Os sistemas de armazenamento de energia são utilizados principalmente na transmissão e distribuição da rede eléctrica e nos serviços auxiliares, na ligação à rede de energias renováveis, na rede distribuída e na micro-rede, bem como em várias partes do lado do utilizador. De acordo com as estatísticas, no primeiro semestre de 2023, armazenamento global de energia a produção de baterias será de 98GWh, um aumento de 104% em relação ao ano anterior, e as vendas serão de 102GWh, um aumento de 118% em relação ao ano anterior.
1. Sistema de armazenamento de energia
Armazenamento de energia, que realiza a transformação de energia através do tempo e do espaço. Em sentido lato, um sistema de armazenamento de energia refere-se a um processo cíclico em que uma forma de energia é armazenada na mesma forma ou convertida noutra forma de energia através de um meio ou dispositivo, e depois libertada numa forma específica de energia com base em aplicações futuras para realizar a transmissão ou transferência de energia através do tempo e do espaço.
2. O papel do sistema de armazenamento de energia
O sistema de armazenagem de energia é também um regulador do sistema energético, que desempenha principalmente a função de regulação de picos e de regulação da frequência. A principal função do sistema de armazenamento de energia é desempenhar um papel regulador no sistema energético para assegurar o equilíbrio entre a produção e o consumo de energia, melhorando simultaneamente a economia global do sistema energético e reduzindo os custos da energia.
As funções quotidianas do sistema de armazenamento de energia podem ser classificadas, grosso modo, em duas categorias: regulação do pico e regulação da frequência.
- O armazenamento de energia pode fazer coincidir o fim da produção de energia com o fim da carga através da redução de picos e do preenchimento de vales para realizar a função de redução de picos.
O Peak shaving consiste em manter o equilíbrio entre a carga de energia e a produção de energia durante um longo período de tempo, investindo mais grupos geradores para satisfazer a procura durante o período de pico do consumo de energia e desligando as unidades correspondentes durante o período de baixo consumo de energia.
O sistema de armazenamento de energia tem as características de um fluxo bidirecional de energia. Armazena energia durante o baixo consumo de energia e liberta energia eléctrica durante o pico de consumo de energia para realizar o corte de picos e o preenchimento de vales.
Pode efetivamente reduzir a diferença de carga entre o pico e o vale do sistema de energia e fazer coincidir o fim da produção de energia no intervalo de tempo e o lado da carga para manter a estabilidade do sistema.
- O armazenamento de energia pode otimizar a precisão da modulação de frequência e prolongar a vida útil do sistema de energia.
A frequência do sistema de energia é o parâmetro de funcionamento mais sensível que pode refletir diretamente a estabilidade do sistema, e deve ser mantida dentro de uma gama fixa e controlável no funcionamento diário. Quando a produção de energia do sistema elétrico não está equilibrada com a carga de energia, a frequência altera-se em conformidade.
Quando a produção de eletricidade é escassa, a frequência do sistema diminui e vice-versa. A regulação da frequência consiste em acionar instantaneamente os grupos electrogéneos correspondentes, de acordo com o nível de carga de energia, para fornecer uma produção de energia adequada, o que exige muito da rapidez de resposta dos grupos electrogéneos.
Além disso, a armazenagem de energia pode otimizar a função de modulação da frequência do sistema de energia. Por um lado, a velocidade de resposta em tempo real do armazenamento de energia pode aumentar a velocidade de ajuste e a precisão da unidade de potência. O funcionamento frequente prolonga assim a vida útil de todo o sistema elétrico.
3. Análise de vários cenários de aplicação do armazenamento de energia
- O apoio ao armazenamento de energia no lado da produção de energia atinge diretamente o ponto fraco da produção de energia nova e torna-se a única forma de limpar a estrutura energética.
A produção de energia nova é diferente da produção de energia térmica tradicional, que pode ajustar manualmente a eficiência da produção de energia. É naturalmente muito dependente do ambiente natural, o que leva a uma incontrolabilidade e instabilidade óbvias.
Quando estiver ligado à rede, causará um enorme impacto de corrente na rede e danificará a rede, resolvendo assim a instabilidade. O sexo tornou-se o principal estrangulamento do desenvolvimento da energia limpa. Do lado da produção de energia, os sistemas de armazenamento de energia são maioritariamente equipados em grandes centrais eléctricas centralizadas para aliviar este estrangulamento técnico.
Por um lado, o sistema de armazenamento de energia pode realizar "peak shaving e valley filling", armazenando o excesso de eletricidade que não pode ser consumido e programando o tempo de descarga de acordo com a procura, de modo a resolver o problema do abandono do vento.
Por outro lado, o sistema de armazenamento de energia pode carregar e descarregar frequentemente ou responder rapidamente a sinais de modulação de frequência para ajustar a produção a curto prazo e a potência da nova produção de energia em tempo real e aliviar a pressão da modulação de frequência e da regulação de picos na rede eléctrica num curto período de tempo.
- O armazenamento de energia no lado da transmissão e distribuição é utilizado como dispositivo de expansão da capacidade ou dispositivo de reserva para melhorar a ajustabilidade e a segurança da linha.
O armazenamento de energia no lado do transporte e da distribuição pode expandir a capacidade das linhas e aliviar o congestionamento das mesmas em aplicações quotidianas, e a expansão temporária do armazenamento de energia pode atrasar ou eliminar a necessidade de substituir linhas antigas e reduzir os custos. Ao mesmo tempo, o equipamento de armazenagem de energia pode também ser utilizado como dispositivo de reserva em subestações para fornecer energia CC de reserva quando a energia CA externa é interrompida, melhorando a fiabilidade e a segurança.
- Armazenamento de baterias atrás do contador pode utilizar eficazmente a diferença de preços da eletricidade e reduzir os custos da eletricidade.
Do lado do utilizador, o armazenamento de energia é sobretudo utilizado em instalações distribuídas de energia fotovoltaica ou eólica. Com base no sistema de preços da eletricidade em função do tempo de utilização ou no sistema de taxas de capacidade, os utilizadores produzem e armazenam eletricidade durante os períodos de preços baixos da eletricidade para satisfazer a procura de eletricidade durante os períodos de preços altos da eletricidade, reduzindo assim os custos globais da eletricidade.
Além disso, outra aplicação importante do lado do utilizador é a "microrrede", que integra fontes de energia distribuídas, armazenamento de energia e dispositivos de conversão de energia num pequeno sistema de produção e distribuição de energia, que é separado da rede eléctrica geral para atingir um consumo próximo e reduzir o impacto na rede eléctrica geral. impacto, etc.
4. Espaço da procura no mercado mundial de armazenamento de energia
De 2022 a 2025, a nova procura de armazenamento de energia a nível mundial será de cerca de 630 GWh. De acordo com as estimativas, a procura global de novo armazenamento de energia do lado da produção de energia, do lado da rede, do lado do utilizador, das estações de base 5G e de outros serviços auxiliares de 2022 a 2025 será de 190 GWh, 34,4 GWh, 364,9 GWh, 30,3 GWh e 10,4 GWh, respetivamente, totalizando cerca de 630 GWh.
- Lado da produção de energia: Políticas favoráveis aceleram a libertação da procura incremental, e a nova procura atingirá 50,6 GWh em 2025. O lado da produção de eletricidade baseia-se principalmente em novas instalações de produção de energia. Partimos do princípio de que em 2022-2025:
- A nova capacidade instalada global de energia fotovoltaica é de cerca de 250GW, 330GW, 400GW e 480GW, dos quais o tipo centralizado representa cerca de 60%, correspondendo a 150GW, 198GW, 240GW e 288GW; a nova capacidade instalada global de energia eólica é de cerca de 98,8GW, 107GW e 115,9%, respetivamente GW, 133,3GW.
- As taxas de penetração do armazenamento de energia para as centrais eólicas e fotovoltaicas são de 20%, 30%, 40% e 60%, respetivamente.
- Os rácios de atribuição de potência do lado da produção de energia são 13%, 15%, 17% e 20%, respetivamente.
- O tempo de configuração da armazenagem de energia é de 2 horas. Calcula-se que a nova escala de capacidade e energia do armazenamento de energia do lado da produção de eletricidade será de 6,5 GW/12,9 GWh em 2022, e de 50,6 GW/101,1 GWh em 2025, e o CAGR de três anos da escala de capacidade será de 98,4%.
- Lado da grelha: O stock do lado da rede é paralelo às duas rodas recentemente adicionadas e a procura recentemente adicionada em 2025 é de cerca de 16,3 GWh. Do lado da rede eléctrica, os serviços auxiliares (ou seja, a regulação da frequência e dos picos de consumo) são o principal pilar, e existem mercados de stock e incrementais. No final de 2021, o mercado global de capacidade instalada de energias renováveis era de cerca de 2807 GW. Assumimos que em 2022-2025:
- O aumento anual da capacidade instalada de energias renováveis a nível mundial é de cerca de 440 GW, 573 GW, 690 GW e 823 GW.
- As taxas de penetração do equipamento de armazenamento de energia instalado em stock de 2022 a 2025 são de 1,3%, 1,5%, 2,0% e 3,0%; as taxas de penetração do equipamento de armazenamento de energia incremental instalado são de 7%, 9%, 12% e 15%, respetivamente.
- O rácio de atribuição de potência do lado da rede é de 3%.
- O tempo de configuração da armazenagem de energia é de 1 hora. Estima-se que a capacidade recém-adicionada e a escala de energia do armazenamento de energia do lado da rede serão de 3,5 GW/3,5 GWh em 2022 e de 16,3 GW/16,3 GWh em 2025, com um CAGR trienal de 67,5%.
- Lado do utilizador: Os preços elevados da eletricidade continuam a impulsionar um elevado crescimento do lado dos utilizadores, e a nova procura em 2025 será de cerca de 147,7 GWh. Assumimos que 2022-2025
- A nova capacidade instalada de energia fotovoltaica distribuída a nível mundial é de cerca de 100 GW, 132 GW, 160 GW e 192 GW, respetivamente.
- As taxas de penetração do equipamento de armazenamento de energia fotovoltaica distribuída são 13%, 20%, 23% e 27%, respetivamente. 3) O rácio de configuração da potência do lado do utilizador é de 95%.
- O tempo global de implantação da armazenagem de energia para uso doméstico é geralmente de 2 a 4 horas, e o valor médio de 3 horas é utilizado para a estimativa. Estima-se que a nova escala de capacidade e de energia do armazenamento de energia do lado do utilizador será de 12,4 GW/37,1 GWh em 2022, respetivamente, e de 49,2 GW/147,7 GWh em 2025, e a CAGR de três anos da escala de capacidade será de 58,6%.
- Estação de base 5G: A procura de espaço para serviços auxiliares é considerável, e a nova procura em 2025 é de cerca de 15,1 GWh. Para além de servir como fonte de energia de emergência, o armazenamento de energia configurado pela estação de base 5G é também uma estação de armazenamento de energia que desempenha um papel de serviço auxiliar e participa na regulação da frequência e na regulação do pico da rede eléctrica. Assumimos para 2022-2025:
- O número de novas estações de base 5G no mundo é de 110, 140, 1,70 e 2,1 milhões, respetivamente;
- As taxas de penetração das estações de base 5G equipadas com armazenamento de energia são de 18%, 27%, 45% e 60%, respetivamente;
- O rácio de configuração da potência de armazenamento de energia é de 100%;
- O tempo de configuração da armazenagem de energia aumenta de 3,5 horas para 4 horas. Calcula-se que a capacidade recém-adicionada e a escala de energia do armazenamento de energia da configuração da estação de base 5G serão de 0,6 GW/2,1 GWh em 2022, respetivamente, e de 3,8 GW/15,1 GWh em 2025, e o CAGR de três anos da escala de capacidade será de 85,3%.
5. Espaço de mercado futuro do armazenamento de energia a nível mundial
A longo prazo, o aumento da proporção da produção mundial de energia renovável libertará efetivamente o vasto espaço de procura de armazenamento de energia. Tomando a China como exemplo, a nova procura de armazenagem de energia na China será de cerca de 179 GWh entre 2022 e 2025.
De acordo com as estimativas, a nova procura de armazenamento de energia da China para 2022-2025 no lado da produção de energia, no lado da rede, no lado do utilizador, nas estações de base 5G e noutros serviços auxiliares será de 41,1 GWh, 26,2 GWh, 77,9 GWh, 27,9 GWh e 5,7 GWh, totalizando cerca de 179 GWh.
- Lado da produção de energia: Em 2025, a nova procura atingirá 20,3 GWh. O lado da produção de eletricidade baseia-se principalmente em novas instalações de produção de energia, partindo do princípio de que em 2022-2025:
- A nova capacidade instalada de energia fotovoltaica é de cerca de 80GW, 90GW, 100GW e 110GW, dos quais 50% são do tipo centralizado, correspondendo a cerca de 40GW, 45GW, 50GW e 55GW;
- As taxas de penetração das configurações de armazenamento de energia são 17%, 21%, 24% e 30%, respetivamente.
- Os rácios de atribuição de potência do lado da produção de energia são 12%, 15%, 18% e 25%, respetivamente.
- O tempo de configuração da armazenagem de energia é de 2 horas. Por conseguinte, calcula-se que a nova escala de capacidade e energia do armazenamento de energia do lado da produção de eletricidade será de 1,9 GW/3,9 GWh em 2022 e atingirá 10,1 GW/20,3 GWh em 2025, e a CAGR de três anos da escala de capacidade será de 73,5%.
- Lado da grelha: Para satisfazer a procura de regulação de picos de energia e de regulação da frequência, a nova procura em 2025 é de cerca de 14,6 GWh. Do lado da rede eléctrica, os serviços auxiliares (ou seja, regulação da frequência e dos picos de consumo) são o principal pilar, existindo mercados de stocks e incrementais. Pressupondo 2022-2025:
- A capacidade incremental instalada de energia é de aproximadamente 150 GW, 170 GW, 195 GW e 220 GW;
- As taxas de penetração do equipamento de armazenamento de energia instalado em stock de 2022 a 2025 são de 2,2%, 3,5%, 5,5% e 8,0%; as taxas de penetração do equipamento de armazenamento de energia incremental instalado são de 7%, 8%, 12% e 18%, respetivamente.
- O rácio de atribuição de potência do lado da rede é de 3%.
- O tempo de configuração do armazenamento de energia é de 1 hora. Estima-se que a capacidade recém-adicionada e a escala de energia do armazenamento de energia do lado da rede será de 1,7GW/1,7GWh em 2022, e atingirá 14,6GW/14,6GWh em 2025, respetivamente, e o CAGR de três anos da escala de capacidade será de 102,8%.
- Lado do utilizador: A redução dos custos liberta gradualmente espaço do lado do utilizador, e a nova procura em 2025 é de cerca de 36,6 GWh. O lado do utilizador considera principalmente a popularização dos sistemas de armazenamento ótico. Suposição de 2022-2025:
- A nova capacidade instalada de energia fotovoltaica distribuída é de cerca de 40 GW, 45 GW, 50 GW e 55 GW, respetivamente.
- As taxas de penetração do equipamento fotovoltaico distribuído de armazenamento de energia são de 8%, 16%, 25% e 37%, respetivamente.
- O rácio de configuração da potência do lado do utilizador é de 90%.
- O tempo de configuração da armazenagem de energia é de 2 horas. Em 2022, a nova escala de capacidade e a escala de energia do armazenamento de energia do lado do utilizador serão de 2,9 GW/5,8 GWh, respetivamente, e em 2025 atingirão 18,3 GW/36,6 GWh, respetivamente, e a CAGR de três anos da escala de capacidade de 2022 a 2025 será de 85,3%.
- Estações de base 5G: Em comparação com as estações de base 4G, o consumo de energia aumentou significativamente, e a energia de reserva de armazenamento de energia tornou-se uma necessidade. A nova procura em 2025 será de cerca de 13,4 GWh. A China é atualmente o maior mercado de procura de armazenamento de energia para a configuração de estações de base 5G. Atualmente, a capacidade instalada acumulada de armazenamento de energia da estação de base 5G na China representa cerca de 60% do mundo. Em 2021, a China acrescentará mais de 600 000 novas estações de base 5G. Presume-se que em 2022-2025:
- O número de estações de base 5G recentemente construídas é de 80, 100, 1,2 milhões e 1,4 milhões;
- As taxas de penetração do armazenamento de energia para as estações de base 5G são, respetivamente, 25%, 35%, 60% e 80%;
- O rácio de configuração da potência de armazenamento de energia é de 100%;
- O tempo de configuração da armazenagem de energia aumenta de 3,5 horas para 4 horas. Calcula-se que a capacidade recém-adicionada e a escala de energia do armazenamento de energia da configuração da estação de base 5G será de 0,6 GW/2,1 GWh em 2022, respetivamente, e de 3,4 GW/13,4 GWh em 2025, e o CAGR de três anos da escala de capacidade será de 85,7%.
A mais recente estrutura do mercado mundial de armazenamento de energia é apresentada aqui. Se quiser saber mais sobre armazenamento de energia, pode consultar Os 10 maiores fabricantes de baterias de armazenamento de energia do mundo.
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