Didėjant-naujų energijos šaltinių kūrimui ir panaudojimui bei didėjant elektros energijos įvairovės ir patikimumo poreikiams, visi elektros energijos sistemos aspektai – nuo gamybos iki vartojimo – iš esmės keičiasi. Energijos kaupimo technologijos ir sistemos panaikino tradicinių energijos sistemų realiojo laiko-galios balanso kliūtis ir žymiai padidino elektros energijos sistemos lankstumą. Tai savo ruožtu tiesiogiai skatina laipsnišką energetikos architektūros, kurioje iš pradžių dominavo iškastinis kuras, transformaciją į tokią, kurioje dominuoja nauji energijos šaltiniai, ir šis procesas nuolat gilėja.
Palyginti su kitomis formomisenergijos kaupimo technologijos, akumuliatoriaus energijos kaupimo sistemos (BESS) turi įvairias valdymo charakteristikas ir platų integravimo metodų spektrą. Tai leidžia BESS įvairiais būdais tenkinti tiek elektros sistemos, tiek vartotojų poreikius, taip pritraukiant platų dėmesį. Be to, BESS integravimo technologijos tyrimai turi tiesioginės įtakos BESS plėtrai ir tapo viena iš pagrindinių technologijų, skirtų plataus masto taikymui ir populiarinimui.
Energijos kaupimo rinkos apžvalga
Remiantis neišsamia Zhongguancun Energy Storage Industry Technology Alliance (CNESA) pasaulinės energijos saugojimo projektų duomenų bazės statistika, 2019 m. pabaigoje energijos kaupimo projektų (įskaitant hidroakumuliacinę hidroakumuliaciją, akumuliatoriaus energijos kaupimą, išlydytos druskos šiluminės energijos kaupimą, smagračio energijos kaupimą ir kitus energijos kaupimo būdus) suminis instaliuotas pajėgumas pasiekė 1,8 GW metus{{6}. padidėjo 1,9 proc. Iš jų didžiausia suminė instaliuota hidroakumuliacinė galia – 171,0 GW, o per metus-palyginti-, ji padidėjo 0,2 %; akumuliatoriaus energijos kaupimas, kurio bendra instaliuota galia yra 9520,5 MW; Iš įvairių baterijų energijos kaupimo technologijų ličio{11}}jonų akumuliatoriai turėjo didžiausią suminę 8454,2 MW talpą, kaip parodyta paveikslėlyje.
Pasaulinių energijos kaupimo projektų suminė instaliuota galia (MW)
Iki 2019 m. pabaigos Kinijos sukaupta energijos kaupimo projektų instaliuota galia pasiekė 32,4 GW, o tai sudaro 17,6 % pasaulinės rinkos, o per metus -palyginti-, ji padidėjo 3,6 %. Iš jų didžiausia suminė instaliuota hidroakumuliacinė galia – 30,3 GW, per metus-palyginti su-1,0 % daugiau; akumuliatoriaus energijos kaupimas užėmė antrąją vietą su 1709,6 MW kaupiamąja instaliuota galia, ty 59,4 % daugiau-palyginti su-per metus. Iš įvairių baterijų energijos kaupimo technologijų ličio{16}}jonų akumuliatoriai turėjo didžiausią suminę 1377,9 MW talpą, kaip parodyta toliau pateiktame paveikslėlyje.
Sukauptas energijos kaupimo projektų instaliacinis pajėgumas Kinijoje (vienetas: MW)
Nors pasauliniuose energijos kaupimo projektuose vis dar dominuoja fiziniai energijos kaupimo būdai, kuriuos atstovauja hidroakumuliacinės sistemos, sudarantys 92,6 proc., jų pradinės investicinės sąnaudos yra didelės, o galimybės ateityje mažinti sąnaudas yra ribotos, o geografinei vietai keliami aukšti reikalavimai. Akumuliatoriaus energijos kaupimas, kaip svarbi elektros energijos kaupimo forma, pastaraisiais metais sparčiai vystėsi. BESS (Battery Energy Storage Systems) turi techninių pranašumų, tokių kaip lankstus pritaikymas, maži konversijos nuostoliai, greitas atsako greitis, didelis reguliavimo tikslumas ir jų neriboja geografinės sąlygos, todėl jos yra tinkamos masinei gamybai ir didelio masto, įvairiose srityse{4}}. Dar svarbiau, kad įvairių baterijų energijos kaupimo sistemų kaina tikimasi toliau mažėti nuo 50% iki 60%. Todėl, Tarptautinės atsinaujinančios energijos agentūros (IRENA) duomenimis, pasaulinė BESS skalė iki 2030 m. sparčiai padidės iki 175 GW. Remiantis CNESA prognozėmis, 2020–2024 m. Kinijos baterijų energijos kaupimo rinkos dydis nuolat didės, o metinis metinis augimo tempas nuo 55% iki 65%, sieks daugiau nei 24 GW iki 24 GW.
Tačiau baterijų energijos kaupimo projektų pasiskirstymas regione išlieka labai netolygus. Nors 2019 m. nauji baterijų energijos kaupimo projektai buvo pradėti eksploatuoti 49 šalyse ar regionuose visame pasaulyje, dešimt geriausių šalių, atstovaujamų Kinijai, JAV, Jungtinei Karalystei, Vokietijai ir Australijai, sudarė 91,6 % visų 2019 m. pridėtų pasaulinių pajėgumų. Akumuliatorių energijos kaupimo projektų pajėgumai Kinijoje ir JAV viršijo 500 MW, o Kinija yra penktoje ir antroje vietoje 20. 2018 m. į pirmą vietą 2019 m. Pietų Korėjoje, kuri 2017 m. užėmė trečią vietą, o 2018 m. – pirmą vietą, 2019 m. dėl saugos incidentų sustojo nauji baterijų energijos kaupimo projektai.
2019 m. dešimt didžiausių Kinijos provincijų (autonominių regionų, savivaldybių), kuriose buvo įrengti didžiausi naujai įrengti akumuliatorių energijos kaupimo projektai, buvo Guangdong, Jiangsu, Hunan, Sindziangas, Qinghai, Pekinas, Anhui, Shanxi, Zhejiang ir Henan. Bendras naujų pajėgumų šiose dešimtyje provincijų (autonominių regionų, savivaldybių) skaičius sudarė 88,9 % visų naujų Kinijos pajėgumų 2019 m.
Dėl nuolatinės energijos kaupimo technologijos pažangos ir gerai išplėtotos -elektros rinkos Jungtinėse Amerikos Valstijose, baterijų energijos kaupimas tapo sparčiausiai-augančia energijos kaupimo technologija JAV ir yra plačiai taikoma visuose energijos sistemos aspektuose, įskaitant gamybą, perdavimą, paskirstymą ir vartojimą, sudarydama gana aiškų technologinį planą ir veiksmingą verslo modelį.
2019-ieji buvo pavadinti JAV energijos kaupimo pramonės proveržio metais, o bendra baterijų energijos kaupimo galia tais metais siekė 1600 MW. Naujausiais duomenimis, paskelbtais Energijos saugojimo asociacijos (ESA) „2019 Energy Storage Monitoring Yearbook“, bendra nauja instaliuota energijos kaupimo galia JAV 2019 metais siekė 522,7 MW/1113 MWh, o vien ketvirtąjį ketvirtį sudarė 186,4 MW/264,2 MWh. „McKinsey & Company“ prognozuoja, kad JAV baterijų energijos kaupimo pajėgumas 2020 m. bus tris kartus didesnis nei 2019 m., 2021 m. – daugiau nei dvigubai, o iki 2025 m. pasieks 7,3 GW; bendros investicijos į JAV energijos kaupimo rinką 2019 m. siekė 712 mln.
Dėl elektros energijos sistemų ir elektros paklausos skirtumų tiek šalies viduje, tiek tarptautiniu mastu skiriasi ir pagrindinės baterijų energijos kaupimo technologijos taikymo sritys. Pavyzdžiui, ličio -jonų baterijų energijos kaupimo sistemos, visame pasaulyje dažniausiai naudojamos tinkle, pvz., dažnio reguliavimas, didžiausio skutimosi ir papildomos paslaugos, kurios sudaro 52,7 %, o po to 28,9 % palaikoma atsinaujinančios energijos integracija, o naudotojų pusėje – paskirstytos ir mikrotinklo programos. Kinijoje atsinaujinančios energijos integravimo rėmimas yra labiausiai paplitęs taikymas, kuris sudaro 37,7 %, po to seka tinklo -ir naudotojo- programos (atitinkamai 25 % ir 25,3 %).
Nors augimo tempas 2019 m. buvo santykinai lėtesnis, palyginti su 126 % pasaulinės energijos kaupimo rinkos augimo tempu 2018 m., energijos saugojimas ir toliau išliks stiprios augimo tendencijos, nes didžiosios šalys gilins energijos pokyčius ir didins elektros energijos sistemų lankstumo poreikius. Ji jau tapo pagrindine technologija, kuria šalys gali pasiekti savo strateginius energetikos tikslus. Todėl 2020 m. birželio mėn. pasauliniu mastu veikiančių energijos saugojimo projektų suminė instaliuota galia siekė 185,3 GW, o Kinijos bendra instaliuota galia siekė 32,7 GW. Iš jų pasaulinė kaupiamoji baterijų energijos kaupimo talpa pasiekė 10 112,3 MW, viršijančią 10 GW ribą, o tai reiškia 36,1 % padidėjimą per metus, o Kinijos bendra instaliuota galia siekė 1 831,0 MW, o per metus-}9 % daugiau-.3 %.