Благодаря крупномасштабному-разработке и использованию новых источников энергии, а также растущим требованиям к разнообразию и надежности электроэнергии, каждый аспект энергосистемы, от производства до потребления, претерпевает глубокие изменения. Технологии и системы хранения энергии устранили проблемы баланса мощности в реальном-времени в традиционных энергосистемах, значительно повысив гибкость энергосистемы. Это, в свою очередь, напрямую стимулирует постепенную трансформацию энергетической архитектуры, в которой первоначально доминировали ископаемое топливо, в структуру, в которой доминируют новые источники энергии, и этот процесс постоянно углубляется.
По сравнению с другими формамитехнологии хранения энергииАккумуляторные системы хранения энергии (BESS) обладают разнообразными характеристиками управления и широким спектром методов интеграции. Это позволяет BESS различными способами удовлетворять потребности как энергосистемы, так и потребителей, привлекая тем самым всеобщее внимание. Более того, исследования технологии интеграции BESS напрямую влияют на развитие BESS и стали одной из ключевых технологий для ее широкомасштабного-применения и популяризации.
Обзор рынка хранения энергии
Согласно неполным статистическим данным из глобальной базы данных проектов по хранению энергии Промышленного технологического альянса по хранению энергии Чжунгуаньцунь (CNESA), по состоянию на конец 2019 года совокупная установленная мощность проектов по хранению энергии во всем мире (включая гидроаккумуляторы, аккумуляторные накопители энергии, накопители тепловой энергии на расплавленной соли, накопители энергии с маховиком и другие методы хранения энергии) достигла 184,6 ГВт, увеличившись за год-по-году на 1,9%. Из них наибольшая совокупная установленная мощность гидроаккумулирующих электростанций составила 171,0 ГВт, годовой-по сравнению с-годовым приростом на 0,2%; За ним следуют аккумуляторные накопители энергии с совокупной установленной мощностью 9520,5 МВт; Среди различных технологий хранения энергии литий-ионные батареи имели наибольшую совокупную установленную мощность — 8454,2 МВт, как показано на рисунке.
Совокупная установленная мощность глобальных проектов по хранению энергии (в МВт)
К концу 2019 года совокупная установленная мощность проектов по хранению энергии в Китае достигла 32,4 ГВт, что составляет 17,6 % мирового рынка, при этом годовой-рост-годовой прирост составил 3,6 %. Из них наибольшая совокупная установленная мощность гидроаккумулирующих электростанций составила 30,3 ГВт, годовой-по сравнению с-годовым приростом на 1,0%; Аккумуляторные накопители энергии заняли второе место с совокупной установленной мощностью 1709,6 МВт, годовой-по-рост за год составил 59,4%. Среди различных аккумуляторных технологий хранения энергии литий-ионные батареи имели наибольшую совокупную установленную мощность — 1377,9 МВт, как показано на рисунке ниже.
Совокупная установленная мощность проектов по хранению энергии в Китае (Единица измерения: МВт)
Хотя физические методы хранения энергии, представленные гидроаккумулированием, по-прежнему доминируют в глобальных проектах по хранению энергии, на их долю приходится 92,6%, их первоначальные инвестиционные затраты высоки, а возможности для будущего снижения затрат ограничены, и они предъявляют высокие требования к географическому положению. Аккумуляторные накопители энергии, как важная форма хранения электрической энергии, в последние годы быстро развиваются. BESS (системы хранения энергии на аккумуляторах) обладают такими техническими преимуществами, как гибкость применения, низкие потери преобразования, быстрая скорость реакции, высокая точность регулирования и не ограничены географическими условиями, что делает их пригодными для массового производства и крупномасштабного применения в нескольких-полевых условиях. Что еще более важно, ожидается, что стоимость различных аккумуляторных систем хранения энергии снизится на 50–60%. Таким образом, по данным Международного агентства по возобновляемым источникам энергии (IRENA), глобальный масштаб BESS быстро увеличится до 175 ГВт к 2030 году. Согласно прогнозу CNESA, в период с 2020 по 2024 год размер китайского рынка аккумуляторных накопителей энергии будет постоянно увеличиваться, с совокупным годовым темпом роста от 55% до 65%, достигая более 15 ГВт до 24 ГВт к 2024 году.
Однако региональное распределение проектов аккумуляторного хранения энергии остается крайне неравномерным. Хотя в 2019 году новые проекты по накоплению аккумуляторной энергии были введены в эксплуатацию в 49 странах или регионах мира, на долю десяти крупнейших стран, представленных Китаем, США, Великобританией, Германией и Австралией, пришлось 91,6% от общей мировой мощности, добавленной в 2019 году. Мощность проектов по хранению аккумуляторной энергии в Китае и США превысила 500 МВт, при этом Китай, в частности, поднялся с пятого места в 2017 году и второго места в 2018 году на первое место. в 2019 году. В Южной Корее, которая занимала третье место в 2017 году и первое место в 2018 году, в 2019 году наблюдалась стагнация новых проектов аккумуляторного хранения энергии из-за инцидентов, связанных с безопасностью.
В 2019 году в первую десятку провинций (автономных районов, муниципалитетов) Китая с крупнейшими новыми проектами по созданию аккумуляторных накопителей энергии вошли Гуандун, Цзянсу, Хунань, Синьцзян, Цинхай, Пекин, Аньхой, Шаньси, Чжэцзян и Хэнань. Совокупные новые мощности в этих десяти провинциях (автономных районах, муниципалитетах) составили 88,9% от общего количества новых мощностей Китая в 2019 году.
Благодаря постоянному развитию технологий хранения энергии и хорошо-развитому рынку электроэнергии в США аккумуляторное хранение энергии стало самой быстрорастущей-технологией хранения энергии в США и широко применяется во всех аспектах энергосистемы, включая производство, передачу, распределение и потребление, образуя относительно четкую технологическую дорожную карту и эффективную бизнес-модель.
2019 год был назван годом прорыва в индустрии хранения энергии в США: общая установленная мощность аккумуляторных накопителей энергии в этом году достигла 1600 МВт. Согласно последним данным, опубликованным Ассоциацией по хранению энергии (ESA) в «Ежегоднике мониторинга хранения энергии за 2019 год», общая новая установленная мощность накопителей энергии в США в 2019 году достигла 522,7 МВт/1113 МВтч, при этом только в четвертом квартале она составила 186,4 МВт/264,2 МВтч. McKinsey & Company прогнозирует, что в 2020 году мощность аккумуляторных накопителей энергии в США увеличится в три раза по сравнению с 2019 годом, более чем вдвое к 2021 году и достигнет 7,3 ГВт к 2025 году; Общий объем инвестиций в рынок хранения энергии в США в 2019 году составил 712 миллионов долларов, а в 2020 году, по прогнозам, он вырастет до 2 миллиардов долларов.
Из-за различий в энергосистемах и спросе на электроэнергию как внутри страны, так и за рубежом, основные области применения аккумуляторных технологий хранения энергии также различаются. Если взять в качестве примера системы хранения энергии с литий-ионными аккумуляторами, то во всем мире наиболее распространенными приложениями являются сетевые приложения, такие как регулирование частоты, сглаживание пиковых нагрузок и вспомогательные услуги (52,7 %), за которыми следует поддержка интеграции возобновляемых источников энергии (28,9 %), а также распределенные и микросетевые приложения на стороне пользователя (18,4 %). В Китае поддержка интеграции возобновляемых источников энергии является наиболее распространенным приложением (37,7%), за ним следуют приложения со стороны сети-и пользователя-с 25% и 25,3% соответственно.
Хотя темпы роста в 2019 году были относительно медленнее по сравнению с темпами роста мирового рынка хранения энергии на 126% в 2018 году, накопление энергии продолжит сохранять сильную тенденцию роста, поскольку крупные страны углубляют свои энергетические переходы и повышают свои требования к гибкости энергосистем. Это уже стало ключевой технологией для стран в достижении своих энергетических стратегических целей. Таким образом, по состоянию на июнь 2020 года совокупная установленная мощность действующих проектов по хранению энергии во всем мире достигла 185,3 ГВт, а совокупная установленная мощность Китая достигла 32,7 ГВт. Из них глобальная совокупная установленная мощность аккумуляторных накопителей энергии достигла 10 112,3 МВт, превысив отметку в 10 ГВт, что представляет собой рост-по-году на 36,1 %, а совокупная установленная мощность Китая достигла 1 831,0 МВт (годовой-по-годовому приросту на 53,9 %.