Nouvelles tendances dans l'intégration des systèmes de stockage d'énergie en 2025 : solutions de gestion intelligente, des cellules de batterie aux conteneurs
2025-04-22
Selon les statistiques de la base de données EESA, la capacité installée de stockage d'énergie dans le monde continue de croître rapidement depuis 2017, avec un taux de croissance moyen de 93 % au cours des cinq dernières années (2019-2023). En 2024, le marché mondial du stockage d'énergie nouvelle devrait enregistrer environ 188,5 GWh de capacité installée, soit une augmentation de 80 % par rapport à l'année précédente. Parmi cela, la capacité installée de stockage d'énergie nouvelle en Chine atteint 107,1 GWh, représentant environ 57 % de la capacité installée mondiale, et constitue une force majeure dans le développement du marché mondial du stockage d'énergie.
Application dominante : Stockage d'énergie source-réseau
Du point de vue des scénarios d'application, la nouvelle capacité installée de stockage d'énergie source-réseau en Chine sera de 38,8 GW/98,9 GWh en 2024, représentant 92,3 % (calibre d'énergie installée) de la structure de stockage d'énergie nouvelle installée, et elle occupe une position dominante.
Évolution des systèmes de stockage d'énergie au niveau du réseau
Ainsi, l'évolution de la technologie de stockage d'énergie dans les scénarios de stockage à grande échelle est devenue une variable clé affectant le développement de l'industrie. Le système de stockage d'énergie au niveau du réseau évolue d'une simple unité de stockage d'énergie vers un nœud central de réseau intelligent avec des fonctions de soutien actif, de réponse inertielle et d'autres capacités. Cette mise à niveau du positionnement impose des exigences plus élevées en matière de technologie d'intégration des systèmes : tout en résolvant des problèmes clés tels que la cohérence de la capacité des cellules de stockage d'énergie et la cohérence de puissance des équipements électroniques de puissance, il est également nécessaire d'atteindre des percées dans des indicateurs techniques complexes tels que la réponse dynamique au niveau de la milliseconde et la protection de sécurité multidimensionnelle.
Technologies et architectures d'intégration dominantes
Actuellement, la plupart des projets de stockage d'énergie du côté source-réseau utilisent des solutions de stockage d'énergie conteneurisées, et moins de projets utilisent des solutions de stockage d'énergie de type armoire. Les technologies d'intégration dominantes actuelles incluent principalement les solutions centralisées, en chaîne, l'intégration AC/DC, la cascade à haute tension, etc.
Stockage centralisé vs stockage en chaîne
Du point de vue de l'architecture du système et des méthodes de gestion, la solution centralisée connecte plusieurs groupes de batteries en parallèle au PCS pour atteindre un stockage et une sortie d'énergie à haute puissance et à haute efficacité. Le système de stockage d'énergie centralisé présente d'excellentes capacités de gestion à grande échelle et un excellent rapport coût-efficacité, et est principalement utilisé dans des scénarios à basse tension et haute puissance. Chaque unité de stockage d'énergie dans le système de stockage en chaîne a des fonctions de contrôle et de gestion indépendantes, et son architecture décentralisée confère au stockage en chaîne un haut degré d'évolutivité, avec des avantages remarquables en termes de flexibilité et de sécurité.
Dans les applications réelles, les systèmes de stockage en chaîne peuvent être configurés précisément en fonction des différents modes de production et de consommation d'énergie, et sont adaptés à divers scénarios d'application tels que les parcs zéro carbone, le stockage de l'énergie des nouvelles énergies, et le stockage d'énergie des postes de transformation. Cependant, ils font encore face à des coûts d'investissement et de maintenance élevés. La solution d'intégration AC/DC intègre le système DC avec les cellules de batterie comme noyau et le système AC avec le PCS comme noyau, tant au niveau de la structure que de l'application, ce qui permet d'obtenir une structure plus simple et plus efficace. Le système de stockage d'énergie à cascade à haute tension adopte une topologie en cascade pour produire directement de l'électricité à haute tension sans passer par un transformateur, ce qui améliore considérablement l'efficacité du système.
Avec le développement de la technologie et l'expansion de la demande du marché, les tendances de développement suivantes émergeront dans le futur :
Tendance 1 : Percée technologique - double saut dans l'efficacité et la sécurité de l'intégration
(1). Les batteries à grande capacité réorganisent l'architecture du système.
En 2025, la capacité des cellules de stockage d'énergie entrera dans l'ère des "600Ah+". Les batteries ultra-grandes (comme les batteries Hithium 1175Ah) lancées par des entreprises telles que CATL et Hithium Energy Storage pousseront la capacité des systèmes de stockage d'énergie au-delà de 8 MWh. La capacité d'une seule cabine sera augmentée à plus de 6 MWh, l'efficacité intégrée sera augmentée de 40 % par rapport aux solutions traditionnelles, et le coût du système sera réduit à moins de 0,6 yuan/Wh.
Avec l'amélioration de la densité énergétique, le système de stockage d'énergie pourra efficacement réduire l'espace au sol et diminuer le coût d'investissement global du projet tout en augmentant la capacité des cellules individuelles. Par conséquent, l'amélioration de la densité énergétique du système de stockage d'énergie conteneurisé sera l'une des directions clés.
Comparé au système traditionnel de 3,72 MWh, le système de stockage d'énergie conteneurisé de 5 MWh de 20 pieds a montré un potentiel d'application étendu dans divers scénarios, tels que le côté de l'approvisionnement en énergie, le côté du réseau et le côté utilisateur. Depuis le second semestre 2024, sa part dans le marché des appels d'offres et les applications de projets n'a cessé d'augmenter, et la capacité des appels d'offres a dépassé 11 GWh. Avec la maturation progressive et la production de masse de la technologie des cellules de batterie à grande capacité, la densité énergétique du système de stockage d'énergie de 20 pieds continuera d'augmenter à l'avenir, et la capacité des cellules passera de 5 MWh à 6 MWh et au-delà.
La technologie de refroidissement liquide devient standard, la gestion des échappées thermiques est intelligente
Le taux de pénétration des systèmes de stockage d'énergie à refroidissement liquide dépasse les 60 %, et la différence de température des batteries est contrôlée dans une plage de ±2°C, ce qui réduit le risque d'incendie de 70 % par rapport aux systèmes de refroidissement par air. La plateforme d'alerte précoce basée sur l'IA développée par Huawei, Sungrow et d'autres entreprises peut prédire une échappée thermique 30 minutes à l'avance avec un taux de précision de 92 %, réduisant ainsi les coûts d'exploitation et de maintenance de 40 %.
●Cas typiques:
Le Tesla Megapack 2.0 adopte un design entièrement refroidi par liquide, ce qui réduit de 50 % le cycle d'installation et s'adapte aux besoins d'expansion flexible des parcs industriels.
Cependant, l'amélioration de la solution globale du système de stockage d'énergie ne dépend pas uniquement de la percée de la technologie des cellules de batterie, mais nécessite également le développement coordonné des produits de soutien ainsi que la recherche et le développement et l'adaptation des nouvelles technologies. Chaque maillon de la chaîne nécessite du temps pour s'améliorer progressivement et s'adapter. D'une part, les onduleurs de stockage d'énergie, les systèmes de gestion des batteries et les produits électriques périphériques doivent également être développés en synchronisation avec la technologie des cellules de batterie.
Tendance 2 : Haute intégration avec les solutions AC/DC
L'intégration élevée des systèmes de stockage d'énergie est devenue une tendance majeure, et les solutions AC/DC intégrées sont devenues la norme. Comparé au mode de conception des systèmes de stockage d'énergie traditionnels qui séparent le compartiment DC des batteries du compartiment AC du PCS et nécessitent une connexion au réseau et des réglages sur site, la solution AC/DC intégrée permet une optimisation systématique grâce à un couplage profond des unités de batterie et des équipements PCS au niveau structurel et applicatif.
Tout d'abord, le système de stockage d'énergie AC/DC intégré utilise des câbles normalisés à courte distance pour connecter les batteries et le PCS, ce qui permet de réduire considérablement le risque d'arc et améliore significativement sa sécurité. Ensuite, la conception hautement intégrée simplifie le processus d'installation sur site, améliore l'efficacité du déploiement, permet une connexion rapide au réseau et réduit considérablement la durée de construction, s'adaptant ainsi mieux à l'environnement de marché actuel. Enfin, grâce à l'application intégrée de technologies supplémentaires, telles que "un groupe, une gestion", il est possible de résoudre l'effet de faible performance dû à l'incohérence des batteries, d'améliorer l'efficacité de la conversion énergétique, de réduire le taux de perte de défaillance et d'améliorer de manière significative les performances du système.
Tendance 3 : Le stockage d'énergie de type réseau pour répondre aux besoins de stabilité
La pénétration du stockage d'énergie de type réseau devrait augmenter de manière significative. À mesure que la proportion de production d'énergie nouvelle continue de croître, le système électrique a des exigences de plus en plus élevées en matière de stabilité. Le stockage d'énergie de type réseau présente des avantages considérables pour faire face aux défis liés à la stabilité du système électrique causés par la forte pénétration des énergies nouvelles, et peut fournir un soutien clé en termes d'inertie et de stabilité pour le réseau électrique. Par conséquent, la demande de ce type de stockage sur le marché sera de plus en plus dynamique à l'avenir.
Cependant, la technologie de stockage d'énergie de type réseau présente des coûts élevés et des barrières techniques : Premièrement, le défi principal du stockage d'énergie de type réseau réside dans la performance des convertisseurs de stockage d'énergie (PCS). Il est nécessaire de construire une source de tension qui soutient l'opération stable du réseau électrique et d'avoir une capacité de surcharge à court terme. Pour disposer de la capacité d'extension à court terme du stockage d'énergie de type réseau, le PCS doit avoir une grande capacité de redondance, ce qui augmente directement le coût du système. Deuxièmement, en raison des exigences différenciées des réseaux électriques selon les régions ou les types de réseaux, les algorithmes de contrôle et les modélisations de simulation doivent être continuellement innovés pour s'adapter à des environnements de réseaux diversifiés, ce qui constitue un second défi. Enfin, lorsqu'il y a plusieurs dispositifs sources de tension en fonctionnement, la coordination efficace des autres dispositifs et la résolution de problèmes potentiels tels que les courants de circulation et les conflits de puissance sont également des défis techniques majeurs pour la solution de type réseau.
Tendance 4 : L'essor de la technologie de cascade à haute tension
La technologie de cascade à haute tension accélère sa pénétration. Le système de stockage d'énergie à cascade à haute tension adopte une structure topologique en cascade, ce qui permet de produire directement de l'électricité à haute tension sans passer par un transformateur. Ce système se compose d'une cabine de stockage d'énergie, d'une cabine de distribution et d'une cabine de contrôle, et est adapté à des scénarios d'application tels que les centrales électriques à nouvelles énergies, le stockage thermique pour la régulation de fréquence, le stockage d'énergie autonome, le stockage d'énergie à grande échelle côté utilisateur et le stockage d'énergie de type réseau.
La taille actuelle des stations de stockage d'énergie évolue, passant de centaines de MWh à l'ère du GWh, et le système de stockage d'énergie à cascade à haute tension présente des avantages significatifs pour les stations de stockage d'énergie à grande échelle grâce à ses caractéristiques d'accès direct au réseau sans transformateur, telles que son efficacité globale élevée, son faible encombrement et ses rendements d'investissement élevés. De plus, la technologie de cascade à haute tension présente également des avantages supplémentaires lorsqu'il s'agit de construire un réseau, qui se manifestent principalement sous trois aspects :
● Premièrement
Sa puissance par système est nettement plus élevée que celle des solutions de stockage à basse tension (généralement plus de dix fois), ce qui permet de réduire le nombre d'appareils parallèles dans les déploiements à grande échelle, réduisant ainsi la complexité du contrôle coordonné ;
● Deuxièmement
Le filtre de sortie à haute tension est un réacteur. Comparé à la structure de filtre LC ou LCL nécessaire pour le stockage d'énergie à basse tension, sa stratégie de contrôle est plus facile à mettre en œuvre et peut efficacement éviter le risque de résonance ;
● Troisièmement
La cascade à haute tension produit directement l'électricité pour le réseau sans nécessiter de transformateur, évitant ainsi les problèmes de différences de performance de construction du réseau entre le côté haute tension et le côté basse tension du transformateur.
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