Estado de distribución de la tecnología de almacenamiento de energía electroquímica en China

¿Qué es el almacenamiento de energía?

En términos generales, el almacenamiento de energía, IE almacenamiento de energía, se refiere a un proceso cíclico en el que una forma de energía se almacena en el mismo o se convierte en otra forma de energía a través de un medio o dispositivo y necesita ser liberada en una forma específica de energía.

En un sentido estricto, el almacenamiento de energía es el almacenamiento de energía eléctrica. Se refiere a una serie de tecnologías y medidas que utilizan métodos químicos o físicos para almacenar la energía generada y liberarla cuando sea necesario.

De la definición podemos ver que el almacenamiento de energía generalizado se refiere al almacenamiento de toda la energía, incluido el almacenamiento de calor y el almacenamiento de electricidad. El sentido estricto de almacenamiento de energía se refiere únicamente al almacenamiento de energía eléctrica. El "almacenamiento de energía" discutido en este documento se toma en un sentido estricto.

Clasificación de la tecnología de almacenamiento de energía

La energía de almacenamiento se divide en energía de almacenamiento físico y energía de almacenamiento químico. Las características técnicas de estos dos son las siguientes:

Almacenamiento de energía física: energía de almacenamiento bombeada, energía de almacenamiento de aire comprimido, energía de almacenamiento de volante.

Características: El agua, el aire, etc. se utilizan como medio de almacenamiento de energía y no se producen cambios químicos en los medios de almacenamiento de energía.

Almacenamiento de energía electroquímica: baterías de plomo, baterías de iones de litio, baterías de flujo líquido, baterías de hidrógeno de níquel-metal, etc.

Características: Los elementos químicos se utilizan como medio de almacenamiento de energía y el proceso de carga y descarga va acompañado de reacciones químicas o cambios en el medio de almacenamiento de energía.

La diferencia entre el almacenamiento de energía física y el almacenamiento de energía química es si hay un cambio químico en el medio de almacenamiento de energía. Las estadísticas de las organizaciones de la industria muestran que de 2000 a 2016, entre las diversas formas de almacenamiento de energía en el mercado de almacenamiento de energía de China, la capacidad de almacenamiento de agua representó la mayor, pero el crecimiento fue lento. El almacenamiento de energía electroquímica que representan las baterías de iones de litio ha crecido rápidamente, lo que representa una proporción cada vez mayor, y el mercado de almacenamiento de energía electroquímica tiene un gran potencial de crecimiento.

Distribución de tecnología de mercado de almacenamiento de energía electroquímica

Según las estadísticas del "Libro blanco de investigación de la industria de almacenamiento de energía 2017" publicado por la Alianza de tecnología de la industria de almacenamiento de energía de Zhongguancun, en 2016, casi todos los proyectos de almacenamiento de energía electroquímica puestos en funcionamiento en China utilizan baterías de iones de litio y baterías de almacenamiento de plomo. . La proporción de máquinas adicionales es del 62% y 37% respectivamente.

En 2016, en términos de la tasa de crecimiento interanual de la nueva capacidad instalada en China, las baterías de iones de litio ocuparon el primer lugar con una tasa de crecimiento del 256%. Además, las baterías de iones de litio representaron la mayor proporción de la nueva capacidad instalada en el campo de la conexión a la red de energía renovable. Hasta un 70%; Las baterías de almacenamiento de plomo representan la mayor capacidad instalada en generación distribuida y microrred, con un 69%.

Desde la perspectiva de la distribución de diversas tecnologías, las baterías de iones de litio se distribuyen en todas las regiones, de las cuales la mayor proporción se encuentra en el noreste, centro de China, sur de China, noroeste y suroeste; Las baterías de plomo representan la mayor proporción en el norte y este de China; Las baterías de flujo líquido se distribuyen principalmente en la región Nordeste.

Sin embargo, desde una perspectiva global, en 2016, los proyectos de almacenamiento de energía electroquímica recientemente lanzados utilizan principalmente tecnologías de almacenamiento de energía como baterías de iones de litio, baterías de sodio azufre y baterías de plomo. La nueva capacidad instalada de las tres tecnologías representa un total de todos los nuevos proyectos. Más del 99% de la capacidad instalada. Desde la perspectiva del crecimiento, la nueva escala de baterías de sodio y azufre tiene la tasa de crecimiento anual más rápida de 2.400%; Seguido de las baterías de plomo, la tasa de crecimiento interanual fue del 563%.

Puede verse que, ya sea en el mercado mundial de almacenamiento de energía o en el mercado chino de almacenamiento de energía, la nueva capacidad instalada de las baterías de iones de litio ocupa el primer lugar, lo que refleja la posición dominante actual de las baterías de iones de litio en la tecnología de almacenamiento de energía. Las baterías de azufre de sodio tienen muchas aplicaciones en el extranjero, pero hay menos en China; La capacidad instalada acumulativa de las baterías de plomo en el mercado doméstico de almacenamiento de energía ya está detrás de las baterías de iones de litio, lo que también refleja la tendencia general de las baterías de iones de litio a reemplazar las baterías de plomo en el campo del almacenamiento de energía.

Distribución de tecnología de almacenamiento de energía electroquímica

1. baterías de iones de litio

Las baterías de iones de litio tienen un buen rendimiento de almacenamiento de energía, una larga vida útil y tiempos de ciclo elevados. En circunstancias normales, las baterías de litio se pueden reciclar unas 3.000 veces y las baterías de titanato de litio se pueden reciclar hasta 25.000 veces. Las baterías de iones de litio tienen una baja pérdida de autodescarga y una alta eficiencia de conversión de energía. En comparación con otras baterías, han mejorado enormemente su rendimiento. A través de lo anterior, sabemos que la nueva capacidad instalada de las baterías de iones de litio ocupa el primer lugar en el mundo y en China, y muchas empresas nacionales han implementado tecnología de almacenamiento de baterías de iones de litio.

Shanghai ZTE Energy Technology Co., Ltd. (en lo sucesivo, ZTE) se centra en el desarrollo y la producción de sistemas de almacenamiento de energía de fosfato de hierro y litio. El sistema de baterías de fosfato de hierro y litio de la compañía tiene una configuración flexible y alta confiabilidad. Aplicado al sistema de almacenamiento de energía de comunicación, sala de datos, sistema de almacenamiento de energía fotovoltaica en el hogar, sistema de robot y sistema de almacenamiento de energía de CC de alto voltaje y otros escenarios de aplicación.

La central eléctrica de almacenamiento de batería de litio Relzow 100MW / 200MWh alemana construida por Shenzhen Advanced Clean Power Technology Research Institute Co., Ltd., que es propiedad de Lions Technology, se utiliza principalmente en el mercado FM alemán. Todas las centrales eléctricas utilizan tecnología de integración de almacenamiento de energía modular de Lion Technology y productos de batería de litio, con una respuesta rápida, una larga vida útil y otras características. Al mismo tiempo, el proyecto también es el primer caso en el que las empresas chinas invierten en proyectos de almacenamiento de energía en el extranjero y participan en operaciones eléctricas.

Zhongtian Storage Energy Technology Co., Ltd. (en lo sucesivo, "Zhongtian Storage Energy") está comprometida con el diseño del proyecto de almacenamiento de energía de la batería de litio. En 2016, la capacidad de la batería de litio de almacenamiento Zhongtian alcanzó los 2GWh y el sistema de almacenamiento de energía logró ventas en el extranjero. Desde 2017, la compañía ha realizado proyectos de almacenamiento de energía de 3 megavatios y tiene la capacidad total de contratación de ingeniería para proyectos de almacenamiento de energía.

El almacenamiento de energía es una de las principales aplicaciones de las baterías de titanato de litio. En enero de 2017, la estación de almacenamiento de baterías Shenzhen Baoqing, que utiliza la tecnología de titulación de litio Yinlong New Energy, ha estado funcionando de manera segura y constante durante seis años. La estación de almacenamiento de energía es la primera estación de almacenamiento de baterías de litio de megavatios en China, y también es el proyecto National 863 y el proyecto científico y tecnológico clave de Southern Grid Company, el proyecto de demostración "Investigación y prueba piloto de tecnología de almacenamiento y almacenamiento de baterías de 10 MW". . La exitosa operación de seis años indica que las empresas chinas han estudiado, dominado y aplicado con éxito la tecnología clave del almacenamiento de energía en baterías de megavatios.

Además, Zhejiang Nandu Power Co., Ltd. y otras empresas también han implementado la ruta de tecnología de almacenamiento de energía de fosfato de hierro y litio.

2. Batería de plomo

La tecnología de la batería de plomo es madura, los materiales de la batería provienen de una amplia gama de fuentes, de bajo costo, su desventaja es la cantidad de ciclos, la corta vida útil, la recuperación de la producción y otros vínculos de tratamiento inadecuado que pueden causar contaminación del medio ambiente. Los investigadores agregaron carbón activado al electrodo negativo de la batería de plomo para formar una batería de plomo-carbón. En comparación con las baterías de plomo ordinarias, las baterías de plomo-carbono se pueden llenar durante 90 minutos, lo que reduce el fenómeno de la salinización negativa del sulfato, prolonga la vida útil de la batería y aumenta la densidad de potencia. La batería de plomo-carbono es un tipo de batería de plomo avanzada y también es la dirección principal del desarrollo de la tecnología de baterías de plomo.

La ruta de la tecnología de almacenamiento de energía en Nandu está dominada por baterías de plomo. Se entiende que el proyecto de planta de almacenamiento de energía comercial de tecnología de baterías de plomo-carbono, que es promovido activamente por Nandu Power Supply, tiene importantes ventajas económicas. Se estima que bajo la diferencia de precio máximo de 0,9 yuanes / kWh, el beneficio operativo anual de la empresa por central de almacenamiento de 1 MW es de aproximadamente 100.000 yuanes, y la tasa de retorno interna es tan alta como el 11%.

Después de muchos años de precipitaciones, Shenyang Power ha formado una tecnología madura de baterías de plomo y carbono. La batería de plomo-carbono FCP producida por ella ha introducido tecnología avanzada de plomo-carbono y diseño de productos y experiencia de fabricación de Furukawa Battery Co., Ltd. en Japón, y ha alcanzado el 70% de los tiempos de ciclo profundo del DOD. Más de 4.200 veces, vida útil de diseño de 15 años, aplicada al acceso a nueva energía, generación de energía distribuida, red inteligente, etc.

Shuangdeng Group es un proveedor de soluciones de micro-redes de almacenamiento de energía. Actualmente, ha formado una variedad de aplicaciones de almacenamiento de energía, como micro-redes de almacenamiento de escenarios, estación de energía de almacenamiento de llenado máximo, sistema de suministro de energía de estación base híbrida diésel-eléctrica para escenarios y sistema de suministro de energía de defensa fronteriza y costera. Soluciones, con productos de sistemas de almacenamiento de energía modulares, serializados y estandarizados. En la estación de energía de demostración de transmisión y almacenamiento de paisajes de la red nacional de Zhangbei, equipada con 12 MWh de energía de almacenamiento de batería de plomo; En el sistema de almacenamiento de energía de Qilian Micro-Net nuclear medio y ancho, el sistema de batería de plomo-ácido coloidal tubular de 28MW actúa como la fuente de energía principal y coopera con la batería de litio para lograr el funcionamiento estable y la gestión de optimización energética de la microrred.

Además, los fabricantes de baterías de plomo incluyen Tianneng Battery y Shanghai Xiendi. Los productos de batería de estas empresas se utilizan ampliamente en el campo del almacenamiento de energía.

3. Batería de azufre de sodio

Las baterías de azufre de sodio son baterías con sodio negativo (Na), azufre positivo (S) y electrolitos que utilizan cerámica fina. La barrera del núcleo es tecnología de cerámica fina. La densidad de energía de las baterías de sulfuro de sodio es tan alta como 760 Wh / kg, la eficiencia de conversión es cercana al 100% y el número de ciclos de batería es tan alto como 2500. Sin embargo, la escasez es costosa, llegando a alrededor de $ 2,000 por kWh; El entorno de trabajo es exigente y se puede poner en marcha a 300 ° C. Si hay una falla por cortocircuito, la temperatura será tan alta como alrededor de 2000 ° C. Por lo tanto, existen requisitos tecnológicos extremadamente altos. Hay muchas aplicaciones de las baterías de almacenamiento de energía de sodio y azufre en el extranjero y no existe una promoción a gran escala en China.

En mayo de 2015, Zhoushan Qintang New Energy Technology Co., Ltd. produjo baterías de sodio y azufre en Shenzhen. El campo de baterías de almacenamiento de energía de sodio y azufre de la compañía ha ganado una serie de nuevos inventos prácticos, incluidas las baterías de un solo tubo de sodio y azufre instaladas en electrolitos sólidos. Dispositivos, baterías multitubo de sodio y azufre instaladas en electrolitos sólidos, etc.

El 18 de enero de 2017, Chaowei Group y General Electric Company de los Estados Unidos celebraron una ceremonia de firma del proyecto de baterías de sodio y sal en Changxing, provincia de Zhejiang. En combinación con las ventajas industriales y tecnológicas de las dos partes, establecieron conjuntamente una empresa conjunta para ampliar el campo de aplicación de las baterías de sodio y sal. Un paso clave en el mercado del almacenamiento de energía en las playas. Las dos partes se centrarán en la producción, el desarrollo y la venta de baterías de sal de sodio y construirán una empresa profesional competitiva a nivel mundial.

Además, Wuhu Haili Industrial Co., Ltd. ha estado estudiando baterías de azufre de sodio desde principios de la década de 1980. En abril de 2007, solicitó y obtuvo una patente de invención nacional para baterías de azufre de sodio de alta potencia. A finales de 2009, National Grid declaró que había desarrollado baterías de azufre de sodio que podrían utilizarse para el almacenamiento de energía a gran escala.

4. Batería fluida

La batería de corriente líquida adopta la estructura especial de los electrolitos positivos y negativos, lo que mejora la eficiencia de la reacción química. La eficiencia de conversión de energía de las baterías de flujo líquido puede alcanzar más del 96%, la densidad de energía puede alcanzar los 92Wh / kg, el número de ciclos es de aproximadamente 13.000 y la vida útil es de aproximadamente 20 años. Debido a la baja madurez técnica, el gran tamaño y el bajo precio, las baterías de flujo líquido no se utilizan ampliamente en China.

Dalian Rongke Energy Storage Technology Development Co., Ltd. (en lo sucesivo, "Dalian Rongke") es la única empresa en el mundo que tiene toda la capacidad de producción y desarrollo de tecnología de cadena industrial de baterías de flujo líquido de vanadio. En los últimos años, Dalian Rongke ha logrado importantes avances en los campos centrales y las tecnologías clave de las baterías de flujo líquido de vanadio, y ha creado derechos de propiedad intelectual independientes completos sobre electrolitos, membranas de conducción iónica y placas de doble electrodo. Las soluciones de almacenamiento de energía de la compañía se utilizan principalmente en instalaciones de servicio público, micro-redes, acceso a nueva energía y almacenamiento de energía del lado del usuario.

La investigación y el desarrollo del sistema de almacenamiento de energía de la batería de flujo líquido de vanadio ha sido el enfoque del electricista de energía durante muchos años. En la actualidad, la empresa ha solicitado varias patentes en el campo de las baterías de vanadio y ha llevado a cabo sucesivamente varios proyectos de demostración de sistemas de almacenamiento de energía de baterías de vanadio en India, Singapur y China.

Battery China Network cree que parece difícil determinar qué batería es la mejor tecnología de almacenamiento de energía, porque las diferentes tecnologías de almacenamiento de energía se adaptan a diferentes escenarios de aplicación, y varias tecnologías deben alcanzar su valor máximo en los escenarios de aplicación más adecuados. Según los diferentes escenarios de aplicación, el diseño de la tecnología de almacenamiento de energía también será diferente. A medida que el mercado de almacenamiento de energía en China se abre lentamente, todo tipo de tecnologías de almacenamiento de energía encontrarán su propia posición en el mercado en plena competencia.

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