درک وضعیت بازار ذخیره انرژی

 

با توسعه-مقیاس وسیع و استفاده از منابع جدید انرژی، و افزایش تقاضا برای تنوع و قابلیت اطمینان برق، هر جنبه ای از سیستم قدرت، از تولید تا مصرف، دستخوش تغییرات عمیقی است. فن‌آوری‌ها و سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی، گلوگاه موازنه توان واقعی-در سیستم‌های قدرت سنتی را شکسته‌اند و انعطاف‌پذیری سیستم قدرت را به‌طور قابل‌توجهی افزایش داده‌اند. این به نوبه خود مستقیماً تبدیل تدریجی معماری قدرت را که در ابتدا تحت سلطه سوخت های فسیلی بود، به معماری تحت سلطه منابع جدید انرژی هدایت می کند و این روند به طور مداوم در حال عمیق تر شدن است.

در مقایسه با سایر اشکالفن آوری های ذخیره سازی انرژیسیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی باتری (BESS) دارای ویژگی‌های کنترلی متنوع و طیف وسیعی از روش‌های ادغام هستند. این به BESS اجازه می دهد تا نیازهای سیستم قدرت و مصرف کنندگان را به طرق مختلف برآورده کند، بنابراین توجه گسترده را به خود جلب می کند. علاوه بر این، تحقیق در مورد فناوری یکپارچه سازی BESS مستقیماً بر توسعه BESS تأثیر می گذارد و به یکی از فناوری های کلیدی برای کاربرد و عمومیت{2} در مقیاس بزرگ تبدیل شده است.

مروری بر بازار ذخیره انرژی

 

بر اساس آمار ناقص از پایگاه داده پروژه جهانی ذخیره‌سازی انرژی اتحادیه فناوری صنعت ذخیره‌سازی انرژی Zhongguancun (CNESA)، تا پایان سال 2019، ظرفیت نصب شده تجمعی پروژه‌های ذخیره‌سازی انرژی در سراسر جهان (شامل ذخیره‌سازی هیدرولیکی پمپ‌شده، ذخیره‌سازی انرژی باتری، ذخیره‌سازی انرژی حرارتی نمک مذاب، روش‌های ذخیره‌سازی انرژی حرارتی نمک مذاب، fly) رسیده است. GW، یک سال-در سال-افزایش 1.9%. از این میان، ذخیره‌سازی هیدرولیکی پمپ‌شده با 171.0 گیگاوات، بیشترین ظرفیت نصب شده تجمعی را داشت که یک سال-به-افزایش 0.2 درصدی را نشان می‌دهد. ذخیره انرژی باتری با ظرفیت نصب تجمعی 9520.5 مگاوات دنبال شد. همانطور که در شکل نشان داده شده است، در میان فناوری‌های مختلف ذخیره‌سازی انرژی باتری، باتری‌های یونی لیتیوم{11}} بیشترین ظرفیت نصب تجمعی را با 8454.2 مگاوات داشتند.

ظرفیت نصب شده تجمعی پروژه های ذخیره انرژی جهانی (بر حسب مگاوات)

تا پایان سال 2019، ظرفیت نصب شده تجمعی پروژه‌های ذخیره‌سازی انرژی چین به 32.4 گیگاوات رسید که 17.6 درصد از بازار جهانی را به خود اختصاص می‌دهد که در مقایسه با یک سال--افزایش سالانه 3.6 درصدی را به خود اختصاص داده است. از این میان، ذخیره‌سازی هیدرولیکی پمپ شده با 30.3 گیگاوات، بیشترین ظرفیت نصب شده تجمعی را داشت که یک سال-به-افزایش 1.0 درصدی یک سال داشت. ذخیره انرژی باتری با ظرفیت نصب تجمعی 1709.6 مگاوات در رتبه دوم قرار گرفت، که یک سال{12}}در{13}}افزایش سالانه 59.4% افزایش یافت. در میان فن‌آوری‌های مختلف ذخیره‌سازی انرژی باتری، باتری‌های لیتیوم{16} یون بیشترین ظرفیت نصب شده تجمعی را با 1377.9 مگاوات داشتند، همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است.

ظرفیت نصب شده تجمعی پروژه های ذخیره انرژی در چین (واحد: MW)

اگرچه روش‌های ذخیره‌سازی فیزیکی انرژی، که توسط ذخیره‌سازی هیدرولیکی پمپ شده نشان داده می‌شوند، هنوز بر پروژه‌های ذخیره‌سازی انرژی جهانی مسلط هستند و ۹۲.۶ درصد را تشکیل می‌دهند، هزینه‌های سرمایه‌گذاری اولیه آن‌ها بالا است، و فضای محدودی برای کاهش هزینه‌های آینده وجود دارد، و نیازهای بالایی برای موقعیت جغرافیایی دارند. ذخیره انرژی باتری، به عنوان یک شکل مهم ذخیره انرژی الکتریکی، در سال های اخیر به سرعت توسعه یافته است. BESS (سیستم‌های ذخیره انرژی باتری) دارای مزایای فنی مانند کاربرد انعطاف‌پذیر، تلفات تبدیل کم، سرعت پاسخ سریع، دقت تنظیم بالا، و محدود نشدن به شرایط جغرافیایی هستند، و آنها را برای تولید انبوه و کاربردهای-در مقیاس بزرگ و چند میدانی مناسب می‌سازد. از همه مهمتر، انتظار می رود هزینه سیستم های مختلف ذخیره انرژی باتری بین 50 تا 60 درصد کاهش یابد. بنابراین، طبق گزارش آژانس بین‌المللی انرژی‌های تجدیدپذیر (IRENA)، مقیاس جهانی BESS تا سال 2030 به سرعت به 175 گیگاوات افزایش می‌یابد. طبق پیش‌بینی CNESA، بین سال‌های 2020 تا 2024، اندازه بازار ذخیره‌سازی انرژی باتری‌های چین به طور مداوم افزایش می‌یابد، با نرخ رشد ترکیبی سالانه 55 درصد GW تا 615 درصد GW به بیش از 615 درصد. 2024.

با این حال، توزیع منطقه ای پروژه های ذخیره انرژی باتری بسیار ناهموار باقی مانده است. اگرچه پروژه‌های جدید ذخیره‌سازی انرژی باتری در 49 کشور یا منطقه در سراسر جهان در سال 2019 راه‌اندازی شد، ده کشور برتر به نمایندگی از چین، ایالات متحده، بریتانیا، آلمان و استرالیا، 91.6 درصد از کل ظرفیت جهانی اضافه‌شده در سال 2019 را به خود اختصاص دادند. ظرفیت پروژه ذخیره‌سازی انرژی باتری در چین و ایالات متحده از 500 مگاوات در چین و ایالات متحده بیش از 500 مگاوات در رتبه دوم و در جایگاه دوم 20 مگاوات قرار گرفت. در سال 2018 به مقام اول در سال 2019 رسید. کره جنوبی که در سال 2017 رتبه سوم و در سال 2018 رتبه اول را کسب کرد، در سال 2019 به دلیل حوادث ایمنی شاهد رکود در پروژه های ذخیره انرژی باتری جدید بود.

در سال 2019، ده استان برتر چین (مناطق خودمختار، شهرداری‌ها) با بزرگترین پروژه‌های ذخیره‌سازی انرژی باتری جدید، گوانگدونگ، جیانگ سو، هونان، سین‌کیانگ، چینگ‌های، پکن، آنهویی، شانشی، ژجیانگ و هنان بودند. مجموع ظرفیت جدید در این ده استان (مناطق خودمختار، شهرداری ها) 88.9 درصد از کل ظرفیت جدید چین در سال 2019 را به خود اختصاص داده است.

به لطف پیشرفت‌های مستمر در فناوری ذخیره‌سازی انرژی و-بازار برق توسعه‌یافته در ایالات متحده، ذخیره‌سازی انرژی باتری به سریع‌ترین-رشد فناوری ذخیره‌سازی انرژی در ایالات متحده تبدیل شده است و به طور گسترده در همه جنبه‌های سیستم قدرت، از جمله تولید، انتقال، توزیع و مصرف به کار می‌رود و یک نقشه راه فناوری نسبتاً واضح و مدل کسب‌وکار مؤثر را تشکیل می‌دهد.

سال 2019 سال شکست صنعت ذخیره سازی انرژی ایالات متحده لقب گرفت، با ظرفیت کل نصب شده ذخیره انرژی باتری در آن سال به 1600 مگاوات رسید. بر اساس آخرین داده‌های منتشر شده در «سالنامه نظارت بر ذخیره‌سازی انرژی ۲۰۱۹» توسط انجمن ذخیره‌سازی انرژی (ESA)، مجموع ظرفیت نصب‌شده جدید ذخیره‌سازی انرژی در ایالات متحده در سال ۲۰۱۹ به ۵۲۲.۷ مگاوات/۱۱۱۳ مگاوات ساعت رسید که تنها سه‌ماهه چهارم ۱۸۶.۴ مگاوات/۲۶۴.۲ مگاوات ساعت است. McKinsey & Company پیش بینی می کند که ظرفیت استقرار ذخیره انرژی باتری ایالات متحده در سال 2020 سه برابر سال 2019 خواهد بود، تا سال 2021 بیش از دو برابر خواهد شد و تا سال 2025 به 7.3 گیگاوات خواهد رسید. کل سرمایه گذاری در بازار ذخیره انرژی ایالات متحده در سال 2019 712 میلیون دلار بوده است، در حالی که پیش بینی می شود در سال 2020 به 2 میلیارد دلار افزایش یابد.

با توجه به تفاوت در سیستم های قدرت و تقاضای برق چه در داخل و چه در سطح بین المللی، زمینه های کاربردی اصلی فناوری ذخیره انرژی باتری نیز متفاوت است. با در نظر گرفتن سیستم‌های ذخیره انرژی باتری لیتیوم{1} یون، در سطح جهانی، رایج‌ترین کاربرد در سمت شبکه است، مانند تنظیم فرکانس، تراشیدن پیک، و خدمات جانبی، که 52.7 درصد را شامل می‌شود، به دنبال آن پشتیبانی از یکپارچه‌سازی انرژی تجدیدپذیر با 28.9 درصد، و کاربردهای توزیع شده و ریزشبکه در سمت کاربر با 18 درصد. در چین، پشتیبانی از یکپارچه‌سازی انرژی‌های تجدیدپذیر رایج‌ترین برنامه است که 37.7 درصد را به خود اختصاص می‌دهد و پس از آن برنامه‌های کاربردی در سمت شبکه و-طرف شبکه به ترتیب با 25 درصد و 25.3 درصد قرار دارند.

اگرچه نرخ رشد در سال 2019 در مقایسه با نرخ رشد 126 درصدی بازار جهانی ذخیره‌سازی انرژی در سال 2018 نسبتاً آهسته‌تر بود، ذخیره‌سازی انرژی همچنان روند رشد قوی خود را حفظ می‌کند زیرا کشورهای بزرگ انتقال انرژی خود را عمیق‌تر می‌کنند و تقاضاهای خود را برای انعطاف‌پذیری سیستم قدرت افزایش می‌دهند. این در حال حاضر به یک فناوری کلیدی برای کشورها برای دستیابی به اهداف استراتژیک انرژی تبدیل شده است. بنابراین، تا ژوئن 2020، ظرفیت نصب شده تجمعی پروژه‌های ذخیره‌سازی برق در حال بهره‌برداری در سطح جهانی به 185.3 گیگاوات رسید، با ظرفیت نصب تجمعی چین به 32.7 گیگاوات. از این میزان، ظرفیت نصب‌شده تجمعی ذخیره‌سازی انرژی باتری به 10112.3 مگاوات رسید که از مرز 10 گیگاوات فراتر رفت که نشان‌دهنده یک سال--افزایش سالیانه 36.1 درصدی است، در حالی که ظرفیت نصب تجمعی چین به 1831.0 مگاوات رسیده است، در سال{18} افزایش{18}.