En 2022, la industria del almacenamiento de energía experimentará un fuerte desarrollo, y la capacidad instalada acumulada de nuevos sistemas de almacenamiento de energía alcanzará los 13,1 GW. El número de nuevos proyectos de almacenamiento de energía planificados y en construcción en China se acerca a los 100 GW, superando con creces la expectativa de 30 GW para 2025 planteada por los departamentos nacionales pertinentes. 2023 será, sin duda, otro año de rápido crecimiento continuo del almacenamiento de energía electroquímica nacional.
La nueva industria del almacenamiento de energía está llena de vigor y vitalidad, y coexisten esperanza y desafíos. El almacenamiento de energía debe desarrollarse a gran escala, a mediano y largo plazo, con una alta tolerancia y un alto nivel de seguridad. En los últimos años, se han producido frecuentes accidentes en sistemas de almacenamiento de energía electroquímica. ¿Cómo gestionar la seguridad del almacenamiento de energía?
La refrigeración líquida se ha convertido en una opción tecnológica popular en el sector de la gestión térmica, y recientemente ha renovado su presencia con frecuencia. En abril, Midea lanzó por primera vez sus soluciones de sistemas de almacenamiento de energía y una variedad de nuevos productos de gestión térmica de almacenamiento de energía refrigerados por líquido, entrando oficialmente en el segmento de gestión térmica de almacenamiento de energía. El Grupo Huadian lanzó una nueva ronda de adquisición centralizada de sistemas de almacenamiento de energía de fosfato de hierro y litio, adquiriendo 2 GWh de sistemas de almacenamiento de energía refrigerados por aire y 3 GWh de sistemas de almacenamiento de energía refrigerados por líquido.
¿Qué tipo de pista es el almacenamiento de energía mediante refrigeración líquida?
01 Gestión térmica del almacenamiento de energía
Debido a las características térmicas de las baterías, la gestión térmica se ha convertido en un eslabón clave en la cadena de suministro de la industria del almacenamiento de energía electroquímica. Desde la perspectiva del valor y el volumen de la cadena industrial, el coste de las baterías representa aproximadamente el 55 % del sistema de almacenamiento de energía, el PCS el 20 %, el BMS y el EMS el 11 %, y la gestión térmica entre el 2 % y el 4 %. Si bien el valor de la gestión térmica es relativamente bajo, desempeña un papel fundamental y es clave para garantizar el funcionamiento continuo y seguro del sistema de almacenamiento de energía.
Los accidentes en centrales eléctricas son frecuentes, y la fuga térmica de las baterías de litio es una de las principales causas de los accidentes que afectan a la seguridad de los sistemas de almacenamiento de energía. Estos sistemas generan mucho calor y tienen un espacio limitado para disiparlo. Es difícil controlar la temperatura con ventilación natural, lo que puede perjudicar fácilmente la vida útil y la seguridad de la batería. En comparación con los sistemas de baterías de potencia, las baterías de los sistemas de almacenamiento de energía tienen mayor potencia, mayor cantidad y mayor generación de calor. Su estrecha disposición limita el espacio de disipación, lo que dificulta una disipación rápida y uniforme del calor, lo que puede causar fricción entre los paquetes de baterías. La acumulación de calor y las diferencias excesivas de temperatura de funcionamiento provocan frecuentes accidentes en los sistemas de almacenamiento de energía, lo que a la larga perjudica la vida útil y la seguridad de la batería.
Proceso de descontrol térmico de baterías de iones de litio
La gestión térmica es clave para garantizar el funcionamiento continuo y seguro de los sistemas de almacenamiento de energía. Idealmente, el diseño de la gestión térmica permite controlar la temperatura dentro del sistema de almacenamiento de energía en el rango óptimo (10-35 °C) para el funcionamiento de la batería de litio y garantizar la uniformidad de la temperatura dentro del paquete de baterías, reduciendo así la pérdida de vida útil de la batería y la disipación de calor. Riesgo de pérdida de control.
Actualmente, las principales vías técnicas para la gestión térmica del almacenamiento de energía son la refrigeración por aire y la refrigeración líquida. Estas tecnologías se dividen principalmente en refrigeración por aire, refrigeración líquida, refrigeración por tubos de calor y refrigeración por cambio de fase, entre las cuales estas últimas aún no están consolidadas.
1. refrigeración por aire
La temperatura de la batería se reduce mediante convección de gas. Ofrece ventajas como una estructura simple, fácil mantenimiento y bajo costo, pero la eficiencia y velocidad de disipación del calor, así como la uniformidad de la temperatura, son deficientes. Es ideal para situaciones con baja tasa de generación de calor.
2. refrigeración líquida
La temperatura de la batería se reduce mediante convección de líquido. La eficiencia y velocidad de disipación del calor, así como la uniformidad de la temperatura, son buenas, pero el coste es elevado y existe riesgo de fugas de líquido refrigerante. Es ideal para baterías con alta densidad energética, carga y descarga rápidas, y con grandes variaciones de temperatura ambiente.
3. Tubo de calor y cambio de fase
La disipación de calor de la batería se consigue mediante la evaporación y absorción de calor del medio en el tubo de calor y la conversión de cambio de fase del material.
Entre ellas, la tecnología de refrigeración líquida disipa el calor directamente mediante convección líquida, lo que permite un control preciso de la temperatura de la batería y garantiza una refrigeración uniforme. Por el contrario, la tecnología de refrigeración por aire es más económica, pero su eficiencia de disipación térmica es baja, lo que impide un control preciso de la temperatura de la batería. Por lo tanto, en entornos de bajo consumo, la refrigeración por aire sigue siendo la opción predominante, mientras que en entornos de consumo medio y alto, la refrigeración líquida ocupa un lugar destacado. El sistema de refrigeración líquida ofrece las ventajas de una gran capacidad calorífica específica y un enfriamiento rápido, lo que permite controlar la temperatura de la batería con mayor eficacia, garantizando así su funcionamiento estable.
02 Mercado de almacenamiento de energía mediante refrigeración líquida
El mercado doméstico de almacenamiento de energía está en auge, y los integradores de almacenamiento de energía y los fabricantes de baterías han comenzado a implementar con anticipación la tecnología de refrigeración líquida para almacenamiento de energía, así como a desarrollar nuevos productos y actualizar sus iteraciones con nuevas tecnologías. Con la creciente participación en proyectos de aplicación práctica, los sistemas de almacenamiento de energía refrigerados por líquido se están convirtiendo rápidamente en la tecnología dominante en el mercado.
En la actualidad, la proporción de tecnología de refrigeración líquida en nuevos proyectos de almacenamiento a gran escala en el lado de la generación de energía/lado de la red está aumentando rápidamente, como el proyecto de demostración de la central eléctrica de almacenamiento de energía compartida de 100 MW/200 MWh de la base de Ningxia Power Investment Ningdong, el proyecto de la central eléctrica de almacenamiento de energía compartida de 100 MW/400 MWh de Gansu Linze, etc., utilizará tecnología de control de temperatura de refrigeración líquida. Y la aplicación en proyectos reales está aumentando gradualmente. Por ejemplo, la central eléctrica de almacenamiento de energía Meizhou Baohu de Southern Power Grid se puso oficialmente en funcionamiento recientemente en el condado de Wuhua, ciudad de Meizhou, provincia de Guangdong. Esta es también la primera central eléctrica de almacenamiento de energía sumergida refrigerada por líquido del mundo. Por primera vez, China Southern Grid Energy Storage Company sumergió directamente la batería en el refrigerante en la cabina para lograr un enfriamiento directo, rápido y suficiente de la batería para garantizar que la batería funcione dentro del rango de temperatura óptimo.
Grandes grupos energéticos han comenzado a licitar sistemas de almacenamiento de energía refrigerados por líquido. Según las estadísticas, la Corporación Nuclear Nacional de China, PetroChina, el Grupo Nacional de Energía, el Grupo Huadian y otras empresas han llevado a cabo proyectos de adquisición de sistemas de almacenamiento de energía refrigerados por líquido. La capacidad del sistema de refrigeración líquida es de aproximadamente 5,4 GWh, y el precio unitario de compra oscila entre 1,42 y 1,61 yuanes/Wh.
Según estadísticas de información pública, Kehua Data Energy, Sungrow Power, Yiwei Lithium Energy, Cairi Energy, Xingyun Times, HyperStrong, Haichen Energy Storage, Zhongtian Technology, Shanghai Electric Guoxuan, Trina Energy Storage y Ashi. Decenas de fabricantes, como Te y Shenghong, siguieron la tendencia de la refrigeración líquida. Todos los nuevos productos lanzados utilizan tecnología de refrigeración líquida y abarcan diversos escenarios, como la red eléctrica, el sector industrial y comercial, y el almacenamiento de energía doméstico.
Para las empresas de equipos de control de temperatura, su principal competitividad se reflejará en la capacidad de personalización, así como en su dilatada experiencia y la acumulación de conocimientos técnicos en soluciones de gestión térmica. GGII cree que la distribución del mercado a medio y largo plazo se centrará en empresas con diseños personalizados más consolidados, mejores diseños no estándar y productos más rentables. Por lo tanto, para las empresas de equipos de control de temperatura, su principal competitividad se reflejará en la capacidad de personalización y la acumulación de conocimientos técnicos, especialmente en soluciones de gestión térmica.
03 Potencial futuro del almacenamiento de energía mediante refrigeración líquida
El auge del mercado de almacenamiento de energía continuará. Para promover eficazmente el consumo de nuevas fuentes de energía, se acelera el lanzamiento de centrales eléctricas de almacenamiento de energía a gran escala y de alta capacidad. Como parte importante del sistema de almacenamiento de energía, el sistema de gestión térmica se beneficiará del aumento de la capacidad instalada. El mercado de control de temperatura para el almacenamiento de energía podría seguir expandiéndose.
Según las estadísticas, en 2022, los nuevos proyectos de almacenamiento de energía de China alcanzarán los 7,3 GW/15,9 GWh, y la capacidad instalada acumulada alcanzará los 13,1 GW/27,1 GWh. En combinación con la situación de planificación de diversas regiones, se estima que para finales de 2025, la capacidad instalada acumulada de almacenamiento de energía nacional se acercará a los 80 GW. Según el análisis del Instituto de Investigación de la Industria Avanzada (GGII), el valor de los envíos de control de temperatura para almacenamiento de energía nacional alcanzará los 16.500 millones de yuanes en 2025. Con el aumento de la capacidad de almacenamiento de energía y la tasa de carga y descarga, aumentará la proporción de productos de almacenamiento de energía de media y alta potencia que utilizan refrigeración líquida. Con la mejora gradual de la refrigeración líquida, se espera que se convierta en la solución principal en el futuro, y se espera que la tasa de penetración de la tecnología de refrigeración líquida alcance aproximadamente el 45 % para 2025.
Pronóstico del mercado de control de temperatura de almacenamiento de energía y refrigeración líquida de China (100 millones de yuanes)
En el futuro, a medida que las nuevas centrales eléctricas y el almacenamiento de energía fuera de la red requieran mayor capacidad de batería y una mayor densidad de potencia del sistema, la proporción de almacenamiento de energía refrigerado por líquido será cada vez mayor, y sin duda se convertirá en un líder en el mercado de almacenamiento de energía gracias a sus amplias ventajas. Esto estimulará el entusiasmo de los fabricantes de sistemas de almacenamiento de energía por el desarrollo continuo de nuevos productos y tecnologías, y promoverá la mejora de la seguridad y la rentabilidad de los sistemas de almacenamiento de energía.
Hora de publicación: 22 de septiembre de 2023