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2024.06.20
Dal prezzo al valore, l'industria dello stoccaggio dell'energia ha urgentemente bisogno di un cambiamento di mercato
Gli incidenti frequenti di incendi negli impianti di stoccaggio dell'energia in tutto il mondo non solo hanno causato significative perdite di vite umane e danni materiali, ma hanno anche scatenato una profonda riflessione sulla gestione della sicurezza e sulla supervisione delle centrali elettriche di stoccaggio dell'energia.
L'Istituto di Ricerca sull'Energia Elettrica degli Stati Uniti ha stabilito un database rilevante attraverso lo studio di molteplici incidenti di incendi di centrali elettriche di stoccaggio di energia pubblicamente divulgati dal 2018 al 2023. Dopo aver classificato e confrontato gli incidenti di incendio con il Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti e Twaice della Germania, è stato riscontrato che, oltre ai rischi delle celle delle batterie e dei sistemi di controllo stessi, anche l'integrazione e il funzionamento delle centrali elettriche di stoccaggio di energia sono fattori importanti che portano agli incidenti.
Ciò che preoccupa è che in Cina, mentre la scala della capacità installata di stoccaggio dell'energia è aumentata significativamente, la tecnologia si è diversificata, il capitale è affluito intensamente e i cluster industriali sono cresciuti. Dietro la frenesia della crescita, ci sono preoccupazioni riguardanti la costruzione ma non l'uso e l'espansione disordinata della capacità produttiva. La "guerra dei prezzi" è piena di fumo, e la redditività aziendale e la qualità del prodotto sono sottoposte a doppi test.
L'essenza dello stoccaggio dell'energia è "regolazione" piuttosto che "memorizzazione". In futuro, come settore di supporto per il nuovo sistema energetico, lo stoccaggio dell'energia sarà coinvolto nelle transazioni del sistema energetico e tornerà alle applicazioni commerciali per raggiungere uno sviluppo di alta qualità e dare pieno gioco al valore a lungo termine dello stoccaggio dell'energia. Attualmente, questo cambiamento di mercato sta gradualmente avvenendo.
Sospinto da molteplici fattori, il valore a lungo termine dello stoccaggio dell'energia sta gradualmente tornando.
Nell'ultimo anno, sotto l'influenza di molteplici fattori come il supporto politico, gli sforzi delle imprese e il favore di mercato, la Cina è diventata il più grande mercato al mondo per l'eolico, il solare e lo stoccaggio dell'energia. Secondo il "Libro bianco sulla ricerca dell'industria dello stoccaggio dell'energia 2024", la capacità installata di nuove energie di stoccaggio della Cina aumenterà di 21,5 GW nel 2023, un record.
Al contrario, sotto la sovrapposizione di molteplici fattori come tagli dei prezzi delle materie prime, concorrenza sleale e omogeneità tecnologica, il prezzo di mercato dei sistemi di accumulo energetico è in diminuzione. Liu Manping, un economista senior presso il Centro di Monitoraggio dei Prezzi della Commissione Nazionale per lo Sviluppo e la Riforma, ha dichiarato: "Attualmente, la capacità dell'industria dello stoccaggio energetico sta crescendo rapidamente e i problemi strutturali sono evidenti; alcuni progetti sono "costruiti ma non utilizzati"; l'utilizzo effettivo dello stoccaggio energetico costruito con nuove energie non è elevato; il modello operativo e il meccanismo di mercato non sono ancora perfetti, diventando un collo di bottiglia che limita lo sviluppo dell'industria."
"Involution" o "idle"? Come può l'industria dello stoccaggio dell'energia superare gli ostacoli? La logica del valore dell'industria orientata dal mercato e dalle esigenze di applicazione commerciale deve essere urgentemente ricostruita.
L'archiviazione dell'energia è un importante sistema di supporto nel nuovo sistema energetico. Al momento, i sistemi energetici in Cina e persino nei paesi sviluppati in Europa e negli Stati Uniti stanno subendo una trasformazione, "pulita e a basso tenore di carbonio, sicura e controllabile, flessibile ed efficiente, intelligente e amichevole, aperta e interattiva". La direzione dello sviluppo dell'archiviazione dell'energia è strettamente correlata a molteplici fattori come la politica, il mercato e la tecnologia.
Dal punto di vista della politica, già nel 2015, le "Opinioni del Comitato centrale del Partito Comunista Cinese e del Consiglio di Stato sulla Approfondimento della Riforma del Sistema Elettrico" (noto come "Documento sulla Riforma dell'Elettricità n. 9") hanno proposto gli obiettivi di promuovere in modo ordinato la riforma dei prezzi dell'elettricità, razionalizzare il meccanismo di formazione dei prezzi dell'elettricità, promuovere la riforma del sistema di scambio dell'elettricità e migliorare il meccanismo di scambio orientato al mercato, che ha dato il via all'apertura del mercato dell'elettricità. Dopo che è stata proposta l'obiettivo del "doppio carbonio", la Commissione Nazionale per lo Sviluppo e la Riforma ha proposto un sistema di politiche 1+N, che ha ulteriormente istituito un nuovo sistema energetico con le energie rinnovabili come principale elemento dal livello superiore attorno all'applicazione dimostrativa dello stoccaggio dell'energia, alla gestione standardizzata, alla riforma dei prezzi dell'elettricità e all'applicazione diversificata e intelligente.
Entro il 2023, la Commissione Nazionale per lo Sviluppo e la Riforma e l'Amministrazione Nazionale dell'Energia hanno emesso le "Regole di Base del Mercato Spot dell'Elettricità (Sperimentale)", che hanno implementato piani di incentivi specifici a livello di sistema energetico. Si prevede che entro il 2025, il mercato dell'energia sarà gradualmente liberalizzato per formare un sistema energetico aperto e interattivo. La crescita dell'industria dello stoccaggio dell'energia è fondamentalmente un importante fattore di supporto nella costruzione di un sistema energetico aperto e orientato al mercato.
Dall'ottica del mercato, il tempo di funzionamento dei sistemi di accumulo di energia domestica è lungo e il tasso di utilizzo del sistema sta migliorando costantemente. I "Dati statistici sulle informazioni sulla sicurezza delle centrali elettriche di accumulo di energia elettrochimica nel 2023" mostrano che nel primo trimestre del 2024, il tempo medio di funzionamento giornaliero delle centrali elettriche di accumulo di energia domestica è aumentato da 3,12 ore a 4,16 ore, e l'indice medio di utilizzo è aumentato dal 27% al 41%.
Con l'emissione del "Avviso sulla promozione della connessione in rete e della dispacciamento dell'energia di accumulo", da parte dell'Amministrazione nazionale dell'energia, la posizionamento funzionale dell'energia di accumulo è stato ulteriormente chiarito, e la promozione del dispacciamento e dell'utilizzo dell'energia di accumulo è stata accelerata. I progetti di accumulo di energia non sono più solo un accessorio per soddisfare la politica di "forte allocazione" delle nuove energie, ma un asset che può portare benefici sostenibili a lungo termine ai proprietari.
Da un punto di vista tecnico, la affidabilità delle centrali elettriche di accumulo dipende in larga misura dalle prestazioni delle batterie di accumulo energetico. Il sistema delle batterie è strettamente legato alle capacità di gestione e integrazione delle batterie. Prendendo come esempio la gestione della coerenza delle batterie, durante l'uso delle celle di accumulo energetico, a causa delle differenze di produzione, dell'invecchiamento, delle variazioni di temperatura o delle diverse condizioni di carico, la tensione e la capacità tra le celle saranno diverse, e questa differenza aumenterà con l'aumento del numero di cicli di carica e scarica, rendendo così peggiori i benefici economici del sistema.
Pertanto, sempre più tecnologie di bilanciamento delle batterie vengono applicate ai mercati commerciali e maturi. Secondo un rapporto di ricerca di Wood Mackenzie, una rinomata società di consulenza a livello internazionale, a causa del mercato estero, il mercato energetico è più aperto, e i proprietari di sistemi di stoccaggio dell'energia sono più preoccupati dell'efficienza economica del progetto per l'intero ciclo di vita. I vantaggi della tecnologia di bilanciamento attivo nel ridurre i costi del sistema di stoccaggio dell'energia per l'intero ciclo di vita sono ampiamente riconosciuti, e la sua applicazione nei progetti di stoccaggio dell'energia all'estero ha raggiunto il 74%.
Gli addetti ai lavori hanno affermato che, guidata da molteplici fattori, l'industria dello stoccaggio dell'energia si sta dirigendo verso una fase di sviluppo di alta qualità. All'inizio del 2024, sono state introdotte intensamente politiche attorno alle transazioni di mercato dell'energia, che accelereranno le nuove modifiche nello sviluppo della mercificazione dell'energia in Cina e diventeranno anche una forza trainante importante per la trasformazione del valore dell'industria dello stoccaggio dell'energia.
Dalla "passiva" alla "attiva", aggiornamento della tecnologia di gestione della batteria.
Per passare dal prezzo al valore e raggiungere l'obiettivo a lungo termine dello stoccaggio dell'energia, i produttori dell'industria hanno condotto ricerche e sviluppo ed esplorazioni da molteplici prospettive, tra cui: Ottimizzazione della batteria di stoccaggio dell'energia: selezionare materiali per l'elettrodo positivo, negativo e per il diaframma con una migliore stabilità termica; selezionare un processo di laminazione con spessori più sottili e una maggiore superficie; accorciare la lunghezza dell'orecchio del polo per ridurre la resistenza e altre ottimizzazioni.
Tecnologia avanzata di controllo della temperatura: dalle soluzioni tradizionali di raffreddamento ad aria alle soluzioni di raffreddamento a liquido con coefficienti di trasferimento del calore più elevati e migliori effetti di raffreddamento, per soddisfare la crescente domanda di mercato per i sistemi di gestione termica.
Tecnologia digitale operativa e manutenzione: Utilizzare tecnologie digitali come BMS, EMS e AI per monitorare lo stato operativo delle centrali elettriche, condurre un'analisi visiva dello stato operativo del ciclo di vita della batteria, identificare segnali precoci di guasto e fornire un design di avviso di sicurezza.
I prodotti mainstream dell'industria hanno realizzato un sistema antincendio a tre livelli a livello di cella, livello di pacchetto e livello di sistema per ottenere un effetto antincendio più dettagliato e preciso.
Gestione efficiente della batteria: Il sistema di gestione della batteria (BMS) utilizza algoritmi avanzati per monitorare la tensione di ciascuna cella durante la scarica e valutare lo stato di carica (SOC), lo stato di salute (SOH), lo stato di potenza (SOP) della batteria, ecc. Poiché la durata del pacchetto batterie dipende anche dalla cella con la durata più breve, quando la tensione della singola cella più bassa raggiunge la tensione di interruzione della scarica, l'intero pacchetto batterie cesserà di scaricarsi. Bilanciare i parametri di stato delle celle di accumulo di energia è diventato l'unico modo per massimizzare la durata ciclica della batteria e migliorare l'efficienza ciclica del sistema di accumulo di energia, specialmente in scenari di applicazione ad alta potenza e di grande capacità come grandi sistemi di accumulo e accumulo industriale e commerciale.
Sulla base della domanda di ottimizzazione e miglioramento della coerenza del pacco batterie, è emersa la tecnologia di bilanciamento BMS dello storage energetico nei tempi richiesti. Tra questi, ci sono due metodi principali di bilanciamento delle batterie nel sistema di gestione della batteria: bilanciamento passivo e bilanciamento attivo.
Il bilanciamento passivo bilancia la batteria rilasciando elettricità attraverso il riscaldamento per resistenza durante il processo di scarica del pacco batterie. Questo metodo non richiede controller e circuiti complessi, ma la velocità di equalizzazione è lenta e spreca energia. Genera anche calore durante il processo, aumentando il rischio di surriscaldamento termico.
Il bilanciamento attivo realizza il trasferimento diretto di energia elettrica tra le celle attraverso un convertitore DC-DC, che può controllare la differenza di tensione tra le celle nel pacchetto batteria entro un certo intervallo, riducendo significativamente la perdita di efficienza ciclica causata dallo squilibrio. Questa tecnologia di solito richiede l'uso di controller di equalizzazione specializzati e una progettazione di circuiti estremamente esigente, raggiungendo infine un'equalizzazione a pieno collegamento dal livello PACK al livello cluster, al livello di sistema e persino al livello di stazione.
Rispetto alla tradizionale tecnologia di bilanciamento passivo, il bilanciamento attivo non solo evita lo spreco di energia ma migliora anche le prestazioni complessive del sistema di accumulo di energia ridistribuendo l'energia, riducendo i costi operativi e migliorando la sicurezza del sistema.
Attualmente, a causa di fattori come il costo e il prezzo, secondo le statistiche annuali del 2023 di EESA, i progetti di stoccaggio energetico nazionali sono quasi tutti progetti di bilanciamento passivo (98,4%). Nei mercati esteri, circa il 70% dei progetti utilizza il "bilanciamento attivo". Prendendo come esempio il progetto Texas TX10 servito da Clou Electronics, secondo le statistiche di Modo Energy, i ricavi di 9 siti si collocano tutti tra i primi 30 ricavi delle centrali elettriche del Texas.
John Smith, un analista di Wood Mackenzie, ha sottolineato: "Nell'attuale contesto di intensificata concorrenza di mercato, la tecnologia avanzata di gestione delle batterie può non solo migliorare la sicurezza e l'affidabilità del sistema, ma anche ridurre significativamente i costi operativi, migliorando così i benefici economici del progetto." In futuro, con l'aumento del grado di mercato elettrico domestico, i vantaggi economici della tecnologia di bilanciamento attivo nell'operazione a lungo termine delle centrali elettriche emergeranno gradualmente. Con l'accelerazione dell'applicazione commerciale dello stoccaggio energetico domestico, la tecnologia di bilanciamento attivo sarà sempre più utilizzata.
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