O armazenamento de energia a curto prazo é uma tecnologia ou dispositivo que pode armazenar e libertar energia num curto espaço de tempo. O futuro armazenamento global de energia O sistema será multi-energético e complementar, e o armazenamento de energia a curto prazo tornar-se-á também uma parte indispensável da estratégia de neutralidade carbónica.
1. O que é o armazenamento de energia a curto prazo?
O armazenamento de energia a curto prazo é um dos tecnologias de armazenamento de energia ou dispositivo que pode armazenar e libertar energia num curto espaço de tempo. Pode ser utilizada para equilibrar sistemas de energia com oferta e procura desfasadas, lidar com flutuações de energia e picos de procura, e melhorar a eficiência da utilização de energia e a estabilidade do sistema.
As tecnologias comuns de armazenamento de energia a curto prazo incluem o armazenamento de energia em baterias, supercapacitores, equipamento de armazenamento de hidrogénio, etc. Estas tecnologias podem armazenar energia sob a forma de eletricidade, calor, energia mecânica e libertá-la rapidamente quando necessário.
- Principais métodos: baterias de iões de lítio (armazenamento de energia a curto e médio prazo), baterias de chumbo-ácido, baterias de sódio-enxofre, supercapacitores, etc.
- Característica principals: alta frequência a curto prazo, alta precisão de ajuste, tempo de resposta de vários segundos ou milissegundos, a eletroquímica entrou na fase de comercialização
- Cenários de aplicação: alimentação eléctrica de reserva, regulação da frequência da rede, regulação do pico da microrrede, UPS, etc.
- Valor de aplicação: Armazenamento de energia de baterias de iões de lítio (sódio)
2. O que é o armazenamento de energia a longo prazo?
Armazenamento de energia de longa duração é uma tecnologia ou dispositivo que pode armazenar e libertar energia durante um período de tempo mais longo. Em comparação com o armazenamento de energia a curto prazo, o armazenamento de energia a longo prazo pode armazenar uma maior capacidade de energia e fornecer um abastecimento contínuo de energia durante um período de tempo mais longo.
A tecnologia de armazenamento de energia a longo prazo é principalmente utilizada para resolver os problemas de intermitência e volatilidade da armazenamento de energia renovável sistemas de produção de eletricidade para que a energia renovável possa ser fornecida à rede eléctrica sem interrupções. As tecnologias comuns de armazenamento de energia a longo prazo incluem o armazenamento de água por bombagem, o armazenamento de hidrogénio, o armazenamento térmico, o armazenamento subterrâneo de energia, etc. Estas tecnologias podem converter energia eléctrica, energia térmica, etc.
Em formas mais estáveis de armazenamento, aumentando o mais possível a durabilidade do armazenamento de energia.
- Principais métodos: armazenamento de energia hidroelétrica por bombagem, armazenamento de energia de hidrogénio, ar comprimido, bateria de fluxo, etc.
- Características principais: Grande escala, longo tempo de armazenamento de energia para fazer face às necessidades diárias/mensais.
- Cenários de aplicação: redução dos picos de consumo da rede eléctrica a longo prazo, integração das energias renováveis na rede, etc.
- Armazenamento hidroelétrico por bombagem: É atualmente a tecnologia de armazenamento de energia a longo prazo mais madura e com a maior capacidade instalada.
As principais vantagens reflectem-se na grande capacidade de armazenamento de energia, na tecnologia madura, na elevada eficiência operacional, na longa vida útil e nos baixos custos de manutenção. No entanto, tem requisitos elevados no que respeita às condições geográficas dos recursos e um período de construção relativamente longo.
O tempo de armazenamento de energia das centrais eléctricas de acumulação por bombagem é geralmente de 4-10 horas, e a capacidade de uma única unidade é de 300 000-400 000 quilowatts, o que pode satisfazer plenamente as necessidades de armazenamento de energia a longo prazo. A capacidade instalada de armazenamento hidroelétrico por bombagem na China aumentou significativamente.
De acordo com dados da Agência Internacional de Energias Renováveis, no final de 2021, a escala total das centrais eléctricas por bombagem na China era de 36,39 GW. A escala total das centrais eléctricas de acumulação por bombagem da China representou 28% da escala total mundial, de 17% em 2010 para 28% em 2021. %.
- Armazenamento de energia por ar comprimido: As principais vantagens reflectem-se em pilha grande capacidade energia armazenamento, longo período de armazenamento de energia, alta eficiência do sistema, longa vida útil e investimento relativamente pequeno.
- Armazenamento de energia a partir de sal fundido: A tecnologia de armazenamento de calor pode ser dividida em três categorias: armazenamento de calor sensível, armazenamento de calor por mudança de fase e armazenamento de calor termoquímico.
Atualmente, a tecnologia de armazenamento de calor sensível é a que apresenta maior maturidade, preço baixo e aplicação generalizada; o armazenamento de calor dissimulado é um ponto de interesse para a investigação; enquanto o armazenamento termoquímico de calor ainda não atingiu a maturidade.
3. A diferença entre armazenamento de energia a curto prazo e armazenamento de energia a longo prazo
Com base em diferentes cenários e necessidades de utilização, dividimos os métodos de armazenamento de energia em duas categorias: armazenamento de energia a longo e a curto prazo, com base na velocidade de resposta e no tempo de descarga. Perante os vários cenários de nova energia centralizada e distribuída, o armazenamento de energia e a sua aplicação combinada também serão aplicados de diferentes formas.
O armazenamento de energia a curto prazo é utilizado para necessidades de reabastecimento de emergência a curto prazo e o armazenamento de energia a longo prazo liberta energia para regulação de picos a longo prazo e ligação à rede.
As formas de armazenamento de energia são atualmente diversificadas e dividem-se principalmente em armazenamento de energia térmica, armazenamento de energia eléctrica e armazenamento de energia de hidrogénio, de acordo com diferentes vias técnicas. A armazenagem de energia eléctrica pode ser dividida em armazenagem de energia física, armazenagem de energia electromagnética e armazenagem de energia eletroquímica.
As diferenças nas propriedades técnicas afectam a resposta e o tempo de descarga do produto. Resume-se ao facto de o armazenamento de energia a curto prazo ser utilizado para necessidades de reposição de energia de emergência a curto prazo e o armazenamento de energia a longo prazo para libertação de energia e regulação de picos a longo prazo e ligação à rede.
Além disso, o armazenamento de energia a curto prazo destina-se principalmente às necessidades de emergência e de regulação horária de picos e frequências. O armazenamento de energia a longo prazo terá um maior potencial de desenvolvimento em cenários em que a taxa de penetração da produção de eletricidade a partir de fontes de energia renováveis seja mais elevada.
Quanto maior for a proporção de energia eólica e fotovoltaica, maior será a necessidade de reduzir as restrições de energia, a regulação da frequência e dos picos e a armazenagem a longo prazo. Em comparação com a armazenagem de energia a curto prazo, a armazenagem de energia a longo prazo pode realizar melhor a tradução de energia, equilibrar o sistema de energia através do corte de picos e do enchimento de vales, armazenar energia em grande escala e garantir a estabilidade da energia.
4. Armazenamento de energia a curto prazo Mercado chinês
Com o crescimento contínuo da procura no mercado energético chinês e o aumento da capacidade e da proporção da capacidade instalada de produção de eletricidade a partir de energias não fósseis, o mercado da armazenagem de energia terá mais espaço para se desenvolver.
Até ao final de 2022, a capacidade instalada de novos projectos de armazenamento de energia em funcionamento na China atingiu 8,7 milhões de quilowatts, com um tempo médio de armazenamento de energia de aproximadamente 2,1 horas, um aumento anual de mais de 110%.
Entre as novas tecnologias instaladas em 2022, a tecnologia de armazenamento de energia das baterias de iões de lítio continua a dominar, representando 94,2%. No entanto, outras tecnologias de armazenamento de energia estão também a desenvolver-se rapidamente.
Por exemplo, armazenamento de energia de ar comprimido representa 3,4%, e a tecnologia de armazenamento de energia em baterias de fluxo representa 2,3%. A taxa de crescimento destas tecnologias registou uma aceleração significativa.
Além disso, várias tecnologias de armazenamento de energia, como os volantes de inércia, a gravidade e os iões de sódio, entraram também na fase de demonstração de engenharia e espera-se que sejam comercializadas nos próximos anos.
Com a inovação e o desenvolvimento contínuos da tecnologia de armazenamento de energia, a eficiência dos sistemas de armazenamento de energia será melhorada, o ciclo de vida será alargado e os custos do sistema serão reduzidos.
Isto ajudará a promover o desenvolvimento em grande escala do mercado de armazenamento de energia, a satisfazer as necessidades do mercado de energia da China e a alcançar a transformação energética e o desenvolvimento sustentável.
5. Armazenamento de energia a curto prazo Mercados europeu e americano
O rápido desenvolvimento do mercado da armazenagem de energia a curto prazo concentra-se principalmente nos dois domínios da armazenagem doméstica e da armazenagem portátil de energia.
A Europa e os Estados Unidos são os principais actores no mercado mundial armazenamento de energia atrás do contador instalações, cada uma ocupando cerca de 1/4 do mercado. Os principais factores que impulsionam o rápido desenvolvimento são os seguintes:
- Afetada por factores geopolíticos, a taxa de autossuficiência energética é baixa e os preços da eletricidade no consumidor continuam a subir, o que promove o aumento da taxa de penetração da poupança doméstica.
- Os edifícios europeus e americanos são maioritariamente edifícios independentes de piso baixo. A construção de instalações de armazenamento de energia é fácil e a procura no mercado é grande.
- Devido à prevalência da cultura de ar livre e ao ambiente geográfico propenso a catástrofes em algumas zonas, o armazenamento portátil de energia é utilizado principalmente nos países europeus, americanos e japoneses.
6. Cadeia de abastecimento de armazenamento de energia a curto prazo
Em termos do mercado de armazenamento de energia a curto prazo, com a transformação global da energia e o rápido desenvolvimento das energias renováveis, o mercado de armazenamento de energia tornou-se uma importante indústria emergente.
Para que o mercado de armazenamento de energia se desenvolva com maturidade, é necessário otimizar as matérias-primas a montante da cadeia industrial, o fabrico e a integração dos sistemas de armazenamento de energia a montante e as aplicações a jusante.
Ao mesmo tempo, o mercado do armazenamento de energia encontra-se numa fase de rápido desenvolvimento, estando a surgir várias tecnologias. Para as empresas, a chave para se destacarem neste mercado altamente competitivo reside na inovação tecnológica e em produtos diferenciados.
Inovação tecnológica: As empresas precisam de continuar a investir em investigação e desenvolvimento para melhorar o desempenho dos sistemas de armazenamento de energia, reduzir os custos e melhorar a segurança. Por exemplo, melhorar a densidade energética, o ciclo de vida e a eficiência de carga e descarga da bateria, bem como otimizar o sistema de gestão da bateria e o sistema de gestão da energia.
Produtos diferenciados: As empresas precisam de fornecer soluções personalizadas de armazenamento de energia para diferentes cenários de aplicação. Por exemplo, os produtos de armazenamento de energia com desempenho e funções específicos são fornecidos para diferentes cenários, como residências, indústria e comércio, e o lado da rede.
Capacidades de realização comercial: As empresas precisam de ter a capacidade de transformar a inovação tecnológica e os produtos diferenciados em valor comercial. Isto inclui capacidades de desenvolvimento do mercado, de gestão das relações com os clientes, de gestão da cadeia de abastecimento, etc.
Integração da cadeia industrial: As empresas precisam de estabelecer relações de cooperação estreitas com empresas a montante e a jusante para garantir um funcionamento eficiente do fornecimento de matérias-primas, do fabrico e dos serviços pós-venda.
7. Características do armazenamento híbrido de energia
O sistema híbrido de armazenamento de energia refere-se à aplicação mista de vários tipos diferentes de sistemas de armazenamento de energia. O ponto comum é que dois ou mais tipos de armazenamento de energia são combinados para formar um único sistema de armazenamento de energia.
Embora a tecnologia de armazenamento de energia de curto prazo tenha um tempo de armazenamento de energia curto, tem um ciclo de vida longo e é adequada para cenários de aplicação de alta frequência, como regulação de frequência, subida de colinas e picos de consumo.
A tecnologia de armazenamento de energia a longo prazo resolve principalmente o problema da migração espácio-temporal da energia eléctrica, como o peak shaving. No novo consumo de energia, as duas tecnologias de armazenamento de energia são complementares e coexistirão durante muito tempo.
Em comparação com a tecnologia de armazenamento de energia única, a tecnologia de armazenamento de energia híbrida combina uma variedade de diferentes métodos de armazenamento de energia, utiliza de forma abrangente as vantagens de múltiplas tecnologias, compensa as deficiências da tecnologia de armazenamento de energia única e também supera a baixa eficiência operacional do sistema de armazenamento de energia.
Ao mesmo tempo, a tecnologia de armazenamento de energia híbrida é mais flexível e inteligente. Através de novas tecnologias, como os computadores e a Internet das Coisas.
Pode coordenar e controlar vários dispositivos de armazenamento de energia no sistema de armazenamento de energia, maximizando a eficiência do armazenamento de energia de todo o sistema. O sistema de armazenamento de energia pode ser utilizado para controlar os dispositivos de armazenamento de energia no sistema de armazenamento de energia, maximizando a eficiência do armazenamento de energia de todo o sistema.
Além disso, o armazenamento híbrido de energia pode ajudar a reduzir os custos do sistema. Dois ou mais sistemas de armazenamento de energia podem partilhar a maior parte do mesmo equipamento de eletrónica de potência e de hardware de ligação à rede, reduzindo os custos iniciais de instalação e manutenção.
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