I sistemi di accumulo di energia sono utilizzati principalmente nella trasmissione e distribuzione della rete elettrica e nei servizi ausiliari, nella connessione alla rete delle energie rinnovabili, nelle reti distribuite e nelle micro-grid e in varie parti del lato utente. Secondo le statistiche, nella prima metà del 2023, stoccaggio globale dell'energia la produzione di batterie sarà di 98GWh, con un aumento di 104% rispetto all'anno precedente, e le spedizioni saranno di 102GWh, con un aumento di 118% rispetto all'anno precedente.
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1. Sistema di accumulo di energia
Accumulo di energia, che realizza la trasformazione dell'energia attraverso il tempo e lo spazio. In senso lato, un sistema di accumulo di energia si riferisce a un processo di ciclo in cui una forma di energia viene immagazzinata nella stessa forma o convertita in un'altra forma di energia attraverso un mezzo o un dispositivo, per poi essere rilasciata in una forma specifica di energia in base alle applicazioni future per realizzare la trasmissione o il trasferimento di energia attraverso il tempo e lo spazio.
2. Il ruolo del sistema di accumulo di energia
Il sistema di accumulo di energia è anche un regolatore del sistema energetico, che svolge principalmente la funzione di regolazione dei picchi e della frequenza. Il ruolo principale del sistema di accumulo di energia è quello di svolgere un ruolo di regolazione nel sistema energetico per garantire l'equilibrio tra produzione e consumo di energia, migliorando al contempo l'economia generale del sistema energetico e riducendo i costi energetici.Â
Le funzioni quotidiane del sistema di accumulo di energia possono essere classificate grossolanamente in due categorie: regolazione dei picchi e regolazione della frequenza.
- L'accumulo di energia può far coincidere l'estremità della produzione di energia con l'estremità del carico attraverso il peak shaving e il valley filling per realizzare la funzione di peak shaving.
Per peak shaving si intende il mantenimento dell'equilibrio tra carico e produzione di energia elettrica in un lungo arco di tempo, investendo più gruppi elettrogeni per soddisfare la domanda durante il periodo di picco del consumo di energia e spegnendo le unità corrispondenti durante il periodo di basso consumo di energia.
Il sistema di accumulo di energia ha le caratteristiche di un flusso bidirezionale di energia. Accumula energia durante i bassi consumi e rilascia energia elettrica durante i picchi di consumo per realizzare il peak shaving e il valley filling.
È in grado di ridurre efficacemente la differenza di carico tra i picchi e le valli del sistema elettrico e di far coincidere la produzione di energia nell'arco di tempo e il carico per mantenere la stabilità del sistema.
- L'accumulo di energia può ottimizzare l'accuratezza della modulazione di frequenza e prolungare la durata del sistema elettrico.
La frequenza del sistema elettrico è il parametro operativo più sensibile che può riflettere direttamente la stabilità del sistema e deve essere mantenuta entro un intervallo fisso e controllabile durante il funzionamento quotidiano. Quando la produzione di energia del sistema elettrico non è in equilibrio con il carico di energia, la frequenza cambia di conseguenza.
Quando la produzione di energia è insufficiente, la frequenza del sistema diminuisce e viceversa. La regolazione della frequenza consiste nello schierare istantaneamente i gruppi elettrogeni corrispondenti in base al livello di carico di potenza per fornire un'adeguata generazione di energia, il che richiede un'elevata velocità di risposta dei gruppi elettrogeni.
Inoltre, l'accumulo di energia può ottimizzare la funzione di modulazione di frequenza del sistema elettrico. Da un lato, la velocità di risposta in tempo reale dell'accumulo di energia può migliorare la velocità e la precisione di regolazione dell'unità di potenza. Il funzionamento frequente prolunga quindi la vita utile dell'intero sistema elettrico.
3. Analisi di vari scenari applicativi dell'accumulo di energia
- L'accumulo di energia a supporto della generazione di energia colpisce direttamente il punto dolente della generazione di nuova energia e diventa l'unico modo per ripulire la struttura energetica.
La generazione di energia da nuove energie è diversa dalla tradizionale generazione di energia termica, che può regolare manualmente l'efficienza della produzione di energia. È naturalmente molto dipendente dall'ambiente naturale, il che comporta un'evidente incontrollabilità e instabilità .
Quando sarà collegato alla rete, causerà un enorme impatto di corrente sulla rete e la danneggerà , risolvendo così l'instabilità . Il sesso è diventato il principale collo di bottiglia dello sviluppo dell'energia pulita. Per quanto riguarda la generazione di energia, i sistemi di accumulo di energia sono per lo più installati in grandi centrali elettriche centralizzate per alleviare questo collo di bottiglia tecnico.
Da un lato, il sistema di accumulo di energia può realizzare il "peak shaving and valley filling" immagazzinando l'elettricità in eccesso che non può essere consumata e programmando il tempo di scarico in base alla domanda, in modo da risolvere il problema dell'abbandono del vento.
D'altra parte, il sistema di accumulo di energia può caricarsi e scaricarsi frequentemente o rispondere rapidamente ai segnali di modulazione di frequenza per regolare la produzione e la potenza a breve termine della generazione di nuova energia in tempo reale e alleviare la pressione della modulazione di frequenza e della regolazione dei picchi sulla rete elettrica in un breve periodo di tempo.
- L'accumulo di energia sul lato della trasmissione e della distribuzione viene utilizzato come dispositivo di espansione della capacità o di backup per migliorare la regolabilità e la sicurezza della linea.
L'accumulo di energia sul lato della trasmissione e della distribuzione può espandere la capacità delle linee e alleviarne la congestione nelle applicazioni quotidiane; l'espansione temporanea dell'accumulo di energia può ritardare o eliminare la necessità di sostituire le vecchie linee e ridurre i costi. Allo stesso tempo, le apparecchiature per l'accumulo di energia possono essere utilizzate come dispositivi di backup nelle sottostazioni per fornire energia CC di riserva quando l'alimentazione CA esterna viene interrotta, migliorando l'affidabilità e la sicurezza.
- Stoccaggio della batteria dietro il contatore possono utilizzare efficacemente la differenza dei prezzi dell'elettricità e ridurre i costi dell'elettricità .
Dal lato dell'utente, l'accumulo di energia è utilizzato soprattutto negli impianti fotovoltaici o eolici distribuiti. In base al sistema dei prezzi dell'elettricità in base al tempo di utilizzo o al sistema delle tariffe di capacità , gli utenti generano e immagazzinano elettricità nei periodi di prezzi bassi per soddisfare la domanda di elettricità nei periodi di prezzi elevati, riducendo così i costi complessivi dell'elettricità .
Inoltre, un'altra importante applicazione dal lato dell'utente è la "microgrid", che integra fonti di energia distribuite, dispositivi di accumulo e di conversione dell'energia in un piccolo sistema di generazione e distribuzione dell'energia, separato dalla rete elettrica generale per ottenere un consumo vicino e ridurre l'impatto sulla rete elettrica generale.
4. Spazio della domanda del mercato globale dell'accumulo di energia
Dal 2022 al 2025, la nuova domanda di accumulo di energia a livello globale sarà di circa 630GWh. Secondo le stime, dal 2022 al 2025 la domanda globale di nuovi sistemi di stoccaggio dell'energia per la produzione di energia, la rete, gli utenti, le stazioni base 5G e altri servizi ausiliari sarà rispettivamente di 190GWh, 34,4GWh, 364,9GWh, 30,3GWh e 10,4GWh, per un totale di circa 630GWh.
- Lato generazione di energia: Le politiche favorevoli accelerano il rilascio della domanda incrementale e la nuova domanda raggiungerà i 50,6 GWh nel 2025. La produzione di energia si basa principalmente su impianti di generazione di nuova energia. Si ipotizza che nel 2022-2025:
- La nuova capacità fotovoltaica globale installata è di circa 250GW, 330GW, 400GW e 480GW, di cui il tipo centralizzato rappresenta circa 60%, corrispondenti a 150GW, 198GW, 240GW e 288GW; la nuova capacità eolica globale installata è di circa 98,8GW, 107GW e 115,9% rispettivamente GW, 133,3GW.
- I tassi di penetrazione dell'accumulo di energia per le centrali eoliche e fotovoltaiche sono rispettivamente 20%, 30%, 40% e 60%.
- I rapporti di allocazione della potenza sul lato della generazione di energia sono rispettivamente 13%, 15%, 17% e 20%.
- Il tempo di configurazione dell'accumulo di energia è di 2 ore. Si calcola che la nuova capacità e la scala energetica dell'accumulo di energia dal lato della produzione di energia saranno di 6,5GW/12,9GWh nel 2022 e di 50,6GW/101,1GWh nel 2025, mentre il CAGR triennale della scala di capacità sarà di 98,4%.
- Lato griglia: Lo stock sul lato della rete è parallelo alle due ruote appena aggiunte e la nuova domanda nel 2025 è di circa 16,3 GWh. Dal lato della rete elettrica, i servizi ausiliari (cioè la regolazione della frequenza e dei picchi) sono la colonna portante, ed esistono mercati di stock e incrementali. Alla fine del 2021, il mercato globale della capacità installata di energia rinnovabile è di circa 2807GW. Si ipotizza che nel 2022-2025:
- L'incremento annuale della capacità installata di energia rinnovabile globale è di circa 440GW, 573GW, 690GW e 823GW.
- I tassi di penetrazione delle apparecchiature di accumulo energetico installate in stock dal 2022 al 2025 sono 1,3%, 1,5%, 2,0% e 3,0%; i tassi di penetrazione delle apparecchiature di accumulo energetico installate in modo incrementale sono rispettivamente 7%, 9%, 12% e 15%.
- Il rapporto di allocazione della potenza sul lato rete è di 3%.
- Il tempo di configurazione dell'accumulo di energia è di 1 ora. Si stima che la nuova capacità aggiunta e la scala energetica dell'accumulo di energia sul lato della rete saranno di 3,5GW/3,5GWh nel 2022 e di 16,3GW/16,3GWh nel 2025, con un CAGR triennale di 67,5%.
- Lato utente: I prezzi elevati dell'elettricità continuano a determinare una crescita elevata dal lato degli utenti, e la nuova domanda nel 2025 sarà di circa 147,7GWh. Si ipotizza che il 2022-2025
- La nuova capacità installata di fotovoltaico distribuito a livello mondiale è di circa 100GW, 132GW, 160GW e 192GW rispettivamente.
- I tassi di penetrazione delle apparecchiature fotovoltaiche distribuite per l'accumulo di energia sono rispettivamente 13%, 20%, 23% e 27%. 3) Il rapporto di configurazione della potenza lato utente è di 95%.
- Il tempo di implementazione dell'accumulo energetico domestico a livello globale è generalmente di 2-4 ore, e per la stima è stato utilizzato il valore medio di 3 ore. Si stima che la nuova scala di capacità e la scala energetica dell'accumulo di energia lato utente saranno rispettivamente di 12,4GW/37,1GWh nel 2022 e di 49,2GW/147,7GWh nel 2025, mentre il CAGR triennale della scala di capacità sarà di 58,6%.
- Stazione base 5G: La domanda di spazio per il servizio ausiliario è considerevole e la nuova domanda nel 2025 è di circa 15,1GWh. Oltre a servire come fonte di energia di emergenza, l'accumulo di energia configurato dalla stazione base 5G è anche una stazione di accumulo di energia che svolge un ruolo di servizio ausiliario e partecipa alla regolazione della frequenza e alla regolazione dei picchi della rete elettrica. Si ipotizza per il 2022-2025:
- Il numero di nuove stazioni base 5G nel mondo è rispettivamente di 110, 140, 1,70 e 2,1 milioni;
- I tassi di penetrazione delle stazioni base 5G dotate di accumulo di energia sono rispettivamente 18%, 27%, 45% e 60%;
- Il rapporto di configurazione della potenza di accumulo dell'energia è 100%;
- Il tempo di configurazione dell'accumulo di energia passa da 3,5 ore a 4 ore. Si calcola che la nuova capacità aggiunta e la scala energetica dell'accumulo di energia della configurazione della stazione base 5G saranno rispettivamente di 0,6GW/2,1GWh nel 2022 e di 3,8GW/15,1GWh nel 2025, mentre il CAGR triennale della scala di capacità sarà di 85,3%.
5. Spazio di mercato futuro dell'accumulo di energia a livello globale
Nel lungo periodo, l'aumento della percentuale di produzione di energia rinnovabile a livello globale libererà effettivamente un ampio spazio di domanda per l'accumulo di energia. Prendendo come esempio la Cina, la nuova domanda di stoccaggio di energia in Cina sarà di circa 179GWh dal 2022 al 2025.
Secondo le stime, la nuova domanda cinese di accumulo di energia nel periodo 2022-2025 per la produzione di energia, la rete, gli utenti, le stazioni base 5G e altri servizi ausiliari sarà di 41,1GWh, 26,2GWh, 77,9GWh, 27,9GWh e 5,7GWh, per un totale di circa 179GWh.
- Lato generazione di energia: Nel 2025, la nuova domanda raggiungerà i 20,3 GWh. La generazione di energia si basa principalmente su impianti di generazione di nuova energia, ipotizzando che nel 2022-2025:
- La nuova capacità installata di fotovoltaico è di circa 80GW, 90GW, 100GW e 110GW, di cui il tipo centralizzato rappresenta 50%, corrispondenti a circa 40GW, 45GW, 50GW e 55GW;
- I tassi di penetrazione delle configurazioni di accumulo di energia sono rispettivamente 17%, 21%, 24% e 30%.
- I rapporti di allocazione della potenza sul lato della generazione di energia sono rispettivamente 12%, 15%, 18% e 25%.
- Il tempo di configurazione dell'accumulo di energia è di 2 ore. Pertanto, si calcola che la nuova capacità e la scala energetica dell'accumulo di energia sul lato della generazione di energia saranno 1,9GW/3,9GWh nel 2022, e raggiungeranno 10,1GW/20,3GWh nel 2025, e il CAGR triennale della scala di capacità sarà di 73,5%.
- Lato griglia: Per soddisfare la domanda di regolazione dei picchi di potenza e di frequenza, la nuova domanda nel 2025 è di circa 14,6GWh. Dal lato della rete elettrica, i servizi ausiliari (cioè la regolazione della frequenza e dei picchi) sono il pilastro, e ci sono mercati di stock e incrementali. Ipotesi 2022-2025:
- La capacità incrementale installata è di circa 150 GW, 170 GW, 195 GW e 220 GW;
- I tassi di penetrazione delle apparecchiature di accumulo energetico installate in stock dal 2022 al 2025 sono 2,2%, 3,5%, 5,5% e 8,0%; i tassi di penetrazione delle apparecchiature di accumulo energetico installate in modo incrementale sono rispettivamente 7%, 8%, 12% e 18%.
- Il rapporto di allocazione della potenza sul lato rete è di 3%.
- Il tempo di configurazione dell'accumulo di energia è di 1 ora. Si stima che la nuova capacità aggiunta e la scala energetica dell'accumulo di energia sul lato della rete saranno rispettivamente di 1,7GW/1,7GWh nel 2022 e raggiungeranno 14,6GW/14,6GWh nel 2025, mentre il CAGR triennale della scala di capacità sarà di 102,8%.
- Lato utente: La riduzione dei costi libera gradualmente spazio sul lato utente e la nuova domanda nel 2025 è di circa 36,6 GWh. Il lato utente considera principalmente la diffusione dei sistemi di archiviazione ottica. Ipotesi 2022-2025:
- La nuova capacità installata di fotovoltaico distribuito è di circa 40 GW, 45 GW, 50 GW e 55 GW rispettivamente.
- I tassi di penetrazione delle apparecchiature fotovoltaiche distribuite per l'accumulo di energia sono rispettivamente 8%, 16%, 25% e 37%.
- Il rapporto di configurazione della potenza lato utente è 90%.
- Il tempo di configurazione dell'accumulo di energia è di 2 ore. Nel 2022, la nuova scala di capacità e la scala energetica dell'accumulo di energia lato utente saranno rispettivamente di 2,9GW/5,8GWh e nel 2025 raggiungeranno rispettivamente 18,3GW/36,6GWh, mentre il CAGR triennale della scala di capacità dal 2022 al 2025 sarà di 85,3%.
- Stazioni base 5G: Rispetto alle stazioni base 4G, il consumo di energia è aumentato in modo significativo e l'accumulo di energia di backup è diventato un must. La nuova domanda nel 2025 sarà di circa 13,4 GWh. La Cina è attualmente il più grande mercato di domanda per l'accumulo di energia con configurazione da stazione base 5G. Attualmente, la capacità cumulativa installata di stoccaggio di energia per stazioni base 5G in Cina rappresenta circa 60% del mondo. Nel 2021, la Cina aggiungerà più di 600.000 nuove stazioni base 5G. Ipotesi 2022-2025:
- Il numero di stazioni base 5G di nuova costruzione è di 80, 100, 1,2 milioni e 1,4 milioni;
- I tassi di penetrazione dell'accumulo di energia per le stazioni base 5G sono rispettivamente 25%, 35%, 60% e 80%;
- Il rapporto di configurazione della potenza di accumulo dell'energia è 100%;
- Il tempo di configurazione dell'accumulo di energia passa da 3,5 ore a 4 ore. Si calcola che la nuova capacità aggiunta e la scala energetica dell'accumulo di energia della configurazione della stazione base 5G saranno rispettivamente di 0,6GW/2,1GWh nel 2022 e di 3,4GW/13,4GWh nel 2025, mentre il CAGR triennale della scala di capacità sarà di 85,7%.
Qui viene presentata l'ultima struttura del mercato globale dell'accumulo di energia. Se volete saperne di più sull'accumulo di energia, potete consultare il sito I 10 principali produttori di batterie per l'accumulo di energia nel mondo.
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Con il continuo aumento della domanda di energia, la richiesta di energia rinnovabile diventa sempre più urgente. Il sistema di accumulo di energia fotovoltaica, in quanto tecnologia energetica emergente, sta gradualmente ricevendo un'attenzione e un'applicazione diffuse.
Questo articolo introduce la nuova tecnologia di accumulo di energia a volano e ne espone la definizione, la tecnologia, le caratteristiche e altri aspetti.
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