Med den storskaliga utvecklingen och användningen av nya energikällor, och de ökande kraven på mångfald och tillförlitlighet för el, genomgår alla aspekter av kraftsystemet, från produktion till konsumtion, genomgripande förändringar. Energilagringstekniker och -system har brutit flaskhalsen av kraftbalans i realtid- i traditionella kraftsystem, vilket avsevärt förbättrat kraftsystemets flexibilitet. Detta driver i sin tur direkt den gradvisa omvandlingen av kraftarkitekturen, som ursprungligen dominerades av fossila bränslen, till en som domineras av nya energikällor, och denna process fördjupas kontinuerligt.
Jämfört med andra former avenergilagringsteknik, batterienergilagringssystem (BESS) har olika styregenskaper och ett brett utbud av integrationsmetoder. Detta gör att BESS kan möta behoven hos både kraftsystemet och konsumenterna på olika sätt, och på så sätt väcker stor uppmärksamhet. Dessutom påverkar forskning om BESS-integreringsteknik utvecklingen av BESS och har blivit en av nyckelteknologierna för dess storskaliga tillämpning och popularisering.
Översikt över energilagringsmarknaden
Enligt ofullständig statistik från Global Energy Storage Project Database från Zhongguancun Energy Storage Industry Technology Alliance (CNESA) nådde den kumulativa installerade kapaciteten för energilagringsprojekt över hela världen i slutet av 2019 (inklusive pumpad vattenkraft, lagring av batterienergi, lagring av smält salt, termisk energilagring av smält salt, lagring av svänghjulsenergimetoder4) och andra energilagringsmetoder för svänghjul4. år-till-ökning med 1,9 %. Av detta hade pumpad hydrolagring den största kumulativa installerade kapaciteten på 171,0 GW, en ökning med 0,2 % från--år; batterienergilagring följde tätt med en kumulativ installerad kapacitet på 9520,5 MW; bland olika tekniker för lagring av batterienergi hade litium{11}}jonbatterier den största kumulativa installerade kapaciteten på 8454,2 MW, som visas i figuren.
Kumulativ installerad kapacitet för globala energilagringsprojekt (i MW)
I slutet av 2019 nådde Kinas kumulativa installerade kapacitet för energilagringsprojekt 32,4 GW, vilket motsvarar 17,6 % av den globala marknaden, en ökning med 3,6 %-på-år. Av detta hade pumpad vattenkraft den största kumulativa installerade kapaciteten på 30,3 GW, en ökning med 1,0 % från år-till-år; batterienergilagring kom på andra plats med en ackumulerad installerad kapacitet på 1709,6 MW, en ökning-på-år med 59,4 %. Bland olika tekniker för lagring av batterienergi hade litium-jonbatterier den största kumulativa installerade kapaciteten på 1377,9 MW, som visas i figuren nedan.
Kumulativ installerad kapacitet för energilagringsprojekt i Kina (Enhet: MW)
Även om fysiska energilagringsmetoder, representerade av pumpad vattenlagring, fortfarande dominerar globala energilagringsprojekt, som står för 92,6 %, är deras initiala investeringskostnader höga och det finns begränsat utrymme för framtida kostnadsminskningar, och de har höga krav på geografiskt läge. Batterienergilagring, som en viktig form av elektrisk energilagring, har utvecklats snabbt de senaste åren. BESS (Battery Energy Storage Systems) har tekniska fördelar som flexibel applikation, låga konverteringsförluster, snabb svarshastighet, hög regleringsnoggrannhet och är inte begränsade av geografiska förhållanden, vilket gör dem lämpliga för massproduktion och storskaliga applikationer med flera-fält. Ännu viktigare är att kostnaden för olika batterienergilagringssystem förväntas minska ytterligare med 50 % till 60 %. Därför, enligt International Renewable Energy Agency (IRENA), kommer den globala BESS-skalan snabbt att öka till 175 GW år 2030. Enligt CNESAs prognos, mellan 2020 och 2024, kommer storleken på den kinesiska energilagringsmarknaden för batterier att öka kontinuerligt, med en sammansatt årlig tillväxttakt på 55% till 65% till 25% G2 och uppgå till över 25 G2 till 2024 GW.
Den regionala fördelningen av projekt för lagring av batterienergi är dock fortfarande mycket ojämn. Även om nya batterienergilagringsprojekt togs i drift i 49 länder eller regioner över hela världen under 2019, stod de tio bästa länderna, representerade av Kina, USA, Storbritannien, Tyskland och Australien, för 91,6 % av den totala globala kapaciteten som lades till under 2019. Batterienergilagringsprojektets kapacitet i Kina och USA översteg 500 MW, i synnerhet med 500 MW och i synnerhet 500 MW, med särskilt 500 MW plats 2018 till första plats 2019. Sydkorea, som rankades trea 2017 och första 2018, såg en stagnation i nya batterienergilagringsprojekt under 2019 på grund av säkerhetsincidenter.
Under 2019 var de tio bästa provinserna (autonoma regioner, kommuner) i Kina med de största nyinstallerade batterienergilagringsprojekten Guangdong, Jiangsu, Hunan, Xinjiang, Qinghai, Peking, Anhui, Shanxi, Zhejiang och Henan. Den kombinerade nya kapaciteten i dessa tio provinser (autonoma regioner, kommuner) stod för 88,9 % av Kinas totala nya kapacitet 2019.
Tack vare ständiga framsteg inom energilagringsteknik och den väl-utvecklade elmarknaden i USA har batterienergilagring blivit den snabbast-växande energilagringstekniken i USA, och den används allmänt i alla aspekter av kraftsystemet, inklusive produktion, överföring, distribution och konsumtion, vilket bildar en relativt tydlig teknisk färdplan och effektiv affärsmodell.
2019 kallades breakout-året för den amerikanska energilagringsindustrin, med den totala installerade kapaciteten för batterienergilagring som nådde 1600 MW det året. Enligt de senaste uppgifterna som släppts i "2019 Energy Storage Monitoring Yearbook" av Energy Storage Association (ESA) nådde den totala nya installerade kapaciteten för energilagring i USA 2019 522,7 MW/1 113 MWh, och det fjärde kvartalet stod enbart för 186,4 MW/264,2 MWh. McKinsey & Company förutspår att den amerikanska batterienergilagringskapaciteten kommer att vara tre gånger så stor som 2019 år 2020, mer än fördubblad till 2021 och nå 7,3 GW år 2025; den totala investeringen på den amerikanska energilagringsmarknaden 2019 var 712 miljoner dollar, medan den beräknas hoppa till 2 miljarder dollar 2020.
På grund av skillnader i kraftsystem och efterfrågan på el både nationellt och internationellt, varierar också de huvudsakliga användningsområdena för batterienergilagringsteknik. Om vi tar litium-jonbatterienergilagringssystem som ett exempel, globalt sett är den vanligaste applikationen på nätet, såsom frekvensreglering, peak shaving och kringtjänster, som står för 52,7 %, följt av stöd för integration av förnybar energi med 28,9 %, och distribuerade och mikronätapplikationer på användarsidan vid 18,4 %. I Kina är stöd för integrering av förnybar energi den vanligaste applikationen, som står för 37,7 %, följt av applikationer på nätet-och användar-sidan med 25 % respektive 25,3 %.
Även om tillväxttakten 2019 var relativt långsammare jämfört med 126 % tillväxttakt på den globala energilagringsmarknaden 2018, kommer energilagring att fortsätta att upprätthålla en stark tillväxttrend när stora länder fördjupar sina energiomställningar och ökar sina krav på kraftsystemflexibilitet. Det har redan blivit en nyckelteknologi för länder att uppnå sina energistrategiska mål. Från och med juni 2020 nådde därför den kumulativa installerade kapaciteten för energilagringsprojekt i drift globalt 185,3 GW, med Kinas kumulativa installerade kapacitet på 32,7 GW. Av detta nådde den globala ackumulerade installerade kapaciteten för batterienergilagring 10 112,3 MW, vilket översteg 10 GW-gränsen, vilket motsvarar en ökning på 36,1 % från{13}}år, medan Kinas ackumulerade installerade kapacitet nådde 1 831,0 MW, per år{{17}.9 %.