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Hace más de diez años, el término "almacenamiento de energía" todavía estaba al margen de la conciencia pública. Sin embargo, con el desarrollo acelerado de nuevas fuentes de energía, la contradicción entre la continuidad de la producción de suministro de energía y la discontinuidad de la demanda de electricidad continúa. para intensificar. La aplicación de sistemas de almacenamiento de energía puede resolver los problemas de fuerte aleatoriedad y alta volatilidad causados ​​por la integración de nueva energía en el sistema eléctrico en diferentes escenarios. Sin embargo, el llamado al desarrollo del almacenamiento de energía se ha vuelto más fuerte. es bajo y es necesario mejorar la seguridad. Problemas como la actualización están restringiendo el desarrollo de la industria del almacenamiento de energía.

Después de años de arduo trabajo en tecnología de almacenamiento de energía, las baterías de almacenamiento de energía de las empresas de almacenamiento de energía de mi país ahora están pasando del estado líquido tradicional al estado sólido más seguro, y la capacidad de almacenamiento de energía también ha saltado de 2000 grados en el pasado a una nueva altura de 5.000 grados. El trasfondo del desarrollo de la industria del almacenamiento de energía es la innovación tecnológica. Con la ayuda de la innovación tecnológica para mantenerse a la vanguardia del desarrollo energético, el valor de la flexibilidad del almacenamiento de energía también se pondrá en juego de manera efectiva.

5.000 kilovatios-hora de electricidad empaquetados en un contenedor de 20 pies

El sistema de almacenamiento de energía es como un enorme banco de energía. Primero convierte la energía eléctrica en otras formas de energía por medios físicos o químicos y la almacena, y luego la convierte en energía eléctrica y la libera cuando es necesario.

Bajo tales características, la reducción de picos y el llenado de valles, la regulación de picos y la modulación de frecuencia se han convertido en funciones rutinarias de los sistemas de almacenamiento de energía. En la construcción de nuevos sistemas energéticos, los sistemas de almacenamiento de energía también pueden promover el consumo de nuevas fuentes de energía, como la fotovoltaica y la eólica, y aumentar la proporción de energía renovable en el sistema eléctrico.

La información pública muestra que en 2023, la capacidad instalada de generación de energía renovable de mi país representará más del 50%, y la capacidad instalada de energía eólica y fotovoltaica representará 1.040 millones de kilovatios, lo que representará el 15% de la generación de energía en el primer semestre de 2024. , la capacidad instalada acumulada de energía eólica y solar del país ha superado los 1.180 millones de kilovatios.

Impulsado por el sistema eléctrico, se ha acelerado el desarrollo de nuevos sistemas de almacenamiento de energía. A finales de 2023, la capacidad instalada total de los nuevos proyectos de almacenamiento de energía en funcionamiento en mi país alcanzó aproximadamente 34,5 GW/74,5 GWh (el almacenamiento de energía con baterías de iones de litio representa el 97%), y la tasa de crecimiento anual promedio en el últimos cinco años ha superado el 100%. Además, según estadísticas incompletas de la base de datos global de almacenamiento de energía CNESA, en junio de 2024, la escala de nuevos proyectos nacionales de almacenamiento de energía puestos en funcionamiento ascendió a 5,40GW/11,77GWh, un nuevo máximo desde 2024, +21%/+25. % año con año.

La demanda de almacenamiento de energía crece día a día. Mejorar la densidad energética y la economía de los sistemas de almacenamiento de energía se ha convertido en la dirección de desarrollo de la industria del almacenamiento de energía. Beijing Haibosi Chuang Technology Co., Ltd. (en adelante, "Haibosi Chuang") es una empresa "unicornio" en la industria del almacenamiento de energía. Según Qian Hao, subdirector general de Haibosi Chuang, las mejoras tecnológicas pueden permitir que contenedores del mismo tamaño almacenen más electricidad. El aumento en la densidad de energía del producto no solo mejora directamente la eficiencia del sistema, sino que también significa que en las mismas condiciones de la línea de producción. La capacidad ha aumentado significativamente con la mejora de la capacidad de producción de productos y la expansión de la escala de las estaciones de almacenamiento de energía, el efecto de escala de la industria del almacenamiento de energía se ha vuelto más prominente, lo que también continuará generando reducciones de costos.

Después de más de diez años de exploración en la industria del almacenamiento de energía, Hyperstron ha tomado la iniciativa en la instalación de 5.000 kilovatios-hora de electricidad en el contenedor del sistema de almacenamiento de energía de 20 pies conocido en la industria. Desde la perspectiva de la densidad de energía, Hyperstron ha empaquetado. La densidad del contenedor del sistema de almacenamiento de energía se ha incrementado a 339,56 kWh/m3 y la capacidad de almacenar electricidad por unidad de volumen ocupa el primer lugar en la industria.

¿Cuál es el concepto de 5000 kilovatios-hora de electricidad? "El almacenamiento de energía de un vehículo eléctrico es de aproximadamente 50 kilovatios-hora, y 5.000 kilovatios-hora de electricidad equivalen a la energía almacenada en 100 vehículos eléctricos", dijo Qian Hao.

Alrededor de 2018, en los proyectos entregados por Haiboxtron, un contenedor de 20 pies podría almacenar 2.000 kilovatios-hora de electricidad; para 2023, el sistema de almacenamiento de energía del mismo tamaño podría almacenar 3.300 kilovatios-hora de electricidad; El contenedor puede almacenar 5.000 kilovatios-hora de electricidad, más del doble que en 2018.

El desarrollo y la iteración de productos de almacenamiento de energía es muy rápido y el equipo de I+D de Haiboxtron suele trabajar las 24 horas del día para ponerse al día con la velocidad de las actualizaciones de la demanda. "El almacenamiento de energía es una industria vibrante y en rápido desarrollo. En los últimos años, la capacidad instalada anual ha sido dos o tres veces mayor que el año anterior, y la densidad energética de los productos también ha seguido aumentando. Debemos adaptarnos a este ritmo y desarrollar productos rápidamente, verificar todo el proceso y lanzar nuevos productos rápidamente”, dijo Qian Hao.

La inteligencia digital supera los problemas de integración

"Si no hay tecnología integrada, una empresa será eliminada tarde o temprano", cree Qian Hao.

Como industria que integra múltiples disciplinas, el control y optimización de los sistemas de almacenamiento de energía son dificultades que las empresas deben superar. Pero poseer tecnología integrada no es fácil, y también es difícil implementar iteraciones de tecnología integrada.

De 2011 a 2015, la tecnología de almacenamiento de energía electroquímica de China todavía se encontraba en la etapa de aplicación de demostración. Para la mayoría de las empresas, este también es un período difícil. Para resolver problemas técnicos, las empresas de almacenamiento de energía necesitan invertir mucha energía.

En ese momento, Haibositron todavía se encontraba en la etapa de acumulación de tecnología y exploración de mercado. Aunque el equipo de I + D de la compañía tenía reservas técnicas en muchos campos, dominaba principalmente algunas tecnologías centrales relacionadas con los sistemas de gestión de baterías, y los productos que desarrollaba también carecían de ellas. estandarización, cada proyecto requiere enviar muchos empleados al sitio para participar en la depuración.

Sistemas de almacenamiento de energía de precisión, desde celdas hasta baterías, contenedores e incluso hasta el uso final, cada eslabón requiere atención.

Qian Hao mencionó que el almacenamiento de energía es un sistema muy complejo y no lineal. Una de las principales formas de aplicación de almacenamiento de energía es el almacenamiento de energía electroquímica que utiliza baterías de litio como portadoras. Las celdas utilizan tecnología electroquímica y generalmente generan corriente continua, mientras que las que usamos en. La producción y la vida diaria son corriente alterna. La conversión de corriente continua a corriente alterna requiere tecnología de electrónica de potencia. No solo eso, el sistema de almacenamiento de energía también requiere tecnología de control y gestión de baterías, tecnología de diseño eléctrico para conectar una gran cantidad de baterías en serie y paralelo, etc.

Sin embargo, en 2016, Haibisi estableció una base de producción en Beijing Fangshan que integra I+D y producción, y también construyó un centro de pruebas experimentales para mejorar sistemáticamente la tecnología y las capacidades de I+D de productos, las capacidades de verificación de pruebas y las capacidades de producción y fabricación.

"Desde la perspectiva de la investigación y el desarrollo, debemos promover la digitalización de los productos". Qian Hao dijo que el centro de pruebas experimentales antes mencionado registró la identificación única de las celdas de la batería desde el momento en que ingresaron a la fábrica, registrando su capacidad de carga y descarga. , El rendimiento y otros indicadores pueden lograr una gestión de producción refinada y una trazabilidad completa del proceso de la calidad del producto. A medida que todo el sistema se vuelve cada vez más inteligente y digital, el sistema de almacenamiento de energía se puede depurar completamente en la fábrica después de ser transportado al sitio del proyecto, solo requiere operaciones de depuración simples y estandarizadas para conectarse a la red. Los datos del sitio del proyecto también se pueden enviar de forma remota para facilitar la operación y el mantenimiento remotos.

Al año siguiente, Haibositron entregó con éxito el proyecto del sistema de almacenamiento de energía del lado del usuario de 57,45 MWh y desde entonces domina por completo las tecnologías clave y las capacidades de industrialización de los sistemas de almacenamiento de energía. También en este año, la Administración Nacional de Energía emitió las "Opiniones orientativas sobre la promoción del desarrollo de la tecnología e industria de almacenamiento de energía de mi país", que fue el primer documento orientativo para que la industria de almacenamiento de energía de mi país entrara en la etapa inicial. de comercialización.

Las baterías de estado semisólido alteran la seguridad del almacenamiento de energía

En 2022, se emitió el "14º Plan Quinquenal" (Plan de Implementación de Desarrollo de Nuevo Almacenamiento de Energía), aclarando que para 2025, el nuevo almacenamiento de energía pasará de la etapa inicial de comercialización a la etapa de desarrollo a gran escala, y tendrá las condiciones. para aplicaciones comerciales a gran escala.

Con el rápido desarrollo del mercado de almacenamiento de energía de mi país y la claridad gradual del apoyo político, las principales empresas nacionales y extranjeras han comenzado a aumentar su despliegue de productos de almacenamiento de energía, los participantes del mercado han aumentado gradualmente y el tamaño del mercado se ha expandido gradualmente. El "Libro blanco de investigación de la industria del almacenamiento de energía 2024" publicado por la Alianza Tecnológica de la Industria del Almacenamiento de Energía de Zhongguancun muestra que la nueva capacidad instalada de almacenamiento de energía de China superará los 20 GW por primera vez en 2023, tres veces el nivel del mismo período en 2022.

Sin embargo, las cuestiones de seguridad siempre han restringido el rápido desarrollo de la industria del almacenamiento de energía. En la industria nacional de almacenamiento de energía, las baterías de fosfato de hierro y litio son la ruta tecnológica principal, pero existen riesgos de seguridad como fugas térmicas y de electrolitos durante el uso de baterías de fosfato de hierro y litio.

Zhao Yongqiang, director del Centro de Desarrollo de Energías Renovables del Instituto de Investigación Energética de la Comisión Nacional de Reforma y Desarrollo, afirmó una vez públicamente que desde la perspectiva de las nuevas rutas tecnológicas de almacenamiento de energía, los costos han ido disminuyendo en los últimos años; El plazo, el costo, la seguridad y la seguridad de los recursos son los más críticos para el desarrollo de su tecnología. Los factores determinantes son que las cuestiones de seguridad en el desarrollo del nuevo almacenamiento de energía a gran escala se han vuelto cada vez más prominentes.

Como resultado, muchas empresas de almacenamiento de energía han centrado su atención en baterías de estado semisólido más seguras. A diferencia de las baterías líquidas, las baterías semisólidas son más seguras e intrínsecamente seguras debido a la reducción de los riesgos de fuga de electrolito líquido e inflamabilidad. Tomando como ejemplo las baterías de litio semisólidas, las baterías de litio semisólidas combinan seguridad, densidad de energía y economía al reducir el contenido de electrolito líquido y aumentar el recubrimiento de electrolito sólido, y ahora están listas para la producción en masa.

Se entiende que Haibosichuang también ha colaborado con su socio Beijing Weilan New Energy Technology Co., Ltd. para desarrollar productos de sistemas de almacenamiento de energía basados ​​en baterías semisólidas de iones de litio, que se han aplicado en proyectos como el semisólido de Longquan. Central eléctrica de almacenamiento de energía en Lishui, Zhejiang.

Desde 2022, se han logrado avances significativos en la investigación, el desarrollo y la industrialización de baterías de estado sólido, y ahora se han industrializado las baterías de estado semisólido. Sin embargo, los informes de investigación de la industria muestran que la industria de baterías de estado sólido de mi país se encuentra actualmente en su infancia y, en general, la industria cree que la producción en masa a gran escala de baterías de estado sólido tomará entre 5 y 10 años.

De cara al futuro, algunas instituciones predicen que la producción y aplicación en masa de baterías de estado sólido comenzará alrededor de 2027; se espera que los envíos mundiales de baterías de estado sólido alcancen los 614,1 GWh para 2030 y que el tamaño del mercado supere los 250 mil millones de yuanes. Desde una perspectiva nacional, la Alianza Tecnológica de la Industria de Almacenamiento de Energía de Zhongguancun predice que para entonces, la capacidad instalada acumulada del nuevo mercado de almacenamiento de energía de China superará los 200 GW, con una tasa de crecimiento compuesto de más del 30 % entre 2024 y 2030.

Ran Lili, periodista del Beijing Business Daily