Rapport over de opslag van hernieuwbare energie: groene elektriciteit + opslag, de ultieme droom

Tegen de achtergrond van de wereldwijde doelen voor CO2-reductie en de energietransitie, zijn de sectoren die verband houden met hernieuwbare energie de meest veelbelovende en explosieve sectoren voor de toekomstige economie. De wereldwijde ontwikkeling van de hernieuwbare-energiesector omvat drie belangrijke hoofdlijnen: van elektrificatie naar intelligentie, van kolencentrales naar groene energie + opslag, en van lithium-ion batterijen naar waterstofbatterijen.

 

Ten eerste is er het gebied van consumenten toepassingen gerelateerd aan hernieuwbare energie, waaronder elektrische voertuigen, hernieuwbare energiebatterijen en autonoom rijden. De toepassing van elektrische voertuigen bloeit en dringt snel door. In de toekomst, van elektrificatie naar intelligentie, komt het tijdperk van software-defined auto's eraan.

 

Ten tweede is er het gebied van de bouw van schone energiebronnen gerelateerd aan hernieuwbare energie, waaronder energiecentrales en de bouw van elektriciteitsnetwerken. In de toekomst zal dit evolueren van kolencentrales naar "groene energie + opslag". De huidige elektrische voertuigen zijn niet de uiteindelijke oplossing en hebben zelfs een concept van pseudo-hernieuwbare energie. Ze zijn voornamelijk gebaseerd op kolencentrales. De toekomstige "groene energie + opslag" -modus is pas echt hernieuwbare energie, de uiteindelijke droom. Dit omvat voornamelijk hernieuwbare energieopwekking en het integrale gebruik van elektriciteit, zoals de vervanging van bovenstroomse schone energiebronnen zoals wind- en zonne-energie, en nieuwe generatie elektriciteitsnetwerken die compatibel zijn met hernieuwbare energie en nieuwe energieopslag. De bouw van energiecentrales voor hernieuwbare energie kan de energiestructuur in evenwicht brengen, het aandeel van niet-fossiele energie in het primaire energieverbruik verhogen, en bijdragen aan een verdere verbetering van de nationale energiezekerheid.

 

Ten derde is er het gebied van batterijtechnologieën gerelateerd aan hernieuwbare energie, van lithium-ion batterijen tot waterstofbatterijen. De ontwikkeling van gevarieerde batterijtechnologieën met een hoog zelfvoorzienend vermogen, beheersbare kosten en een haalbaar proces voor commerciële toepassing is een noodzaak van deze tijd.

 

"Groene energie + opslag" opent de tweede belangrijkste sector voor hernieuwbare energie. Opslag is, eenvoudig gezegd, het opslaan van energie via een medium of apparaat, om deze vervolgens vrij te maken wanneer nodig. Opslag is een essentiële uitrusting voor de betrouwbaarheid van nieuwe generatie elektriciteitsnetwerken. Door diepe samenwerking met systemen aan de kant van de energieopwekking, het elektriciteitsnetwerk en de gebruikers, kan het fungeren als een "buffer" tussen de energieopwekking en het energieverbruik. Het speelt een cruciale rol via "bufferpaden" zoals het verminderen van energieverlies, piekvermindering en dalopvulling, frequentieregeling van het netwerk en soepele energielevering. Het kan de willekeurigheid, volatiliteit en gefragmenteerde aard van hernieuwbare energieopwekking aanpakken, problemen met de opname van hernieuwbare energie oplossen en de frequentieregeling en de veilige en stabiele werking van het elektriciteitsnetwerk waarborgen. De verdere ontwikkeling van opslag in huishoudens, bedrijven en andere scenario's verlicht effectief de problemen van hoge energieprijzen wereldwijd en hoge stijgingen van de elektriciteitsprijzen in het buitenland. De geïntegreerde ontwikkeling van opslagsystemen en elektriciteitssystemen is een essentiële schakel in de ontwikkeling van nieuwe elektriciteitssystemen.

 

De hernieuwbare-energiemarkt heeft een enorme groeiruimte en de concurrentie is nog niet beslecht. In de toekomst zal er nog een grote verschuiving plaatsvinden. Wie er uiteindelijk bovenop komt, is nog niet duidelijk. Op lange termijn is het niet investeren in hernieuwbare energie nu net als het niet kopen van een huis 20 jaar geleden. Alleen hernieuwbare energie zelf kan de hernieuwbare-energiesector in de toekomst revolutioneren.

 

 

1 Opslag: een essentiële schakel in de ontwikkeling van nieuwe elektriciteitssystemen
Sinds 2020 is er ten eerste een sterke stijging van de prijzen van "traditionele energiebronnen" zoals steenkool en aardgas, en ten tweede een toename van het aandeel van "onstabiele energieopwekking" zoals wind- en zonne-energie. Dit heeft geleid tot een wereldwijd probleem van onevenwicht tussen de elektriciteitsaanbod en -vraag.

 

Dit onevenwicht uit zich op drie manieren:

1) Onevenwicht in "hoeveelheid", namelijk het probleem dat de curves van hernieuwbare energieopwekking en energieverbruik niet in real time kunnen worden afgestemd. Door de beperkingen van de beschikbare hulpbronnen is de verdeling van natuurlijke hulpbronnen zoals wind en zon ongelijk gedurende de dag, en de pieken van energieopwekking en energieverbruik vallen niet samen.

 

2) Onevenwicht in "kwaliteit", namelijk het probleem van de mismatch tussen de onmiddellijke fluctuaties, intermittentie van de energieopwekking en het regelvermogen van het elektriciteitsnetwerk. Hernieuwbare energieopwekking zoals wind- en zonne-energie verergert de dagelijkse, onmiddellijke en intermitterende fluctuaties van de energieopwekking, waardoor hogere eisen worden gesteld aan het frequentieregelvermogen en de veiligheid en stabiliteit van het elektriciteitsnetwerk.

 

3) Onevenwicht in "prijs", namelijk de achterstand van de referentieprijs en de prijs van langetermijncontracten. Enerzijds stijgen de kosten van steenkool voor traditionele energiecentrales sterk, maar kunnen ze de kosten niet onmiddellijk doorberekenen in de inkomsten, wat leidt tot passieve "stroomuitval"; anderzijds weerspiegelt de prijs van hernieuwbare energie ook niet volledig de real-time structuur van vraag en aanbod van elektriciteit.

 

Opslagsystemen bieden de mogelijkheid om de bovengenoemde drie onevenwichtigheden op te lossen.

 

Wat betreft de hoeveelheid energieverbruik, maakt opslag het mogelijk om energie op te slaan wanneer deze niet nodig is en deze vrij te maken wanneer deze nodig is. Opslagtechnologie is bezig met het veranderen van het model waarbij de productie, transmissie en het gebruik van elektriciteit synchroon moeten plaatsvinden. Net als een grote "powerbank" kan het tijdens daluren worden opgeladen en tijdens piekuren energie leveren.

 

Wat betreft de kwaliteit van het energieverbruik, kan opslag een snelle, stabiele en nauwkeurige laad- en ontlaadregeling uitvoeren, waardoor het elektriciteitsnetwerk verschillende diensten kan leveren, zoals piekvermindering, frequentieregeling, reservecapaciteit en vraagrespons. Het is een belangrijke schakel in de ontwikkeling van een flexibel elektriciteitssysteem en maakt een vriendelijkere interactie tussen "elektriciteitsnetwerk en opslag" mogelijk.

 

Wat betreft de prijs van het energieverbruik, naarmate opslagprojecten geleidelijk deelnemen aan de handel op de elektriciteitsmarkt, kunnen ze in de toekomst naast inkomsten uit hulpdiensten zoals piekvermindering en frequentieregeling, ook inkomsten genereren uit het prijsverschil tussen het kopen en verkopen van elektriciteit tijdens perioden met negatieve en hoge prijzen. Dit lost het probleem van grote verschillen tussen piek- en dalprijzen op, verlaagt de elektriciteitskosten voor gebruikers en bevordert de verdere ontwikkeling van de geliberaliseerde handel op de elektriciteitsmarkt.

 

Opslag is een belangrijk onderdeel van de ontwikkeling van nieuwe elektriciteitssystemen en een belangrijk onderdeel van "bron-netwerk-last-opslag". Opslag verbindt enerzijds de energieproductie en anderzijds het energieverbruik, bestrijkt alle aspecten van de elektriciteitsproductie en -distributie, realiseert een upgrade en waardetoevoeging van diensten voor traditionele elektriciteitssystemen en biedt een belangrijke aanvulling op traditionele systemen die voornamelijk gebaseerd zijn op "bron-netwerk-last". In elektriciteitssystemen met een toenemend aandeel hernieuwbare energie speelt het een belangrijke rol bij het optimaliseren van de resourceallocatie.

 

2 Opslagtechnologie: meerdere technologieroutes werken samen om de toepassing te versnellen
Tijdens het 14e vijfjarenplan zijn er hogere eisen gesteld aan de ontwikkeling van nieuwe energietechnologieën, -modellen en -industrieën. Verschillende ministeries op nationaal en lokaal niveau hebben achtereenvolgens verschillende ondersteunende beleidsmaatregelen voor de opslagsector uitgevaardigd om de ontwikkeling van de sector te stimuleren. Het beleid richt zich op belangrijke gebieden zoals de bevordering van meerdere technologieën, de implementatie van opslagprojecten en de verbetering van de prijsmechanismen.

 

Volgens het "14e vijfjarenplan voor wetenschappelijke en technologische innovatie op het gebied van energie" moeten tegen 2025 de belangrijkste opslagtechnologieën in het algemeen het wereldwijde geavanceerde niveau bereiken, en moeten elektrochemische opslag en perslucht opslagtechnologie in de fase van commerciële demonstratie komen. De bouw van nieuwe opslag in China richt zich op twee belangrijke doelen:

 

Ten eerste is het de bedoeling om, gericht op toepassingen zoals piekvermindering en dalopvulling van het elektriciteitsnetwerk en de integratie van hernieuwbare energie, grote capaciteit, lange-duur opslagapparaten en systeemintegratie te ontwikkelen, namelijk energieopslag en capaciteitsopslag. Dit omvat lithium-ion batterijen, lood-koolstof batterijen, high-power flow batterijen, natrium-ion batterijen, grootschalige perslucht, mechanische opslag, warmteopslag en koudeopslag, waterstofopslag, enz.

 

Ten tweede moet onderzoek worden gedaan naar langdurige, krachtige energieopslagapparaten en systeemintegratie voor toepassingen zoals het verbeteren van de frequentieregeling van het elektriciteitsnet, het gladstrijken van fluctuaties in het vermogen van intermitterende hernieuwbare energiebronnen en capaciteitsreserves, oftewel vermogenopslag en reserveopslag. Dit omvat elektromagnetische energieopslag zoals supergeleiding en diëlectrische condensatoren, en elektrochemische supercondensatoren, lithium-ion batterijen met hoge laad- en ontlaadsnelheid, vliegwielenergieopslag, etc.

 

Verschillende soorten energieopslag hebben verschillende toepassingsmogelijkheden. Zo zijn lithium-ion batterijen en pomphydrocentrales geschikt voor piekbelasting, terwijl vliegwielenergieopslag geschikt is voor frequentieregeling. Vanwege de verschillende laad- en ontlaadsnelheden en uiteindelijke behoeften is de interoperabiliteit tussen verschillende soorten energieopslagsystemen beperkt, waardoor de ontwikkeling van een gevarieerde aanpak van energieopslag noodzakelijk en dringend is.

 

Vanuit het oogpunt van technische principes omvatten de huidige energieopslagtechnologieën voornamelijk enkele belangrijke categorieën, zoals fysisch-mechanische energieopslag, elektrochemische energieopslag, elektrische energieopslag en thermische energieopslag. Fysisch-mechanische energieopslag omvat pomphydrocentrales, perslucht-energieopslag en vliegwielenergieopslag; elektrochemische energieopslag wordt, afhankelijk van het materiaal van de positieve en negatieve elektroden, onderverdeeld in loodzuurbatterijen, lithium-ion batterijen, natrium-zwavelbatterijen en flowbatterijen, waarbij lithium-ion batterijen de huidige mainstream keuze zijn; elektrische energieopslag omvat supergeleidende energieopslag en supercondensatoropslag; chemische energieopslag omvat voornamelijk waterstofopslag door elektrolyse en synthetisch aardgasopslag; thermische energieopslag omvat gesmolten zoutenergieopslag en koudeopslag.

 

Onder de vele technologieën zijn pomphydrocentrales (onder fysisch-mechanische energieopslag) en lithium-ion batterijen (onder elektrochemische energieopslag) de huidige mainstream keuzes voor energieopslag. Wat betreft de marktdominantie: ten eerste heeft pomphydrocentrale de hoogste verhouding in de bestaande geïnstalleerde capaciteit. Volgens de CNESA Global Energy Storage Database bedroeg de totale wereldwijde geïnstalleerde capaciteit voor energieopslag in 2021 205 GW, waarvan 86%, of 177 GW, pomphydrocentrales waren. De geïnstalleerde capaciteit voor elektrochemische energieopslag bedroeg 10%, ongeveer 21 GW. Ten tweede is de toename van de geïnstalleerde capaciteit voor elektrochemische energieopslag het snelst. In 2021 bedroeg de wereldwijde toename van de geïnstalleerde capaciteit voor energieopslag 13 GW, waarvan 40% (5,3 GW) pomphydrocentrales en 57% (7,5 GW) elektrochemische energieopslag.

 

Pomphydrocentrales gebruiken water als energieopslagmedium en zetten elektrische energie en potentiële energie om in elkaar om elektrische energie op te slaan en te beheren. Tijdens daluren wordt overtollige elektriciteit gebruikt om water van een lager reservoir naar een hoger reservoir te pompen; tijdens piekuren wordt water uit het hogere reservoir geloosd, terug naar het lagere reservoir, waardoor een waterturbine wordt aangedreven die elektrische energie vrijmaakt. Pomphydrocentrales zijn momenteel de meest volwassen en economisch haalbare energieopslagmethode en zijn geschikt voor grootschalige piekbelasting en langdurige frequentieregeling. Pomphydrocentrales zijn voornamelijk gericht op elektriciteitsbedrijven en zijn sterk afhankelijk van de geografische omgeving en hebben een lange aanlegtijd.

 

Elektrochemische energieopslag wordt, afhankelijk van het materiaal van de positieve en negatieve elektroden, onderverdeeld in lithium-ion batterijen, loodzuurbatterijen, natrium-zwavelbatterijen en flowbatterijen, waarbij lithium-ion de huidige mainstream technologie is, terwijl natrium-ion batterijen en vanadium redox flow batterijen zich snel ontwikkelen. Elektrochemische energieopslag heeft een hoog energieomzettingsefficiëntie, een snelle responstijd en kan effectief voldoen aan de behoeften van het elektriciteitsnet aan piekbelasting en frequentieregeling. Het vermogen en de energie kunnen flexibel worden geconfigureerd op basis van verschillende toepassingsbehoeften en worden vrijwel niet beïnvloed door geografische factoren. Bovendien hebben vanadium batterijen een hogere veiligheid van de elektrolyt en zijn natrium batterijen rijk aan natrium, waardoor verschillende elektrochemische energieopslagtechnologieën in de toekomst samen zullen werken. Recent hebben bedrijven zoals CATL een leidende rol gespeeld in nieuwe technologieroutes.

 

 

3 Chinese energieopslag: het overwinnen van de tekortkomingen in de opwekking en het gebruik van elektriciteit in het tijdperk van hernieuwbare energie

In een nieuw type elektriciteitsnet kan nieuwe energieopslag worden toegepast in verschillende scenario's aan de opwekking-, netwerk- en gebruikerszijde.

 

3.1 Energieopslag aan de opwekkingzijde: "vervoerder van schone elektriciteit"

De hoeveelheid elektriciteit opgewekt door wind- en zonne-energie neemt toe en neemt een steeds groter aandeel in het totale elektriciteitsverbruik. In 2021 bedroeg de totale opwekking van zonne-energie 325,9 miljard kWh, een stijging van 25,1% ten opzichte van het voorgaande jaar; de totale opwekking van windenergie bedroeg 652,6 miljard kWh, een stijging van 40,5% ten opzichte van het voorgaande jaar. De totale opwekking van wind- en zonne-energie bedroeg 978,5 miljard kWh, een stijging van 35,0% ten opzichte van het voorgaande jaar, goed voor 11,7% van het totale elektriciteitsverbruik, voor het eerst meer dan 10%.

 

Tegelijkertijd is de absolute hoeveelheid verloren wind- en zonne-energie aanzienlijk toegenomen. In 2021 bedroeg de verloren windenergie 20,61 miljard kWh en de verloren zonne-energie 6,78 miljard kWh. De totale hoeveelheid verloren energie bedroeg ongeveer 27,48 miljard kWh, een stijging van ongeveer 22,7% ten opzichte van het voorgaande jaar. De verloren zonne-energie was relatief hoog in provincies zoals Tibet en Qinghai, met een zonne-energienuttingspercentage van slechts 86,2% en 80,2%. In de toekomst, naarmate de elektriciteitsvoorziening meer op wind- en zonne-energie zal leunen en de hoeveelheid elektriciteit opgewekt door hernieuwbare energiebronnen aanzienlijk zal toenemen, zal de hoeveelheid verloren wind- en zonne-energie naar verwachting nog enige tijd toenemen. Het probleem van de opwekking en het gebruik van hernieuwbare energiebronnen is nog steeds niet te onderschatten en er moeten actief energieopslagsystemen worden gebruikt om het probleem van verloren energie op te lossen.

 

Aan de opwekkingzijde zullen energieopslagsystemen een belangrijke rol spelen bij het reguleren van de energieopwekking en het opvullen van dalen in de vraag, en zullen ze fungeren als "vervoerders van schone elektriciteit". In de komende periode zal de elektriciteitsvoorziening in China nog steeds voornamelijk gebaseerd zijn op kolencentrales, waarbij een gecombineerd model van "traditionele energie + hernieuwbare energie" parallel zal lopen. Tijdens daluren kunnen kolencentrales flexibel worden aangepast en de totale elektriciteitsproductie tot vlakbij de minimale outputlimiet worden verlaagd. Als de elektriciteitsproductie echter nog steeds hoger is dan de vraag, kan de traditionele energieproductie niet verder worden aangepast en moet de verloren wind- en zonne-energie worden verminderd. Met de toevoeging van energieopslagsystemen worden flexibele planning en interactie tussen opwekking, netwerk en vraag mogelijk. Tijdens piekuren van wind- en zonne-energie "laadt" het energieopslagsysteem op, neemt hernieuwbare energie op en verlaagt het effectief het percentage verloren zonne-energie; tijdens perioden zonder wind of zon "ontlaadt" het energieopslagsysteem en ondersteunt het de normale werking van het elektriciteitsnet.

 

Energieopslag draagt bij aan het gladstrijken van de output van hernieuwbare energiebronnen, het verminderen van verloren wind- en zonne-energie en het verbeteren van de integratie van hernieuwbare energie in het elektriciteitsnet. In de "Richtlijnen voor het versnellen van de ontwikkeling van nieuwe energieopslag" wordt voorgesteld om "de bouw van energieopslagprojecten aan de opwekkingzijde krachtig te bevorderen", energieopslag te plaatsen in elektriciteitscentrales op basis van hernieuwbare energiebronnen, de efficiënte integratie van hernieuwbare energie te garanderen en capaciteitsondersteuning en een bepaald piekbelastingregelingsvermogen te bieden aan het elektriciteitsnet.

 

 

3.2 Energieopslag aan de netwerkzijde: "veiligheid en stabiliteit gegarandeerd"

 

In traditionele elektriciteitssystemen op basis van kolen- en waterkrachtcentrales is de generator sterk gekoppeld aan het elektriciteitsnet en kan deze traagheid leveren om de frequentie relatief stabiel te houden. In wind- en zonne-energiesystemen daarentegen is de hernieuwbare energie via een vermogenselektronica-omvormer verbonden met het elektriciteitsnet. Ten eerste is het eigen traagheidsresponsvermogen van het systeem zwak en is het frequentieregelingsvermogen slecht, en ten tweede heeft de hernieuwbare energie zelf kenmerken zoals momentane fluctuaties, intermittentie en onvoorspelbaarheid. Wanneer een grote hoeveelheid hernieuwbare energie aan het net wordt toegevoegd, zal dit de fluctuaties in het net vergroten. Als het regelvermogen van het net niet overeenkomt, zal de frequentiestabiliteit van het net worden uitgedaagd en zal de veiligheid van het net worden bedreigd.

 

In vergelijking met traditionele frequentieregeling, heeft een energiesysteem een sterk hellingvermogen, een snelle respons- en regel snelheid en een hoge regelnauwkeurigheid. Het kan problemen zoals regelvertraging, regelafwijking en omgekeerde regeling effectief voorkomen, en heeft een superieure algehele frequentieregelcapaciteit. De toevoeging van nieuwe energiesystemen zoals vliegwielenergieopslag aan de frequentieregelingshulpmarkt kan de veilige en stabiele werking van het elektriciteitsnet effectief garanderen. In de 'Richtlijnen voor het versnellen van de ontwikkeling van nieuwe energieopslag' wordt voorgesteld om 'de redelijke indeling van energieopslag aan de netzijde actief te bevorderen'. Na de grootschalige integratie van een hoog aandeel hernieuwbare energie en grootschalige gelijkstroomtoevoer, wordt het systeem flexibeler en veiliger gemaakt.

 

Energieopslagfrequentieregeling, als een belangrijk onderdeel van de hulpdiensten van het elektriciteitsnet, heeft een hoge mate van marktgerichtheid. Energieopslagpartijen kunnen via marktgerichte biedingsprocedures instructies voor frequentieregeling van het elektriciteitsnet uitvoeren. De uitmuntende prestaties van frequentieregeling bepalen de haalbaarheid van het project. De algehele frequentieregelcapaciteit van het energiesysteem wordt voornamelijk bepaald door de k-waarde, die voornamelijk wordt beïnvloed door de reactiesnelheid (K1), de regelsnelheid (K2) en de regelnauwkeurigheid (K3). De regelsnelheid (K2) is de belangrijkste indicator. Secundaire frequentieregeling is momenteel het belangrijkste onderdeel van frequentieregeling door energieopslag, en het prijsmechanisme is relatief volwassen. In de toekomst zullen relevante partijen ook deelnemen aan de primaire frequentieregelingsmarkt, en de bijbehorende mechanismen zullen geleidelijk worden geïmplementeerd. In juni 2022 bepaalde de 'Implementatieregels voor het aansluiten en bedienen van nieuwe energieopslag en hulpdiensten in het zuidelijke gebied' het principe van 'wie levert, wie profiteert, wie profiteert, wie draagt de last'. De compensatiekosten voor de hulpdiensten zoals primaire frequentieregeling, secundaire frequentieregeling en piekregeling door elektriciteitsgebruikers worden gezamenlijk gedragen door alle aangesloten entiteiten, zoals elektriciteitsproductiebedrijven en marktgerichte elektriciteitsgebruikers. De 'Kennisgeving betreffende de implementatieregels voor de primaire frequentieregelingsmarkt van Shanxi Electric Power (proef)' stelt voor om hernieuwbare energiebedrijven aan te moedigen om via bilaterale onderhandelingen primaire frequentieregelingsdiensten aan onafhankelijke energieopslagbedrijven te kopen.

 

 

3.3 Gebruikerszijde energieopslag: "Meerdere scenario's bevorderen de ontwikkeling"

Onder de trend van energietransitie zijn er meer aansluitingen van hernieuwbare energie, een breder scala aan eindgebruikers van elektriciteit en zullen de behoeften van gebruikers evolueren van "elektriciteit gebruiken" naar "elektriciteit goed gebruiken". De strategieën voor de ontwikkeling van elektriciteit zoals "elektriciteit in plaats van olie" en "elektriciteit in plaats van kolen" worden voortdurend bevorderd. In de eerste helft van 2022 groeide de productie en verkoop van nieuwe energievoertuigen snel, met een marktpenetratiegraad van meer dan 20% en een marktvoorraad van meer dan 10 miljoen voertuigen. In de toekomst is het marktpotentieel van respons op de vraagzijde van elektriciteit in diverse scenario's zoals industrie en handel, industriële parken, havens, airconditioning, elektrische verwarming, elektrische auto's en laadpalen enorm. De belastingstructuur van toekomstige nieuwe energiesystemen zal diverser zijn, en de vraag van de gebruikerszijde naar intelligente besturing van elektriciteit en tweerichtingsinteractie zal dieper gaan. Energieopslag aan de gebruikerszijde leidt onvermijdelijk tot veranderingen in de vraagzijde van elektriciteit.

 

De huishoudelijke opslagscenario's in Europa en de VS stimuleren nieuwe vraag, en het wereldwijde potentieel voor energieopslag aan de gebruikerszijde is enorm. Sinds 2020 zijn de wereldwijde energieprijzen gestegen, de inflatie in het buitenland is hoog en de elektriciteitsprijzen in Europa en de VS zijn aanzienlijk gestegen. In deze context blijven de elektriciteitskosten voor huishoudens hoog, wat leidt tot een explosie van de vraag naar huishoudelijke energieopslag in het buitenland. Volgens gegevens van IHS Markit bedroeg de installatie van huishoudelijke energieopslag in Europa in 2021 1717 MWh, een jaar-op-jaar toename van 60,2%. Volgens gegevens van de American Clean Energy Association (ACP) voegde de VS in de eerste helft van 2022 5 GWh aan batterijopslag toe, een jaar-op-jaar toename van meer dan 30%. Met het model "zonne-energie + energieopslag" besparen huishoudelijke energieopslagsystemen aanzienlijk op de kosten van elektriciteitsaankoop en -gebruik voor huishoudens in het buitenland. Chinese leveranciers spelen een belangrijke rol in kernonderdelen zoals fotovoltaïsche componenten, omvormers en batterijcellen in wereldwijde huishoudelijke energieopslagsystemen. Van januari tot juni 2022 bedroeg de cumulatieve exportwaarde van zonne-energiecomponenten 22,3 miljard dollar, een jaar-op-jaar toename van 96%; de export van omvormers bedroeg 3,1 miljard dollar, een jaar-op-jaar toename van 47%; en de export van lithium-ion batterijen nam met meer dan 75% toe.

 

Energieopslag aan de gebruikerszijde ontwikkelt zich in meerdere scenario's en omvat een breed scala aan eindgebruikers, zoals industriële parken, commerciële centra, datacentra, 5G-communicatiebasisstations, laadinfrastructuur, gedistribueerde hernieuwbare energie en microgrids. In industriële en commerciële scenario's bijvoorbeeld, fungeert energieopslag als een noodstroomvoorziening, die de elektriciteitsvoorziening in speciale situaties garandeert en tegelijkertijd de elektriciteitskosten voor industriële en commerciële bedrijven bespaart. Het National Energy Administration vereist dat "het percentage van het totale dakvlak van industriële en commerciële gebouwen dat kan worden geïnstalleerd met fotovoltaïsche energieopwekking niet minder dan 30% mag zijn". De synergetische werking van zonne-energie en energieopslag bevordert het fundamentele evenwicht tussen lokale energieproductie en energieverbruik, en de integratie van zonne-energie en energieopslag is een belangrijke toekomstige richting.

 

De verdere ontwikkeling van energieopslag aan de gebruikerszijde stimuleert nieuwe technologieën en bedrijfsmodellen, zoals virtuele energiecentrales. Virtuele energiecentrales kunnen zich richten op resources aan de gebruikerszijde, gebruikmakend van technologieën zoals big data, cloud computing, kunstmatige intelligentie en blockchain, en communicatie, meting en algoritmische planning om resources van energieopslagsystemen van huishoudelijke gebruikers, industriële en commerciële gebruikers en gedistribueerde hernieuwbare energie-installaties intelligent met elkaar te verbinden. Geünificeerd planningsbeheer, analyse, controle en optimalisatie van systeemwerking, deelname aan netwerkdiensten en het verkrijgen van toepassingsopbrengsten, uiteindelijk het bereiken van efficiënt gebruik van elektriciteitsproductie en -verbruiksresources.

 

4 Toekomstige energieopslag: ontwikkelingstrends en vooruitzichten

1. Het opstellen en verbeteren van verschillende normen ter bevordering van de ontwikkeling van de energieopslagsector en het creëren van een goede ontwikkelingsomgeving is de basis voor de lange termijn en gezonde ontwikkeling van de Chinese energieopslagsector.

 

Verdiep het onderzoek en verbeter de bijbehorende industrienormen ter bevordering van de ontwikkeling van energieopslag, waaronder technische kwaliteitsnormen voor producten en apparatuur, normen voor verplichte veiligheidsinspectie en -certificering, en normen voor planning, ontwerp en planning. Houd rekening met de synergetische integratie van nieuwe energieopslag in de fasen van opwekking, transmissie, distributie en gebruik.

 

Enerzijds, verbeter de industriële toegangseisen en handelsmechanismenormen in overeenstemming met de behoeften van de ontwikkeling en veilige werking van energieopslag. Bouw een compleet technologiestandaardensysteem voor de hele industrie voor energieopslag op. De veiligheidsnormen en beheersystemen voor de fabricage, constructie, installatie en operationele monitoring van energieopslagapparatuur moeten specifiek zijn voor verschillende toepassingsscenario's. Verbeter de aansluiting tussen energieopslagtoepassingen en de huidige normen voor energie en elektriciteitssystemen. In juni 2022 stelde het National Energy Administration's "Vijfentwintig belangrijke vereisten voor het voorkomen van ongevallen in de elektriciteitsproductie" voor dat grote en middelgrote chemische energieopslagcentrales geen lithium-ion batterijen met drie componenten en natrium-zwavelbatterijen mogen gebruiken, en dat het gebruik van gerecyclede tractiebatterijen niet wordt aanbevolen.

 

Anderzijds, standaardiseer de operationele normen van big data-centra voor verschillende soorten batterij-energieopslagcentrales en bouw een batterij-traceerbaarheidsmechanisme en een big data-remote monitoring en intelligent onderhoudssysteem op. Voor energieopslagbatterijen, vooral gerecyclede energieopslagbatterijen, moet een systeem voor het beheer en de traceerbaarheid van de consistentie van batterijen worden opgezet, moet een veiligheidsbeoordelingsrapport worden verkregen van de relevante gekwalificeerde instelling en moet een online monitoringplatform worden opgezet om de prestaties van de batterij in realtime te bewaken. Regelmatig onderhoud en veiligheidsbeoordelingen zijn belangrijke schakels in het waarborgen van de veiligheid en betrouwbaarheid van energieopslagconfiguraties.

 

Stel een koolstofvoetafdruk op die de traceerbaarheid en opvraagbaarheid van de hele levenscyclus mogelijk maakt en bevorder de export van energieopslagbatterijen. Van de productie en fabricage van grondstoffen tot het transport, het gebruik van de hele levenscyclus van energieopslagbatterijen en de verwijdering, let op het beheersen van de koolstofemissies, kan effectief voldoen aan de eisen van de buitenlandse markt met strikte koolstofemissienormen, en het certificatiesysteem voor de koolstofvoetafdruk van de energieopslagbatterij-industrie is een belangrijke indicator voor het meten van de internationale concurrentiekracht.

 

2. Het verkennen van nieuwe bedrijfsmodellen voor energieopslag, zoals gedeelde energieopslag, cloudopslag en energieopslagaggregatie, is de sleutel tot het versnellen van het markttempo in de toekomst.

 

Wat betreft het bedrijfsmodel kunnen hernieuwbare energie-centrales, naast zelfbouw en aankoop, ook energieopslag huren om de gedeelde functie van "één station, meerdere toepassingen" van energieopslag te benutten. Door een platform voor de handel in gedeelde energieopslag en een operationeel monitoringssysteem op te zetten, en de opbrengsten op een marktgerichte manier te verdelen, kunnen hernieuwbare energie-centrales de initiële kapitaaluitgaven verminderen en kunnen investeerders huurinkomsten in de latere fase verkrijgen.

 

Wat betreft de investeringspartijen, moedig meerdere partijen aan om deel te nemen, verken nieuwe modellen en versnel het markttempo. Bijvoorbeeld, elektriciteitsproductiebedrijven en energieopslagbedrijven kunnen samen investeren. Dit kan de energieopslag die oorspronkelijk door hernieuwbare energie-centrales werd geïnstalleerd, omzetten in een gecentraliseerde constructie door sociaal kapitaal.

 

Aan de kant van de gebruikersbehoefte worden nieuwe vormen van geïnformatiseerd energiebeheer verkend, zoals virtuele energiecentrales. Door gebruik te maken van digitale technologie kunnen gedistribueerde energieopslagsystemen op een platform worden gebundeld en benut. Bedrijven en leveranciers van geïntegreerde energieservices kunnen bijvoorbeeld op basis van de kenmerken van de gebruikersbelasting zelf energieopslag aan de gebruikerszijde opzetten; een derde partij die een virtuele energiecentrale exploiteert, kan kleine, verspreide eenheden op grote schaal samenvoegen om te reageren op de vraag, pieken op te vangen en dalen op te vullen, de belasting van het regionale elektriciteitsnet te optimaliseren en een tweerichtingsinteractie tussen opwekking en verbruik te realiseren.

 

3. De ontwikkeling van energieopslagtechnologie met een hoog aandeel aan eigen middelen, zoals natriumionbatterijen, vanadiumredoxflowbatterijen en waterstofopslag, is een belangrijke schakel in het versterken van de energiezekerheid van China en het verbeteren van de beheerscapaciteit van de gehele waardeketen van energieopslag.

 

China heeft momenteel een waardeketen voor energieopslag opgezet die voornamelijk gebaseerd is op pomphefwerken en lithium-ionbatterijen. Het tekort aan nikkel en kobalt in lithium-ionbatterijen en de hoge mate van afhankelijkheid van het buitenland vormen echter potentiële risico's voor het voortzetten van een ontwikkelingsstrategie die voornamelijk op lithium-ionbatterijen is gebaseerd. Daarom is de ontwikkeling van een gediversifieerde energieopslagtechnologie met een hoog aandeel aan eigen middelen de enige logische keuze voor de toekomst.

 

De ontwikkeling van een gediversifieerde technologie voor energieopslagbatterijen moet rekening houden met verschillende aspecten, zoals de beschikbaarheid van grondstoffen, kostenbeheersing en de voortgang van de commercialisering. Ten eerste moet aandacht worden besteed aan de beschikbaarheid van grondstoffen. Natriumionbatterijen, magnesiumionbatterijen en vanadiumredoxflowbatterijen hebben overvloedige grondstoffen. China beschikt over rijke magnesium- en vanadiumvoorraden; de magnesiumproductie vertegenwoordigt meer dan 70% van de wereldwijde productie, en de vanadiumproductie vertegenwoordigt 66% van de wereldwijde productie. Waterstofopslag kan gebruikmaken van overtollige elektriciteit om waterstof te produceren door middel van elektrolyse en deze vervolgens te gebruiken voor elektriciteitsproductie. De grondstoffen zijn gemakkelijk verkrijgbaar en kunnen oneindig vaak worden gerecycled. De gegarandeerde beschikbaarheid van grondstoffen kan de huidige afhankelijkheid van lithium, nikkel en kobalt in de sector effectief verminderen. Ten tweede moeten de tekortkomingen in de commercialisering van diverse batterijtechnologieën worden aangepakt, zoals het vinden van een negatieve elektrode voor natriumionbatterijen die zowel economisch als veilig is; het effectief oplossen van problemen zoals spanningsachterstand en passivering van de positieve elektrode in magnesiumionbatterijen om hun chemische eigenschappen stabieler te maken en een hogere veiligheid te garanderen; en het effectief oplossen van het probleem van het verlies van ongeveer 60% van de initiële elektrische energie tijdens de opslagcyclus van waterstofopslag om de veiligheid en efficiëntie van waterstoftransport, -opslag en -opslag te verbeteren. Dit maakt het mogelijk om zowel de ontwikkeling van energieopslagtechnologie met een hoog aandeel aan eigen middelen te realiseren als de tekortkomingen in belangrijke technologische aspecten aan te pakken en de grootschalige commercialisering te bevorderen.

 

Belangrijke steun voor de ontwikkeling van energieopslagtechnologie met een hoog aandeel aan eigen middelen, intensivering van de exploratie van grondstoffen, mobilisatie van productiebedrijven en onderzoeksinstellingen om deel te nemen aan de ontwikkeling en commercialisering. Op basis van de beschikbare grondstoffen de capaciteit voor zelfvoorziening verbeteren, de ontwikkeling van relevante technologieën stimuleren door middel van beleidsvoordelen en investeringsondersteuning, en tegelijkertijd de energiezekerheid en de energietransitie bevorderen.

 

Diepgaande exploratie van essentiële energieopslagtechnologieën voor systeemintegratie. Verdieping van de synergetische innovatie tussen industrie, onderwijs, onderzoek en toepassing, uitvoering van demonstratieprojecten, met name de bevordering van onderzoek en ontwikkeling van grootschalige, langdurige energieopslag, kerntechnologische apparatuur en systeemintegratie, en technologische doorbraken op het gebied van energieopslagbeveiliging.

 

4. De verdere ontwikkeling van een marktgerichte prijsstructuur voor elektriciteit en de verdere verbetering van de handel in elektriciteit op de spotmarkt zijn een effectieve garantie voor de toevoeging van diverse hulpgoederen en de versnelde toetreding van diverse actoren op de energieopslagmarkt.

 

De handel in elektriciteit op de spotmarkt kan, vanwege de realtime handel en afwikkeling, de vraag en het aanbod op de markt en de kosten beter weerspiegelen en de prijs beter bepalen. Verbetering van het piek-dal-tariefbeleid, implementatie van tijdgebonden tarieven en piektarieven, bevordering van de handel in elektriciteit op de spotmarkt, effectief gebruik van het verschil tussen piek- en dalprijzen om een grotere markt te creëren voor energieopslag aan de gebruikerszijde. Enerzijds bevordert de handel in elektriciteit op de spotmarkt de absorptie van hernieuwbare energie door actoren op de energieopslagmarkt, anderzijds opent het effectieve gebruik van het verschil tussen piek- en dalprijzen ruimte voor winstgevendheid van energieopslagprojecten.

 

Verbetering van het mechanisme voor de deelname van energieopslagactoren aan de markt voor hulpdiensten voor elektriciteit, toelating van nieuwe energieopslag als marktpartij voor registratie en handel. Het opzetten van prijsmechanismen voor elektriciteit aan de netzijde en aan de gebruikerszijde. Aan de netzijde wordt het prijsbereik voor de heffing van energieopslag aan de netzijde vastgesteld en wordt een prijsmechanisme voor de capaciteit van onafhankelijke energieopslagcentrales aan de netzijde opgezet. Bevordering van de deelname van nieuwe, gediversifieerde energieopslagproducten, zoals snelle frequentieregeling, hellingregeling, traagheidsondersteuning en reservecapaciteit, aan de handel op de elektriciteitsmarkt als marktpartijen. Aan de gebruikerszijde wordt een nieuw mechanisme voor het delen van de lasten van de deelname van regelbare belastingen van elektriciteitsmarktgebruikers aan de markt opgezet, wordt de deelname van energieopslagbronnen aan de gebruikerszijde aan de regulering van het elektriciteitssysteem ondersteund, worden het bereik van de compensatie voor diensten en de verdeling van de verantwoordelijkheid duidelijk gemaakt, en worden meer gekwalificeerde deelnemers aan de handel in elektriciteit op de spotmarkt gekweekt.