Los frecuentes incendios en plantas de almacenamiento de energía en todo el mundo no solo han causado importantes víctimas y pérdidas materiales, sino que también han provocado una profunda reflexión sobre la gestión y supervisión de la seguridad de las centrales de almacenamiento de energía.

El Instituto de Investigación de Energía Eléctrica de los Estados Unidos ha establecido una base de datos relevante a través del estudio de múltiples incidentes de incendios en centrales eléctricas de almacenamiento de energía divulgados públicamente de 2018 a 2023. Después de clasificar y comparar los accidentes de incendio con el Laboratorio Nacional del Pacífico Noroeste (PNNL) del Departamento de Energía de EE. UU. y Twaice de Alemania, se encontró que además de los riesgos de las celdas de batería y los sistemas de control en sí, la integración y el funcionamiento de las centrales eléctricas de almacenamiento de energía también son factores importantes que conducen a accidentes.

Lo preocupante es que, si bien en China la escala de la capacidad instalada de almacenamiento de energía ha aumentado significativamente, la tecnología se ha diversificado, el capital ha llegado en grandes cantidades y han surgido clústeres industriales, detrás del frenesí del crecimiento hay preocupaciones por la construcción pero no el uso y la expansión desordenada de la capacidad de producción. La "guerra de precios" está llena de humo y la rentabilidad corporativa y la calidad de los productos se enfrentan a una doble prueba.

La esencia del almacenamiento de energía es el "ajuste" más que el "almacenamiento". En el futuro, como industria de apoyo para el nuevo sistema eléctrico, el almacenamiento de energía participará en las transacciones del sistema eléctrico y volverá a las aplicaciones comerciales para lograr un desarrollo de alta calidad y aprovechar al máximo el valor a largo plazo del almacenamiento de energía. En la actualidad, este cambio de mercado está sucediendo gradualmente.

Impulsado por múltiples factores, el valor a largo plazo del almacenamiento de energía está regresando gradualmente

El año pasado, bajo la influencia de múltiples factores como el apoyo de políticas, los esfuerzos corporativos y el favor del mercado, China se convirtió en el mayor mercado de energía eólica, solar y de almacenamiento de energía del mundo. Según el "Libro blanco de investigación de la industria de almacenamiento de energía 2024", la nueva capacidad instalada de almacenamiento de energía de China aumentará en 21,5 GW en 2023, un récord.

En cambio, debido a la superposición de múltiples factores, como la reducción de los precios de las materias primas, la competencia feroz y la homogeneidad tecnológica, el precio de mercado de los sistemas de almacenamiento de energía ha ido disminuyendo. Liu Manping, economista senior del Centro de Monitoreo de Precios de la Comisión Nacional de Desarrollo y Reforma, dijo: "En la actualidad, la capacidad de la industria de almacenamiento de energía se está expandiendo rápidamente y los problemas estructurales son prominentes; algunos proyectos se "construyen pero no se utilizan"; la tasa de utilización real de los sistemas de almacenamiento de energía construidos con nueva energía no es alta; el modelo de operación y el mecanismo de mercado aún no son perfectos, lo que se ha convertido en un cuello de botella que restringe el desarrollo de la industria". ¿"Involución" o "inactividad"? ¿Cómo puede la industria de almacenamiento de energía avanzar? La lógica de valor de la industria orientada por el mercado y la aplicación comercial necesita ser reconstruida urgentemente.

El almacenamiento de energía es en sí mismo un sistema de apoyo importante en el nuevo sistema energético. En la actualidad, los sistemas energéticos de China e incluso de los países desarrollados de Europa y Estados Unidos están atravesando una transformación: "serán limpios y con bajas emisiones de carbono, seguros y controlables, flexibles y eficientes, inteligentes y amigables, abiertos e interactivos". La dirección de desarrollo del almacenamiento de energía está estrechamente relacionada con múltiples factores, como la política, el mercado y la tecnología.

Desde la perspectiva de la política, ya en 2015, las "Opiniones del Comité Central del PCCh y del Consejo de Estado sobre la profundización de la reforma del sistema eléctrico" (denominadas "Documento de Reforma Eléctrica Nº 9") propusieron los objetivos de promover ordenadamente la reforma del precio de la electricidad, racionalizar el mecanismo de formación del precio de la electricidad, promover la reforma del sistema de comercio de la electricidad y mejorar el mecanismo de comercio orientado al mercado, lo que dio inicio a la apertura del mercado eléctrico. Después de que se propuso el objetivo de "carbono dual", la Comisión Nacional de Desarrollo y Reforma propuso un sistema de política 1+N, que estableció además un nuevo sistema eléctrico con la nueva energía como el cuerpo principal desde el nivel superior en torno a la aplicación de demostración del almacenamiento de energía, la gestión estandarizada, la reforma del precio de la electricidad y la aplicación diversificada e inteligente.

Para 2023, la Comisión Nacional de Desarrollo y Reforma y la Administración Nacional de Energía emitieron las "Reglas Básicas del Mercado Spot de Electricidad (Prueba)", que implementaron planes de incentivos específicos a nivel del sistema eléctrico. Se espera que para 2025, el mercado eléctrico se liberalice gradualmente para formar un sistema eléctrico abierto e interactivo. El auge de la industria de almacenamiento de energía es fundamentalmente un factor de apoyo importante para construir un sistema eléctrico abierto y orientado al mercado.

Desde la perspectiva del mercado, el tiempo de funcionamiento de los sistemas de almacenamiento de energía domésticos es largo y la tasa de utilización del sistema también mejora constantemente. Los "Datos estadísticos sobre la información de seguridad de las centrales eléctricas de almacenamiento de energía electroquímica en 2023" muestran que en el primer trimestre de 2024, el tiempo de funcionamiento diario medio de las centrales eléctricas de almacenamiento de energía doméstica ha aumentado de 3,12 horas a 4,16 horas, y el índice de utilización medio ha aumentado del 27% al 41%.

Con la publicación del "Aviso sobre la promoción de la conexión a la red y el despacho de nuevos sistemas de almacenamiento de energía" por parte de la Administración Nacional de Energía, se ha aclarado aún más el posicionamiento funcional de los nuevos sistemas de almacenamiento de energía y se ha acelerado la promoción del despacho y la utilización de los mismos. Los proyectos de almacenamiento de energía ya no son sólo un apéndice para cumplir con la política de "asignación fuerte" de nuevas energías, sino un activo que puede aportar beneficios reales y sostenibles a largo plazo a los propietarios.

Desde un punto de vista técnico, la fiabilidad de las centrales eléctricas de almacenamiento de energía depende en gran medida del rendimiento de las baterías de almacenamiento de energía. El sistema de baterías está estrechamente relacionado con la gestión de las baterías y las capacidades de integración. Si tomamos como ejemplo la gestión de la consistencia de las baterías, durante el uso de celdas de almacenamiento de energía, debido a las diferencias de producción, el envejecimiento, los cambios de temperatura o las diferentes condiciones de carga, el voltaje y la capacidad entre celdas serán diferentes, y esta diferencia aumentará con el aumento del número de ciclos de carga y descarga, lo que empeorará los beneficios económicos del sistema.

Por lo tanto, cada vez se aplican más tecnologías de equilibrado de baterías en los mercados comerciales y maduros. Según un informe de investigación de Wood Mackenzie, una empresa consultora de renombre internacional, debido al mercado extranjero, el mercado de la energía es más abierto y los propietarios de sistemas de almacenamiento de energía están más preocupados por la eficiencia económica del proyecto a lo largo de su ciclo de vida. Las ventajas de la tecnología de equilibrado activo para reducir el coste del sistema de almacenamiento de energía a lo largo de su ciclo de vida han sido ampliamente reconocidas y su aplicación en proyectos de almacenamiento de energía en el extranjero ha alcanzado el 74%.

Los expertos del sector afirman que, debido a múltiples factores, la industria del almacenamiento de energía está avanzando hacia una etapa de desarrollo de alta calidad. A principios de 2024, se introdujeron intensamente políticas en torno a las transacciones del mercado de energía, que acelerarán los nuevos cambios en el desarrollo de la comercialización de la energía en China y también se convertirán en una importante fuerza impulsora para la transformación del valor de la industria del almacenamiento de energía.

Desde el precio hasta el valor, para lograr el objetivo a largo plazo del almacenamiento de energía, los fabricantes de la industria han llevado a cabo investigaciones, desarrollos y exploraciones desde múltiples dimensiones, que incluyen: Optimización de la batería de almacenamiento de energía: seleccionar materiales de electrodos positivos, electrodos negativos y diafragma con mejor estabilidad térmica; seleccionar un proceso de laminación con un espesor más delgado y una superficie más grande; acortar la longitud de la oreja del polo para reducir la resistencia y otras optimizaciones.

Tecnología avanzada de control de temperatura: desde soluciones tradicionales de enfriamiento por aire hasta soluciones de enfriamiento líquido con coeficientes de transferencia de calor más altos y mejores efectos de enfriamiento, para satisfacer la creciente demanda del mercado de sistemas de gestión térmica.

Operación y mantenimiento de tecnología digital: utilice tecnologías digitales como BMS, EMS e IA para monitorear el estado de operación de las centrales eléctricas, realizar análisis visuales del estado de operación del ciclo de vida de la batería, identificar señales tempranas de falla y proporcionar un diseño de advertencia de seguridad.

Soporte técnico de extinción de incendios: Los principales productos de la industria han realizado un sistema de extinción de incendios de tres capas a nivel de celda, nivel de paquete y nivel de sistema para lograr un efecto de extinción de incendios más detallado y preciso.

Gestión eficiente de la batería: el sistema de gestión de la batería (BMS) utiliza algoritmos avanzados para controlar el voltaje de cada celda durante la descarga y evaluar el estado de carga (SOC), el estado de salud (SOH), el estado de potencia (SOP), etc. de la batería. Dado que la vida útil del paquete de baterías también depende de la celda con la vida útil más corta, cuando el voltaje más bajo de una sola celda alcanza el voltaje de corte de descarga, todo el paquete de baterías dejará de descargarse. Equilibrar los parámetros de estado de las celdas de almacenamiento de energía se ha convertido en la única forma de maximizar la vida útil del ciclo de la batería y mejorar la eficiencia del ciclo del sistema de almacenamiento de energía, especialmente en escenarios de aplicación de alta potencia y gran capacidad, como el almacenamiento a gran escala y el almacenamiento industrial y comercial.

En función de la demanda de optimización y mejora de la consistencia de los paquetes de baterías, surgió la tecnología de equilibrado de BMS para almacenamiento de energía en el momento necesario. Entre ellos, existen dos métodos principales de equilibrado de baterías en el sistema de gestión de baterías: equilibrado pasivo y equilibrado activo.

El equilibrado pasivo equilibra la batería liberando electricidad a través del calentamiento por resistencia durante el proceso de descarga del paquete de baterías. Este método no requiere controladores ni circuitos complejos, pero la velocidad de ecualización es lenta y desperdicia energía. También genera calor durante el proceso, lo que aumenta el riesgo de descontrol térmico.

El balanceo activo realiza la transferencia directa de energía eléctrica entre celdas a través de un convertidor CC-CC, que puede controlar la diferencia de voltaje entre celdas en el paquete de baterías dentro de un rango determinado, reduciendo significativamente la pérdida de eficiencia del ciclo causada por el desequilibrio. Esta tecnología generalmente requiere el uso de controladores de ecualización especializados y un diseño de circuito extremadamente exigente, logrando finalmente una ecualización de enlace completo desde el nivel PACK hasta el nivel de clúster, el nivel de sistema e incluso el nivel de estación.

En comparación con la tecnología de equilibrio pasivo tradicional, el equilibrio activo no solo evita el desperdicio de energía sino que también mejora el rendimiento general del sistema de almacenamiento de energía al redistribuir la energía, reducir los costos operativos y mejorar la seguridad del sistema.

En la actualidad, debido a factores como el costo y el precio, según las estadísticas de datos anuales de 2023 de EESA, los proyectos de almacenamiento de energía nacional son casi todos proyectos de equilibrio pasivo (98,4%). En los mercados extranjeros, alrededor del 70% de los proyectos utilizan "equilibrio activo". Tomando como ejemplo el proyecto Texas TX10 atendido por Clou Electronics, según las estadísticas de Modo Energy, los ingresos de 9 sitios se encuentran entre los 30 principales ingresos de las centrales eléctricas de Texas.

John Smith, analista de Wood Mackenzie, señaló: "En el contexto actual de intensificación de la competencia en el mercado, la tecnología avanzada de gestión de baterías no solo puede mejorar la seguridad y la fiabilidad del sistema, sino que también reduce significativamente los costes operativos, mejorando así los beneficios económicos del proyecto". En el futuro, a medida que aumente el grado de comercialización de la electricidad doméstica, surgirán gradualmente las ventajas económicas de la tecnología de equilibrio activo en el funcionamiento a largo plazo de las centrales eléctricas. A medida que se acelere la aplicación comercial del almacenamiento de energía doméstica, la tecnología de equilibrio activo se utilizará cada vez más.