del almacenamiento de energía del lado del usuario serán de 2,9 GW/5,8 GWh respectivamente, y en 2025 alcanzarán 18,3GW/36,6 GWh respectivamente, y la CAGR trienal de la escala de capacidad de 2022 a 2025 será de 85,3%.
- Estaciones base 5G: En comparación con las estaciones base 4G, el consumo de energía ha aumentado significativamente, y el almacenamiento de energía de reserva se ha convertido en una necesidad. La nueva demanda en 2025 será de unos 13,4 GWh. China es actualmente el mayor mercado de demanda de almacenamiento de energía de configuración de estaciones base 5G. En la actualidad, la capacidad instalada acumulada de almacenamiento de energía de estación base 5G en China representa alrededor de 60% del mundo. En 2021, China añadirá más de 600.000 nuevas estaciones base 5G. Suponiendo 2022-2025:
- El número de estaciones base 5G de nueva construcción es de 80, 100, 1,2 millones y 1,4 millones;
- Los índices de penetración del almacenamiento de energía para las estaciones base 5G son 25%, 35%, 60% y 80%, respectivamente;
- La relación de configuración de la potencia de almacenamiento de energía es 100%;
- El tiempo de configuración del almacenamiento de energía aumenta de 3,5 a 4 horas. Se calcula que la nueva capacidad añadida y la escala de energía del almacenamiento de energía de la configuración de la estación base 5G serán de 0,6GW/2,1GWh en 2022, respectivamente, y de 3,4GW/13,4GWh en 2025, y la CAGR trienal de la escala de capacidad será de 85,7%.
Aquí se presenta la última estructura del mercado mundial de almacenamiento de energía. Si desea saber más sobre el almacenamiento de energía, puede consultar Los 10 mayores fabricantes mundiales de baterías de almacenamiento de energía.
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