Les systèmes de stockage d'énergie sont principalement utilisés dans le transport et la distribution du réseau électrique et les services auxiliaires, la connexion au réseau des énergies renouvelables, le réseau distribué et le micro-réseau, ainsi que dans diverses parties du côté utilisateur. Selon les statistiques, au cours du premier semestre 2023, stockage mondial de l'énergie La production de batteries sera de 98GWh, soit une augmentation de 104% en glissement annuel, et les livraisons seront de 102GWh, soit une augmentation de 118% en glissement annuel.
1. Système de stockage d'énergie
Le stockage de l'énergie, qui réalise la transformation de l'énergie dans le temps et l'espace. Au sens large, un système de stockage d'énergie fait référence à un processus cyclique dans lequel une forme d'énergie est stockée sous la même forme ou convertie en une autre forme d'énergie par le biais d'un support ou d'un dispositif, puis libérée sous une forme d'énergie spécifique en fonction des applications futures pour réaliser la transmission ou le transfert d'énergie à travers le temps et l'espace.
2. Le rôle du système de stockage de l'énergie
Le système de stockage d'énergie est également un régulateur du système énergétique, qui remplit principalement les fonctions de régulation des pics et de régulation de la fréquence. Le rôle principal du système de stockage d'énergie est de jouer un rôle régulateur dans le système énergétique afin d'assurer l'équilibre entre la production et la consommation d'énergie, tout en améliorant l'économie générale du système énergétique et en réduisant les coûts de l'énergie.
Les fonctions quotidiennes du système de stockage de l'énergie peuvent être classées en deux catégories : la régulation des pics et la régulation de la fréquence.
- Le stockage de l'énergie peut faire correspondre la production d'énergie et la charge grâce à l'écrêtement des pointes et au remplissage des vallées pour réaliser la fonction d'écrêtement des pointes.
L'écrêtement des pointes consiste à maintenir l'équilibre entre la charge et la production d'électricité sur une longue période, en investissant davantage de groupes électrogènes pour répondre à la demande pendant la période de pointe de la consommation d'électricité, et en arrêtant les unités correspondantes pendant la période de faible consommation d'électricité.
Le système de stockage d'énergie présente les caractéristiques d'un flux d'énergie bidirectionnel. Il stocke l'énergie pendant les périodes de faible consommation et libère l'énergie électrique pendant les périodes de pointe afin de réaliser l'écrêtement des pointes et le remplissage des vallées.
Il peut réduire efficacement la différence de charge entre les pics et les creux du système électrique et faire correspondre la fin de la production d'électricité dans l'intervalle de temps et le côté de la charge pour maintenir la stabilité du système.
- Le stockage de l'énergie peut optimiser la précision de la modulation de fréquence et prolonger la durée de vie du système électrique.
La fréquence du système électrique est le paramètre d'exploitation le plus sensible qui peut directement refléter la stabilité du système, et elle doit être maintenue dans une plage fixe et contrôlable dans l'exploitation quotidienne. Lorsque la production d'électricité du système électrique est déséquilibrée par rapport à la charge électrique, la fréquence varie en conséquence.
Lorsque la production d'électricité est insuffisante, la fréquence du système diminue, et vice versa. La régulation de la fréquence consiste à déployer instantanément les groupes électrogènes correspondants en fonction du niveau de charge afin de fournir une production d'énergie appropriée, ce qui exige une grande rapidité de réaction de la part des groupes électrogènes.
En outre, le stockage d'énergie peut optimiser la fonction de modulation de fréquence du système électrique. D'une part, la vitesse de réponse en temps réel du stockage d'énergie peut améliorer la vitesse et la précision de réglage de l'unité de puissance. Un fonctionnement fréquent prolonge ainsi la durée de vie de l'ensemble du système électrique.
3. Analyse de divers scénarios d'application du stockage de l'énergie
- Le stockage de l'énergie du côté de la production d'électricité touche directement le point sensible de la production d'électricité à partir de nouvelles énergies et devient le seul moyen d'assainir la structure de l'énergie.
La production d'électricité à partir de nouvelles énergies est différente de la production d'électricité thermique traditionnelle, qui peut ajuster manuellement l'efficacité de la production d'électricité. Elle est naturellement très dépendante de l'environnement naturel, ce qui entraîne une incontrôlabilité et une instabilité évidentes.
Lorsqu'il est connecté au réseau, il provoque un énorme impact de courant sur le réseau et l'endommage, ce qui résout le problème de l'instabilité. Le sexe est devenu le principal goulot d'étranglement du développement des énergies propres. En ce qui concerne la production d'électricité, les systèmes de stockage d'énergie sont principalement installés dans les grandes centrales électriques centralisées afin d'atténuer ce goulet d'étranglement technique.
D'une part, le système de stockage d'énergie peut réaliser "l'écrêtement des pointes et le remplissage des vallées" en stockant l'électricité excédentaire qui ne peut pas être consommée et en programmant le moment de la décharge en fonction de la demande, de manière à résoudre le problème de l'abandon du vent.
D'autre part, le système de stockage d'énergie peut se charger et se décharger fréquemment ou répondre rapidement aux signaux de modulation de fréquence pour ajuster la production et la puissance à court terme de la production d'électricité à partir de nouvelles énergies en temps réel, et soulager la pression de la modulation de fréquence et de la régulation des pics sur le réseau électrique dans un court laps de temps.
- Le stockage d'énergie du côté de la transmission et de la distribution est utilisé comme dispositif d'expansion de la capacité ou comme dispositif de secours pour améliorer l'adaptabilité et la sécurité de la ligne.
Le stockage de l'énergie du côté de la transmission et de la distribution peut augmenter la capacité des lignes et atténuer la congestion des lignes dans les applications quotidiennes, et l'expansion temporaire du stockage de l'énergie peut retarder ou éliminer la nécessité de remplacer les anciennes lignes et réduire les coûts. Dans le même temps, les équipements de stockage d'énergie peuvent également être utilisés comme dispositifs de secours dans les sous-stations pour fournir une alimentation en courant continu de secours lorsque l'alimentation en courant alternatif externe est interrompue, améliorant ainsi la fiabilité et la sécurité.
- Stockage de la batterie derrière le compteur peut utiliser efficacement la différence de prix de l'électricité et réduire les coûts de l'électricité.
Du côté des utilisateurs, le stockage de l'énergie est principalement utilisé dans les installations photovoltaïques ou éoliennes distribuées. Sur la base du système de prix de l'électricité en fonction de l'utilisation ou du système de redevance de capacité, les utilisateurs produisent et stockent de l'électricité pendant les périodes où les prix de l'électricité sont bas afin de répondre à la demande d'électricité pendant les périodes où les prix de l'électricité sont élevés, réduisant ainsi les coûts globaux de l'électricité.
En outre, une autre application importante du côté de l'utilisateur est le "micro-réseau", qui intègre des sources d'énergie distribuées, des dispositifs de stockage et de conversion de l'énergie dans un petit système de production et de distribution d'énergie, qui est séparé du réseau électrique général pour permettre une consommation de proximité et réduire l'impact sur le réseau électrique général, etc.
4. Espace de la demande sur le marché mondial du stockage de l'énergie
Entre 2022 et 2025, la nouvelle demande de stockage d'énergie au niveau mondial sera d'environ 630 GWh. Selon les estimations, la demande mondiale de nouveau stockage d'énergie du côté de la production d'énergie, du côté du réseau, du côté de l'utilisateur, des stations de base 5G et d'autres services auxiliaires entre 2022 et 2025 sera respectivement de 190 GWh, 34,4GWh, 364,9GWh, 30,3GWh et 10,4GWh, soit un total d'environ 630 GWh.
- Production d'électricité: Des politiques favorables accélèrent la libération de la demande supplémentaire, et la nouvelle demande atteindra 50,6 GWh en 2025. La production d'électricité est principalement basée sur des installations de production d'électricité à partir de nouvelles énergies. Nous supposons qu'en 2022-2025 :
- La nouvelle capacité photovoltaïque mondiale installée est d'environ 250 GW, 330 GW, 400 GW et 480 GW, dont le type centralisé représente environ 60%, correspondant à 150 GW, 198 GW, 240 GW et 288 GW ; la nouvelle capacité éolienne mondiale installée est d'environ 98,8 GW, 107 GW et 115,9%, respectivement GW, 133,3GW.
- Les taux de pénétration du stockage de l'énergie pour les centrales éoliennes et photovoltaïques sont respectivement de 20%, 30%, 40% et 60%.
- Les ratios d'attribution de puissance du côté de la production d'électricité sont respectivement de 13%, 15%, 17% et 20%.
- Le temps de configuration du stockage d'énergie est de 2 heures. On calcule que la nouvelle capacité et l'échelle énergétique du stockage d'énergie du côté de la production d'électricité seront de 6,5 GW/12,9 GWh en 2022, et de 50,6 GW/101,1 GWh en 2025, et que le TCAC sur trois ans de l'échelle de capacité sera de 98,4%.
- Côté grille: Le stock du côté du réseau est parallèle aux deux roues nouvellement ajoutées, et la demande nouvellement ajoutée en 2025 est d'environ 16,3GWh. Du côté du réseau électrique, les services auxiliaires (c'est-à-dire la régulation de la fréquence et de la pointe) sont le pilier, et il existe des marchés de stocks et des marchés incrémentiels. À la fin de l'année 2021, le marché mondial de la capacité installée des énergies renouvelables est d'environ 2807 GW. Nous supposons qu'en 2022-2025 :
- L'augmentation annuelle de la capacité installée des énergies renouvelables dans le monde est d'environ 440 GW, 573 GW, 690 GW et 823 GW.
- Les taux de pénétration des équipements de stockage d'énergie installés entre 2022 et 2025 sont de 1,3%, 1,5%, 2,0% et 3,0% ; les taux de pénétration des équipements de stockage d'énergie installés supplémentaires sont respectivement de 7%, 9%, 12% et 15%.
- Le ratio d'allocation de puissance du côté du réseau est de 3%.
- Le temps de configuration du stockage d'énergie est d'une heure. On estime que la capacité nouvellement ajoutée et l'échelle énergétique du stockage d'énergie côté réseau seront de 3,5 GW/3,5 GWh en 2022, et de 16,3GW/16,3GWh en 2025, avec un TCAC sur trois ans de 67,5%.
- Côté utilisateur: Les prix élevés de l'électricité continuent d'entraîner une forte croissance du côté des utilisateurs, et la nouvelle demande en 2025 sera d'environ 147,7 GWh. Nous supposons que la période 2022-2025
- La nouvelle capacité installée des systèmes photovoltaïques distribués dans le monde est d'environ 100 GW, 132 GW, 160 GW et 192 GW respectivement.
- Les taux de pénétration des équipements de stockage d'énergie photovoltaïque distribués sont respectivement de 13%, 20%, 23% et 27%. 3) Le ratio de configuration de la puissance côté utilisateur est de 95%.
- Le temps de déploiement du stockage de l'énergie domestique au niveau mondial est généralement de 2 à 4 heures, et la valeur moyenne de 3 heures est utilisée pour l'estimation. On estime que la nouvelle capacité et l'échelle énergétique du stockage d'énergie côté utilisateur seront respectivement de 12,4GW/37,1GWh en 2022, et de 49,2GW/147,7GWh en 2025, et que le TCAC sur trois ans de l'échelle de capacité sera de 58,6%.
- Station de base 5G: La demande d'espace de service auxiliaire est considérable, et la nouvelle demande en 2025 est d'environ 15,1GWh. En plus de servir de source d'alimentation de secours, le stockage d'énergie configuré par la station de base 5G est également une station de stockage d'énergie qui joue un rôle de service auxiliaire et participe à la régulation de la fréquence et à la régulation des pics du réseau électrique. Nous partons de l'hypothèse 2022-2025 :
- Le nombre de nouvelles stations de base 5G dans le monde est respectivement de 110, 140, 1,70 et 2,1 millions ;
- Les taux de pénétration des stations de base 5G équipées de stockage d'énergie sont respectivement de 18%, 27%, 45% et 60% ;
- Le rapport de configuration de la puissance de stockage de l'énergie est de 100% ;
- Le temps de configuration du stockage d'énergie passe de 3,5 heures à 4 heures. On calcule que la capacité nouvellement ajoutée et l'échelle énergétique de la configuration de stockage d'énergie des stations de base 5G seront respectivement de 0,6 GW/2,1 GWh en 2022, et de 3,8 GW/15,1 GWh en 2025, et que le TCAC sur trois ans de l'échelle de capacité sera de 85,3%.
5. Futur espace de marché du stockage de l'énergie au niveau mondial
À long terme, l'augmentation de la proportion de la production d'électricité à partir d'énergies renouvelables dans le monde libérera effectivement un vaste espace de demande pour le stockage de l'énergie. Si l'on prend l'exemple de la Chine, la nouvelle demande de stockage d'énergie dans ce pays sera d'environ 179 GWh entre 2022 et 2025.
Selon les estimations, la nouvelle demande chinoise de stockage d'énergie pour la production d'électricité, le réseau, les utilisateurs, les stations de base 5G et d'autres services auxiliaires pour la période 2022-2025 sera de 41,1 GWh, 26,2 GWh, 77,9 GWh, 27,9 GWh et 5,7 GWh, soit un total d'environ 179 GWh.
- Production d'électricité: En 2025, la nouvelle demande atteindra 20,3GWh. La production d'électricité est principalement basée sur les nouvelles installations de production d'énergie, en supposant qu'en 2022-2025 :
- La nouvelle capacité photovoltaïque installée est d'environ 80 GW, 90 GW, 100 GW et 110 GW, dont 50% pour le type centralisé, ce qui correspond à environ 40 GW, 45 GW, 50 GW et 55 GW ;
- Les taux de pénétration des configurations de stockage d'énergie sont respectivement de 17%, 21%, 24% et 30%.
- Les ratios d'allocation de puissance du côté de la production d'électricité sont respectivement de 12%, 15%, 18% et 25%.
- Le temps de configuration du stockage de l'énergie est de 2 heures. Par conséquent, on calcule que la nouvelle capacité et l'échelle énergétique du stockage de l'énergie du côté de la production d'électricité seront de 1,9 GW/3,9 GWh en 2022, et atteindront 10,1 GW/20,3GWh en 2025, et que le TCAC sur trois ans de l'échelle de capacité sera de 73,5%.
- Côté grille: Pour répondre à la demande de régulation des pics de consommation et de la fréquence, la nouvelle demande en 2025 est d'environ 14,6 GWh. Du côté du réseau électrique, les services auxiliaires (c'est-à-dire la régulation de la fréquence et de la pointe) sont le pilier, et il existe des marchés de stocks et des marchés incrémentiels. Dans l'hypothèse de 2022-2025 :
- La capacité installée supplémentaire est d'environ 150 GW, 170 GW, 195 GW et 220 GW ;
- Les taux de pénétration des équipements de stockage d'énergie installés entre 2022 et 2025 sont de 2,2%, 3,5%, 5,5% et 8,0% ; les taux de pénétration des équipements de stockage d'énergie installés supplémentaires sont respectivement de 7%, 8%, 12% et 18%.
- Le ratio d'allocation de puissance du côté du réseau est de 3%.
- Le temps de configuration du stockage d'énergie est d'une heure. On estime que la capacité nouvellement ajoutée et l'échelle énergétique du stockage d'énergie côté réseau seront respectivement de 1,7GW/1,7GWh en 2022 et atteindront 14,6GW/14,6GWh en 2025, et que le TCAC sur trois ans de l'échelle de capacité sera de 102,8%.
- Côté utilisateur: La réduction des coûts libère progressivement de l'espace du côté des utilisateurs, et la nouvelle demande en 2025 est d'environ 36,6 GWh. Du côté de l'utilisateur, on considère principalement la popularisation des systèmes de stockage optique. Hypothèse 2022-2025 :
- La nouvelle capacité installée des systèmes photovoltaïques distribués est d'environ 40 GW, 45 GW, 50 GW et 55 GW respectivement.
- Les taux de pénétration des équipements de stockage d'énergie photovoltaïque distribués sont respectivement de 8%, 16%, 25% et 37%.
- Le rapport de configuration de la puissance côté utilisateur est de 90%.
- Le temps de configuration du stockage d'énergie est de 2 heures. En 2022, la nouvelle capacité et l'échelle énergétique du stockage d'énergie côté utilisateur seront respectivement de 2,9 GW/5,8 GWh, et en 2025, elles atteindront respectivement 18,3GW/36,6 GWh, et le TCAC sur trois ans de l'échelle de capacité entre 2022 et 2025 sera de 85,3%.
- Stations de base 5G: Par rapport aux stations de base 4G, la consommation d'énergie a considérablement augmenté et le stockage de l'énergie de secours est devenu indispensable. La nouvelle demande en 2025 sera d'environ 13,4GWh. La Chine est actuellement le plus grand marché pour le stockage d'énergie de la configuration des stations de base 5G. À l'heure actuelle, la capacité installée cumulée de stockage d'énergie dans les stations de base 5G en Chine représente environ 60% du monde. En 2021, la Chine ajoutera plus de 600 000 nouvelles stations de base 5G. Dans l'hypothèse de 2022-2025 :
- Le nombre de stations de base 5G nouvellement construites est de 80, 100, 1,2 million et 1,4 million ;
- Les taux de pénétration du stockage d'énergie pour les stations de base 5G sont respectivement de 25%, 35%, 60% et 80% ;
- Le rapport de configuration de la puissance de stockage de l'énergie est de 100% ;
- Le temps de configuration du stockage d'énergie passe de 3,5 heures à 4 heures. On calcule que la capacité nouvellement ajoutée et l'échelle énergétique de la configuration de stockage d'énergie des stations de base 5G seront respectivement de 0,6 GW/2,1 GWh en 2022, et de 3,4GW/13,4GWh en 2025, et que le TCAC sur trois ans de l'échelle de capacité sera de 85,7%.
La dernière structure du marché mondial du stockage de l'énergie est présentée ici. Si vous souhaitez en savoir plus sur le stockage de l'énergie, vous pouvez consulter le site suivant Les 10 premiers fabricants mondiaux de batteries de stockage d'énergie.
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