كان صيف عام 2022 هو الموسم الأكثر سخونة في القرن بأكمله.
وكان الجو حارا جدا حتى ضعفت الأطراف وخرجت الروح من الجسد.حار جدًا لدرجة أن المدينة بأكملها أصبحت مظلمة.
وفي وقت حيث كانت الكهرباء صعبة للغاية على السكان، قررت سيشوان تعليق الكهرباء الصناعية لمدة خمسة أيام ابتداء من 15 أغسطس. وبعد انقطاع التيار الكهربائي، أوقف عدد كبير من الشركات الصناعية الإنتاج وأجبرت كامل الموظفين على أخذ إجازة.
منذ نهاية سبتمبر، استمر النقص في إمدادات البطاريات، وازداد اتجاه شركات تخزين الطاقة إلى تعليق الطلبات.كما أدى النقص في إمدادات تخزين الطاقة إلى دفع دائرة تخزين الطاقة إلى ذروتها.
وفقا لإحصاءات وزارة الصناعة، في النصف الأول من هذا العام، إنتاج بطارية تخزين الطاقة الوطنية أكثر من 32GWh.وفي عام 2021، أضاف تخزين الطاقة الجديدة في الصين إجمالي 4.9 جيجاوات في الساعة فقط.
يمكن ملاحظة أن الزيادة في القدرة الإنتاجية لبطاريات تخزين الطاقة كانت ضخمة جدًا، ولكن لماذا لا يزال هناك نقص؟
تقدم هذه الورقة تحليلاً متعمقًا لأسباب نقص بطاريات تخزين الطاقة في الصين واتجاهه المستقبلي في المجالات الثلاثة التالية:
أولاً، الطلب: الإصلاح الحتمي للشبكة
ثانيا العرض : لا يمكن منافسة السيارة
ثالثا، المستقبل: التحول إلى بطارية التدفق السائل؟
لفهم الحاجة إلى تخزين الطاقة، حاول الإجابة على سؤال واحد.
لماذا تميل حالات انقطاع التيار الكهربائي على نطاق واسع إلى الحدوث في الصين خلال أشهر الصيف؟
ومن جانب الطلب، يظهر استهلاك الكهرباء الصناعي والسكني درجة معينة من "اختلال التوازن الموسمي"، مع فترات "الذروة" و"القاع".وفي معظم الحالات، يمكن لإمدادات الشبكة أن تلبي الطلب اليومي على الكهرباء.
ومع ذلك، فإن درجات الحرارة المرتفعة في الصيف تزيد من استخدام الأجهزة المنزلية.وفي الوقت نفسه، تقوم العديد من الشركات بتعديل صناعاتها، كما أن فترة الذروة لاستهلاك الكهرباء هي أيضًا في الصيف.
ومن ناحية العرض، فإن إمدادات طاقة الرياح والطاقة الكهرومائية غير مستقرة بسبب الظروف الجوية الجغرافية والموسمية.ففي سيتشوان، على سبيل المثال، يأتي 80% من احتياجاتها الكهربائية من الطاقة الكهرومائية.وفي هذا العام، عانت مقاطعة سيتشوان من ارتفاع نادر في درجات الحرارة وكارثة جفاف، والتي استمرت لفترة طويلة، مع نقص خطير في المياه في الأحواض الرئيسية ونقص إمدادات الطاقة من محطات الطاقة الكهرومائية.بالإضافة إلى ذلك، فإن الطقس القاسي وعوامل مثل الانخفاض المفاجئ في طاقة الرياح يمكن أن تجعل توربينات الرياح غير قادرة على العمل بشكل طبيعي.
وفي ظل الفجوة الكبيرة بين العرض والطلب على الطاقة، ومن أجل تعظيم الاستفادة من شبكة الطاقة لضمان إمدادات الكهرباء، أصبح تخزين الطاقة خيارا لا مفر منه لتعزيز مرونة نظام الطاقة.
بالإضافة إلى ذلك، يتم تحويل نظام الطاقة في الصين من الطاقة التقليدية إلى الطاقة الجديدة، والطاقة الكهروضوئية وطاقة الرياح والطاقة الشمسية غير مستقرة للغاية بسبب الظروف الطبيعية، كما أن لديها ارتفاع الطلب على تخزين الطاقة.
وفقًا لإدارة الطاقة الوطنية، ستبلغ القدرة المركبة في الصين 26.7% من المناظر الطبيعية في عام 2021، وهو أعلى من المتوسط العالمي.
ردًا على ذلك، في أغسطس 2021، أصدرت اللجنة الوطنية للتنمية والإصلاح والإدارة الوطنية للطاقة إشعارًا بشأن تشجيع شركات توليد الطاقة المتجددة على بناء قدراتها الخاصة أو شراء قدرة الذروة لزيادة حجم الاتصال بالشبكة، مقترحة ذلك
بعيدًا عن النطاق الذي يتجاوز التوصيل المضمون بالشبكة لمؤسسات الشبكة، في البداية، سيتم تخصيص سعة الذروة وفقًا لنسبة الربط البالغة 15% من الطاقة (أكثر من 4 ساعات في الطول)، وسيتم إعطاء الأولوية لتلك المخصصة وفقًا لنسبة الربط بنسبة 20% أو أكثر.
ويمكن ملاحظة ذلك، في سياق نقص الطاقة، لحل مشكلة "الرياح المهجورة، والضوء المهجور" لا يمكن تأخيره.إذا كانت الطاقة الحرارية السابقة المدعومة بالجرأة، الآن سياسة ضغط "الكربون المزدوج"، يجب أن يتم إرسالها بشكل منتظم، ولكن لا يوجد مكان لاستخدام طاقة الرياح والطاقة الكهروضوئية المخزنة، المستخدمة في أماكن أخرى.
لذلك، بدأت السياسة الوطنية في تشجيع "تخصيص الذروة" بشكل واضح، وكلما زادت نسبة التخصيص، يمكنك أيضًا "الشبكة ذات الأولوية"، والمشاركة في تداول سوق الكهرباء، والحصول على الدخل المقابل.
واستجابة للسياسة المركزية، تبذل كل منطقة جهودًا كبيرة لتطوير تخزين الطاقة في محطات الطاقة وفقًا للظروف المحلية.
ومن قبيل الصدفة، تزامن النقص في بطاريات تخزين محطات الطاقة مع الطفرة غير المسبوقة في مركبات الطاقة الجديدة.محطات الطاقة وتخزين السيارات، كلاهما لديهما طلب كبير على بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم، ولكن انتبه إلى محطات الطاقة ذات المناقصات والفعالة من حيث التكلفة، كيف يمكن الاستيلاء على شركات السيارات الشرسة؟
وهكذا، فإن تخزين محطة توليد الكهرباء كانت موجودة سابقا وظهرت بعض المشاكل.
فمن ناحية، فإن تكلفة التركيب الأولي لنظام تخزين الطاقة مرتفعة.متأثرًا بالعرض والطلب بالإضافة إلى ارتفاع أسعار المواد الخام لسلسلة الصناعة، بعد عام 2022، ارتفع سعر تكامل نظام تخزين الطاقة بالكامل من 1500 يوان / كيلووات ساعة في أوائل عام 2020، إلى 1800 يوان / كيلووات ساعة حاليًا.
زيادة أسعار سلسلة صناعة تخزين الطاقة بأكملها، السعر الأساسي بشكل عام أكثر من 1 يوان / واط ساعة، ارتفعت العاكسات بشكل عام من 5٪ إلى 10٪، كما ارتفعت EMS بحوالي 10٪.
يمكن ملاحظة أن تكلفة التركيب الأولية أصبحت العامل الرئيسي الذي يحد من بناء مرافق تخزين الطاقة.
ومن ناحية أخرى، فإن دورة استرداد التكاليف طويلة، والربحية صعبة.إلى 2021 1800 يوان / كيلوواط ساعة حساب تكلفة نظام تخزين الطاقة، محطة توليد الطاقة لتخزين الطاقة اثنين تهمة وضع اثنين، وشحن وتفريغ متوسط فرق السعر في 0.7 يوان / كيلوواط ساعة أو أكثر، على الأقل 10 سنوات لاسترداد التكاليف.
وفي الوقت نفسه، ونظرا للتشجيع الإقليمي الحالي أو الطاقة الجديدة الإلزامية مع استراتيجية تخزين الطاقة، فإن نسبة 5٪ إلى 20٪، مما يزيد من التكاليف الثابتة.
بالإضافة إلى الأسباب المذكورة أعلاه، فإن تخزين محطة الطاقة يشبه أيضًا حرق مركبات الطاقة الجديدة، والانفجار، وهذا خطر على السلامة، على الرغم من أن الاحتمال منخفض جدًا، إلا أن المزيد من السماح لشهية المخاطرة المنخفضة جدًا لمحطة الطاقة بالإحباط.
ويمكن القول أن "التخصيص القوي" لتخزين الطاقة، ولكن ليس بالضرورة سياسة المعاملات المرتبطة بالشبكة، بحيث يكون هناك الكثير من الطلب على الطلب، ولكن ليس في عجلة من أمره للاستخدام.بعد كل شيء، فإن معظم محطات الطاقة هي شركات مملوكة للدولة، ولضمان أن السلامة هي الأولوية الأولى، فإنها تواجه أيضًا تقييمًا ماليًا، من الذي يود التسرع في وقت التعافي لمثل هذا المشروع الطويل؟
وفقًا لعادات اتخاذ القرار، يجب تعليق العديد من أوامر تخزين الطاقة في محطات الطاقة، في انتظار مزيد من وضوح السياسة.السوق يحتاج إلى فم كبير لأكل السرطان، ولكن لديك الشجاعة، بعد كل شيء، ليس الكثير.
يمكن أن نرى أن مشكلة تخزين الطاقة في محطة توليد الكهرباء للحفر بشكل أعمق، بالإضافة إلى جزء صغير من زيادة أسعار الليثيوم المنبع، هناك جزء كبير من الحلول التقنية التقليدية لا تنطبق بالكامل على سيناريو محطة الطاقة، كيف هل يجب أن نحل المشكلة؟
عند هذه النقطة، أصبح حل بطارية التدفق السائل في دائرة الضوء.وأشار بعض المشاركين في السوق إلى أن "نسبة تخزين الطاقة المركبة للليثيوم تميل إلى الانخفاض منذ أبريل 2021، وأن زيادة السوق تتحول إلى بطاريات التدفق السائل".إذًا، ما هي بطارية التدفق السائل هذه؟
ببساطة، تتمتع بطاريات التدفق السائل بالعديد من المزايا التي تنطبق على سيناريوهات محطات توليد الطاقة.بطاريات تدفق السائل الشائعة، بما في ذلك بطاريات تدفق سائل الفاناديوم بالكامل، وبطاريات تدفق سائل الزنك والحديد، وما إلى ذلك.
إذا أخذنا بطاريات التدفق السائل المصنوعة بالكامل من الفاناديوم كمثال، فإن مزاياها تشمل.
أولاً، إن دورة الحياة الطويلة وخصائص الشحن والتفريغ الجيدة تجعلها مناسبة لسيناريوهات تخزين الطاقة على نطاق واسع.يمكن أن يكون عمر دورة الشحن/التفريغ لبطارية تخزين الطاقة ذات التدفق السائل بالكامل من الفاناديوم أكثر من 13000 مرة، وعمر التقويم أكثر من 15 عامًا.
ثانيًا، قوة البطارية وقدرتها "مستقلتان" عن بعضهما البعض، مما يجعل من السهل ضبط مقياس سعة تخزين الطاقة.يتم تحديد قوة بطارية تدفق سائل الفاناديوم بالكامل من خلال حجم وعدد المكدس، ويتم تحديد السعة من خلال تركيز وحجم المنحل بالكهرباء.يمكن تحقيق توسيع طاقة البطارية عن طريق زيادة قوة المفاعل وزيادة عدد المفاعلات، في حين يمكن تحقيق زيادة السعة عن طريق زيادة حجم المنحل بالكهرباء.
وأخيرا، يمكن إعادة تدوير المواد الخام.يمكن إعادة تدوير محلول الإلكتروليت الخاص به وإعادة استخدامه.
ومع ذلك، ظلت تكلفة بطاريات التدفق السائل مرتفعة لفترة طويلة، مما منع التطبيق التجاري على نطاق واسع.
إذا أخذنا بطاريات التدفق السائل الفاناديوم كمثال، فإن تكلفتها تأتي بشكل أساسي من المفاعل الكهربائي والكهارل.
وتمثل تكلفة المنحل بالكهرباء حوالي نصف التكلفة، والتي تتأثر بشكل رئيسي بسعر الفاناديوم؛والباقي هو تكلفة المكدس، والتي تأتي بشكل رئيسي من أغشية التبادل الأيوني، والأقطاب الكهربائية الكربونية وغيرها من المواد المكونة الرئيسية.
يعد توفير الفاناديوم في المنحل بالكهرباء قضية مثيرة للجدل.تعد احتياطيات الفاناديوم في الصين ثالث أكبر احتياطي في العالم، ولكن هذا العنصر يوجد في الغالب مع عناصر أخرى، والصهر عمل شديد التلوث ويستهلك الكثير من الطاقة مع قيود سياسية.علاوة على ذلك، تمثل صناعة الصلب معظم الطلب على الفاناديوم، وبطبيعة الحال، يقوم المنتج المحلي الأساسي، فانجانج فاناديوم والتيتانيوم، بتوريد إنتاج الصلب أولاً.
وبهذه الطريقة، يبدو أن بطاريات تدفق السائل الفاناديوم تكرر مشكلة حلول تخزين الطاقة المحتوية على الليثيوم - حيث تستحوذ على القدرة الأولية من خلال صناعة أكبر بكثير، وبالتالي تتقلب التكلفة بشكل كبير على أساس دوري.وبهذه الطريقة، هناك سبب للبحث عن المزيد من العناصر لتوفير حل بطارية مستقر لتدفق السوائل.
يشبه غشاء التبادل الأيوني والقطب الكهربائي الموجود في المفاعل "عنق" الشريحة.
أما بالنسبة لمواد غشاء التبادل الأيوني، فإن الشركات المحلية تستخدم بشكل رئيسي فيلم Nafion لتبادل البروتونات الذي تصنعه شركة DuPont، وهي شركة عمرها قرن من الزمان في الولايات المتحدة، وهي مكلفة للغاية.وعلى الرغم من أنه يتمتع بثبات عالٍ في المنحل بالكهرباء، إلا أن هناك عيوبًا مثل النفاذية العالية لأيونات الفاناديوم، وليس من السهل أن تتحلل.
كما أن مادة القطب الكهربائي المحسوس بالكربون محدودة أيضًا من قبل الشركات المصنعة الأجنبية.يمكن لمواد الإلكترود الجيدة أن تحسن كفاءة التشغيل الإجمالية والطاقة الناتجة لبطاريات التدفق السائل.ومع ذلك، في الوقت الحاضر، يشغل سوق اللباد الكربوني بشكل أساسي الشركات المصنعة الأجنبية مثل مجموعة SGL وشركة Toray Industries.
شامل، حساب، تكلفة بطارية تدفق السائل الفاناديوم، من الليثيوم أعلى بكثير.
تخزين الطاقة، بطارية التدفق السائل الجديدة باهظة الثمن، لا يزال هناك طريق طويل لنقطعه.
لقول ألف كلمة، تخزين محطة توليد الكهرباء لتطوير، والأكثر أهمية، ولكن ليس ما هي التفاصيل التقنية، ولكن تخزين محطة توليد الكهرباء واضحة للمشاركة في الجسم الرئيسي للمعاملات سوق الطاقة.
نظام شبكة الطاقة في الصين كبير جدًا ومعقد، لذا فإن محطة الطاقة ذات تخزين الطاقة المستقلة عبر الإنترنت ليست مسألة بسيطة، ولكن لا يمكن كبح هذه المسألة.
بالنسبة لمحطات الطاقة الرئيسية، إذا كان تخصيص تخزين الطاقة مخصصًا فقط للقيام ببعض الخدمات المساعدة، وليس لها وضع تجاري مستقل في السوق، أي أنه لا يمكن أن تصل الكهرباء الزائدة إلى سعر السوق المناسب لبيعها للآخرين، إذن من الصعب دائمًا حساب هذا الحساب.
لذلك، يجب علينا بذل كل ما في وسعنا لتهيئة الظروف لمحطات الطاقة ذات تخزين الطاقة لتتحول إلى حالة تشغيل مستقلة، بحيث تصبح مشاركًا نشطًا في سوق تداول الطاقة.
عندما يمضي السوق قدماً، أعتقد أن العديد من التكاليف والمشكلات الفنية التي يواجهها تخزين الطاقة سيتم حلها أيضًا.
وقت النشر: 07 نوفمبر 2022