L'accumulo di energia a breve termine è una tecnologia o un dispositivo in grado di immagazzinare e rilasciare energia in un breve lasso di tempo. Il futuro stoccaggio globale dell'energia Il sistema sarà multienergetico e complementare e anche l'accumulo di energia a breve termine diventerà una parte indispensabile della strategia di neutralità del carbonio.
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1. Che cos'è l'accumulo di energia a breve termine?
L'accumulo di energia a breve termine è uno dei tecnologie di stoccaggio dell'energia o dispositivo in grado di immagazzinare e rilasciare energia in un breve lasso di tempo. Può essere utilizzato per bilanciare i sistemi energetici con domanda e offerta non corrispondenti, per far fronte alle fluttuazioni di energia e ai picchi di carico, per migliorare l'efficienza di utilizzo dell'energia e la stabilità del sistema.
Le comuni tecnologie di stoccaggio dell'energia a breve termine includono batterie di stoccaggio, supercondensatori, apparecchiature di stoccaggio dell'idrogeno, ecc. Queste tecnologie possono immagazzinare energia sotto forma di elettricità, calore, energia meccanica e rilasciarla rapidamente quando necessario.
- Metodi principalibatterie agli ioni di litio (stoccaggio di energia a breve e medio termine), batterie al piombo, batterie al sodio-zolfo, supercondensatori, ecc.
- Caratteristica principales: alta frequenza a breve termine, elevata precisione di regolazione, tempo di risposta di alcuni secondi o millisecondi, l'elettrochimica è entrata nella fase di commercializzazione
- Scenari di applicazionealimentazione di backup, regolazione della frequenza di rete, regolazione dei picchi della microgrid, UPS, ecc.
- Valore di applicazione: Batteria agli ioni di litio (sodio) per l'accumulo di energia
2. Che cos'è l'accumulo di energia a lungo termine?
Accumulo di energia di lunga durata è una tecnologia o un dispositivo in grado di immagazzinare e rilasciare energia per un periodo di tempo più lungo. Rispetto all'accumulo di energia a breve termine, l'accumulo di energia a lungo termine può immagazzinare una maggiore capacità di energia e fornire una fornitura continua di energia per un periodo di tempo più lungo.
La tecnologia di accumulo di energia a lungo termine è utilizzata principalmente per risolvere i problemi di intermittenza e volatilità di accumulo di energia rinnovabile sistemi di generazione di energia, in modo che l'energia rinnovabile possa essere fornita alla rete elettrica senza interruzioni. Le comuni tecnologie di accumulo di energia a lungo termine includono l'accumulo di acqua pompata, l'accumulo di idrogeno, l'accumulo termico, l'accumulo di energia nel sottosuolo, ecc. Queste tecnologie possono convertire l'energia elettrica, l'energia termica, ecc.
In forme più stabili per l'immagazzinamento, estendendo il più possibile la durata di immagazzinamento dell'energia.
- Metodi principali: accumulo di energia idroelettrica con pompaggio, accumulo di energia da idrogeno, aria compressa, batteria a flusso, ecc.
- Caratteristiche principali: Grande scala, lungo tempo di accumulo dell'energia per far fronte al fabbisogno giornaliero/mensile.
- Scenari di applicazione: riduzione dei picchi della rete elettrica a lungo termine, integrazione della rete delle energie rinnovabili, ecc.
- Idroscalo con pompaggio: Attualmente è la tecnologia di accumulo di energia a lungo termine più matura e con la maggiore capacità installata.
I principali vantaggi si riflettono nella grande capacità di accumulo di energia, nella tecnologia matura, nell'elevata efficienza operativa, nella lunga durata e nei bassi costi di manutenzione. Tuttavia, presenta elevati requisiti in termini di condizioni geografiche delle risorse e un periodo di costruzione relativamente lungo.
Il tempo di stoccaggio dell'energia delle centrali di pompaggio è generalmente di 4-10 ore e la capacità di una singola unità è di 300.000-400.000 kilowatt, in grado di soddisfare pienamente le esigenze di stoccaggio dell'energia a lungo termine. La capacità installata di stoccaggio idroelettrico con pompaggio in Cina è cresciuta in modo significativo.
Secondo i dati dell'Agenzia Internazionale per le Energie Rinnovabili, alla fine del 2021, la scala totale delle centrali di pompaggio in Cina era di 36,39GW. La scala totale delle centrali di pompaggio cinesi rappresentava 28% della scala totale mondiale, passando da 17% nel 2010 a 28% nel 2021. %.
- Accumulo di energia ad aria compressa: I principali vantaggi si riflettono in batteria grande capacità energia di accumulo, un lungo periodo di accumulo dell'energia, un'elevata efficienza del sistema, una lunga vita operativa e un investimento relativamente contenuto.
- Accumulo di energia a sali fusi: Le tecnologie di accumulo del calore possono essere suddivise in tre categorie: accumulo di calore sensibile, accumulo di calore a cambiamento di fase e accumulo di calore termochimico.
Attualmente, la tecnologia di accumulo di calore sensibile è la più matura, ha un prezzo basso e un'ampia applicazione; l'accumulo di calore mascherato è un punto caldo della ricerca, mentre l'accumulo di calore termochimico non è ancora maturo.
3. La differenza tra accumulo di energia a breve termine e accumulo di energia a lungo termine
In base ai diversi scenari d'uso e alle diverse esigenze, dividiamo i metodi di stoccaggio dell'energia in due categorie: stoccaggio dell'energia a lungo e a breve termine, in base alla velocità di risposta e al tempo di scarica. Di fronte ai vari scenari di nuove energie centralizzate e distribuite, anche l'accumulo di energia e la sua applicazione combinata saranno applicati in modi diversi.
L'accumulo di energia a breve termine viene utilizzato per le esigenze di emergenza di rifornimento dell'accumulo di energia a breve termine, mentre l'accumulo di energia a lungo termine rilascia energia per la regolazione dei picchi a lungo termine e la connessione alla rete.
Le forme di accumulo di energia sono attualmente diversificate e si dividono principalmente in accumulo di energia termica, accumulo di energia elettrica e accumulo di energia da idrogeno, secondo percorsi tecnici diversi. L'accumulo di energia elettrica può essere suddiviso in accumulo di energia fisica, accumulo di energia elettromagnetica e accumulo di energia elettrochimica.
Le differenze nelle proprietà tecniche influenzano la risposta e il tempo di scarica del prodotto. In sostanza, l'accumulo di energia a breve termine viene utilizzato per le esigenze di emergenza di rifornimento energetico a breve termine e l'accumulo di energia a lungo termine per il rilascio di energia e la regolazione dei picchi a lungo termine e la connessione alla rete.
Inoltre, l'accumulo di energia a breve termine è destinato principalmente alle esigenze di emergenza e di regolazione dei picchi e della frequenza a livello orario. L'accumulo di energia a lungo termine avrà un maggiore potenziale di sviluppo negli scenari in cui il tasso di penetrazione della generazione di energia rinnovabile è più elevato.
Maggiore è la percentuale di energia eolica e fotovoltaica, maggiore è la necessità di ridurre la riduzione di potenza, la regolazione della frequenza e dei picchi e lo stoccaggio a lungo termine. Rispetto all'accumulo di energia a breve termine, l'accumulo di energia a lungo termine è in grado di realizzare meglio la traslazione dell'energia, di bilanciare il sistema energetico attraverso la riduzione dei picchi e il riempimento delle valli, di immagazzinare energia su larga scala e di garantire la stabilità dell'energia.
4. Mercato cinese dell'accumulo di energia a breve termine
Con la continua crescita della domanda del mercato energetico cinese e l'aumento della capacità e della percentuale di energia non fossile installata, il mercato dell'accumulo di energia avrà un maggiore spazio di sviluppo.
Alla fine del 2022, la capacità installata dei nuovi progetti di accumulo di energia in funzione in Cina ha raggiunto 8,7 milioni di kilowatt, con un tempo medio di accumulo dell'energia di circa 2,1 ore, con un aumento annuale di oltre 110%.
Tra le nuove tecnologie installate nel 2022, la tecnologia di accumulo di energia con batterie agli ioni di litio domina ancora, con una quota di 94,2%. Tuttavia, anche altre tecnologie di stoccaggio dell'energia si stanno sviluppando rapidamente.
Ad esempio, accumulo di energia ad aria compressa e la tecnologia di accumulo dell'energia con batterie a flusso rappresenta 3,4%, mentre la tecnologia di accumulo dell'energia con batterie a flusso rappresenta 2,3%. Il tasso di crescita di queste tecnologie ha subito un'accelerazione significativa.
Inoltre, diverse tecnologie di stoccaggio dell'energia, come i volani, la gravità e gli ioni di sodio, sono entrate nella fase di dimostrazione ingegneristica e si prevede che saranno commercializzate nei prossimi anni.
Con la continua innovazione e lo sviluppo della tecnologia di accumulo dell'energia, l'efficienza dei sistemi di accumulo dell'energia sarà migliorata, la durata del ciclo sarà estesa e i costi del sistema saranno ridotti.
Ciò contribuirà a promuovere lo sviluppo su larga scala del mercato dell'accumulo di energia, a soddisfare ulteriormente le esigenze del mercato energetico cinese e a contribuire alla trasformazione energetica e allo sviluppo sostenibile.
5. Accumulo di energia a breve termine Mercati europei e americani
Il rapido sviluppo del mercato dell'accumulo di energia a breve termine si concentra principalmente nei due settori dell'accumulo domestico e dell'accumulo di energia portatile.
L'Europa e gli Stati Uniti sono i principali attori del mercato mondiale. accumulo di energia dietro il contatore impianti, ciascuno dei quali occupa circa 1/4 del mercato. I principali fattori trainanti del rapido sviluppo sono i seguenti:
- A causa di fattori geopolitici, il tasso di autosufficienza energetica è basso e i prezzi dell'elettricità al consumo continuano a salire, il che favorisce l'aumento del tasso di penetrazione del risparmio delle famiglie.
- Gli edifici europei e americani sono per lo più edifici indipendenti a piano basso. La costruzione di impianti di accumulo di energia è facile e la domanda di mercato è ampia.
- A causa della prevalenza della cultura dell'outdoor e dell'ambiente geografico a rischio di calamità in alcune aree, l'accumulo di energia portatile è utilizzato principalmente nei Paesi europei, americani e giapponesi.
6. Filiera dell'accumulo di energia a breve termine
Per quanto riguarda il mercato dell'accumulo di energia a breve termine, con la trasformazione energetica globale e il rapido sviluppo delle energie rinnovabili, il mercato dell'accumulo di energia è diventato un importante settore emergente.
Per realizzare uno sviluppo maturo del mercato dell'accumulo di energia, è necessario ottimizzare le materie prime a monte della catena industriale, la produzione e l'integrazione dei sistemi di accumulo di energia a metà strada e le applicazioni a valle.
Allo stesso tempo, il mercato dell'accumulo di energia è in una fase di rapido sviluppo e stanno emergendo diverse tecnologie. Per le imprese, la chiave per distinguersi in questo mercato altamente competitivo sta nell'innovazione tecnologica e nei prodotti differenziati.
Innovazione tecnologica: Le imprese devono continuare a investire in ricerca e sviluppo per migliorare le prestazioni dei sistemi di accumulo di energia, ridurre i costi e migliorare la sicurezza. Ad esempio, migliorando la densità energetica, la durata del ciclo e l'efficienza di carica e scarica della batteria, nonché ottimizzando il sistema di gestione della batteria e il sistema di gestione dell'energia.
Prodotti differenziati: Le aziende devono fornire soluzioni di accumulo di energia personalizzate per diversi scenari applicativi. Ad esempio, i prodotti per l'accumulo di energia con prestazioni e funzioni specifiche vengono forniti per scenari diversi, come le abitazioni, l'industria e il commercio e la rete.
Capacità di realizzazione aziendale: Le imprese devono avere la capacità di trasformare l'innovazione tecnologica e i prodotti differenziati in valore commerciale. Ciò include capacità di sviluppo del mercato, gestione delle relazioni con i clienti, gestione della catena di fornitura, ecc.
Integrazione della catena industriale: Le imprese devono stabilire stretti rapporti di cooperazione con le imprese a monte e a valle per garantire un funzionamento efficiente della fornitura di materie prime, della produzione e dei servizi post-vendita.
7. Caratteristiche dell'accumulo ibrido di energia
Il sistema ibrido di accumulo di energia si riferisce all'applicazione mista di diversi tipi di sistemi di accumulo di energia. Il punto in comune è che due o più tipi di accumulo di energia sono combinati insieme per formare un unico sistema di accumulo di energia.
Sebbene la tecnologia di accumulo di energia a breve termine abbia un breve tempo di accumulo, ha una lunga durata di ciclo ed è adatta a scenari applicativi ad alta frequenza come la regolazione della frequenza, la salita e il peaking.
La tecnologia di stoccaggio dell'energia a lungo termine risolve principalmente il problema della migrazione spazio-temporale dell'energia elettrica, come il peak shaving. Nel nuovo consumo di energia, le due tecnologie di accumulo sono complementari e coesisteranno a lungo.
Rispetto alla tecnologia di accumulo di energia singola, la tecnologia di accumulo di energia ibrida combina una varietà di metodi di accumulo di energia diversi, utilizza in modo completo i vantaggi di più tecnologie, compensa le carenze della tecnologia di accumulo di energia singola e supera anche la bassa efficienza operativa del sistema di accumulo di energia. domanda.
Allo stesso tempo, la tecnologia di stoccaggio dell'energia ibrida è più flessibile e intelligente. Grazie a nuove tecnologie come i computer e l'Internet delle cose.
È in grado di coordinare e controllare vari dispositivi di accumulo di energia nel sistema di accumulo, massimizzando l'efficienza dell'accumulo di energia dell'intero sistema. Il sistema è in grado di coordinare e controllare diversi dispositivi di accumulo di energia nel sistema di accumulo, massimizzando l'efficienza dell'accumulo di energia dell'intero sistema e ottenendo al contempo una regolazione dinamica e un dispacciamento ottimale della rete di alimentazione, migliorando la stabilità operativa e la qualità dell'alimentazione della microgrid.
Inoltre, l'accumulo ibrido di energia può contribuire a ridurre i costi del sistema. Due o più sistemi di accumulo di energia possono condividere la maggior parte delle stesse apparecchiature elettroniche di potenza e hardware di connessione alla rete, riducendo i costi iniziali di installazione e manutenzione.
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