Les fréquents incendies de stockage d’énergie à travers le monde ont non seulement causé des pertes humaines et matérielles importantes, mais ont également déclenché une réflexion approfondie sur la gestion de la sécurité et la supervision des centrales de stockage d’énergie.

L'Institut de recherche sur l'énergie électrique des États-Unis a établi une base de données pertinente grâce à l'étude de plusieurs incidents d'incendie de centrales de stockage d'énergie divulgués publiquement de 2018 à 2023. Après avoir classé et comparé les accidents d'incendie avec le Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) du ministère américain de l'Énergie et Twaice d'Allemagne, il a été constaté qu'en plus des risques des cellules de batterie et des systèmes de contrôle eux-mêmes, l'intégration et le fonctionnement des centrales de stockage d'énergie sont également des facteurs importants conduisant à des accidents.

Ce qui est inquiétant, c'est qu'en Chine, alors que la capacité de stockage d'énergie installée a considérablement augmenté, que les technologies se sont diversifiées, que les capitaux ont afflué en masse et que des pôles industriels se sont développés, la frénésie de la croissance s'accompagne de préoccupations concernant la construction sans utilisation et l'expansion désordonnée des capacités de production. La « guerre des prix » fait rage, et la rentabilité des entreprises et la qualité des produits sont mises à rude épreuve.

L'essence du stockage d'énergie est « l'ajustement » plutôt que le « stockage ». À l'avenir, en tant qu'industrie de soutien du nouveau système électrique, le stockage d'énergie sera impliqué dans les transactions du système électrique et reviendra aux applications commerciales pour réaliser un développement de haute qualité et faire jouer pleinement la valeur à long terme du stockage d'énergie. À l'heure actuelle, ce changement de marché se produit progressivement.

Sous l'effet de multiples facteurs, la valeur à long terme du stockage d'énergie revient progressivement

Au cours de l'année écoulée, sous l'influence de multiples facteurs tels que le soutien politique, les efforts des entreprises et la faveur du marché, la Chine est devenue le plus grand marché mondial de l'énergie éolienne, solaire et de stockage d'énergie. Selon le « Livre blanc 2024 sur la recherche dans le secteur du stockage d'énergie », la nouvelle capacité installée de stockage d'énergie de la Chine augmentera de 21,5 GW en 2023, un record.

En revanche, sous la superposition de multiples facteurs tels que la baisse des prix des matières premières, la concurrence féroce et l'homogénéité technologique, le prix du marché des systèmes de stockage d'énergie a baissé. Liu Manping, économiste principal au Centre de surveillance des prix de la Commission nationale du développement et de la réforme, a déclaré : « À l'heure actuelle, la capacité de l'industrie du stockage d'énergie s'accroît rapidement et les problèmes structurels sont importants ; certains projets sont « construits mais pas utilisés » ; le taux d'utilisation réel des stockages d'énergie construits avec de nouvelles énergies n'est pas élevé ; le modèle d'exploitation et le mécanisme du marché ne sont pas encore parfaits, ce qui est devenu un goulot d'étranglement limitant le développement de l'industrie. » « Involution » ou « inactivité » ? Comment l'industrie du stockage d'énergie peut-elle percer ? La logique de valeur de l'industrie orientée par le marché et l'application commerciale doit être reconstruite de toute urgence.

Le stockage d'énergie est en soi un système de soutien important dans le nouveau système électrique. À l'heure actuelle, les systèmes électriques en Chine et même dans les pays développés d'Europe et des États-Unis sont en pleine transformation, « propres et à faible émission de carbone, sûrs et contrôlables, flexibles et efficaces, intelligents et conviviaux, ouverts et interactifs ». L'orientation du développement du stockage d'énergie est étroitement liée à de multiples facteurs tels que la politique, le marché et la technologie.

En termes de politique, dès 2015, les « Avis du Comité central du PCC et du Conseil des affaires d'État sur l'approfondissement de la réforme du système électrique » (appelés « Document de réforme de l'électricité n° 9 ») ont proposé les objectifs de promouvoir de manière ordonnée la réforme des prix de l'électricité, de rationaliser le mécanisme de formation des prix de l'électricité, de promouvoir la réforme du système de commerce de l'électricité et d'améliorer le mécanisme de commerce axé sur le marché, ce qui a donné le coup d'envoi de l'ouverture du marché de l'électricité. Après la proposition de l'objectif « double carbone », la Commission nationale du développement et de la réforme a proposé un système politique 1+N, qui a établi un nouveau système électrique avec une nouvelle énergie comme organe principal du plus haut niveau autour de l'application de démonstration du stockage d'énergie, de la gestion standardisée, de la réforme des prix de l'électricité et de l'application diversifiée et intelligente.

D'ici 2023, la Commission nationale du développement et de la réforme et l'Administration nationale de l'énergie ont publié les « Règles de base du marché spot de l'électricité (essai) », qui ont mis en œuvre des plans d'incitation spécifiques au niveau du système électrique. On s'attend à ce que d'ici 2025, le marché de l'électricité soit progressivement libéralisé pour former un système électrique ouvert et interactif. L'essor de l'industrie du stockage d'énergie est fondamentalement un facteur de soutien important pour la construction d'un système électrique ouvert et axé sur le marché.

Du point de vue du marché, le temps de fonctionnement des systèmes de stockage d'énergie domestique est long et le taux d'utilisation du système s'améliore également constamment. Les « Données statistiques sur les informations de sécurité des centrales de stockage d'énergie électrochimique en 2023 » montrent qu'au premier trimestre 2024, le temps de fonctionnement quotidien moyen des centrales de stockage d'énergie domestique est passé de 3,12 heures à 4,16 heures, et l'indice d'utilisation moyen est passé de 27 % à 41 %.

Avec la publication de la « Notice sur la promotion du raccordement au réseau et de la répartition des nouveaux systèmes de stockage d'énergie » par l'Administration nationale de l'énergie, le positionnement fonctionnel des nouveaux systèmes de stockage d'énergie a été davantage clarifié et la promotion de la répartition et de l'utilisation des nouveaux systèmes de stockage d'énergie a été accélérée. Les projets de stockage d'énergie ne sont plus seulement un appendice pour répondre à la politique de « forte allocation » des nouvelles énergies, mais un actif qui peut apporter de réels avantages durables à long terme aux propriétaires

D'un point de vue technique, la fiabilité des centrales de stockage d'énergie dépend dans une large mesure des performances des batteries de stockage d'énergie. Le système de batterie est étroitement lié aux capacités de gestion et d'intégration de la batterie. Prenons comme exemple la gestion de la cohérence de la batterie : lors de l'utilisation des cellules de stockage d'énergie, en raison des différences de production, du vieillissement, des changements de température ou des conditions de charge différentes, la tension et la capacité entre les cellules seront différentes, et cette différence augmentera avec l'augmentation du nombre de cycles de charge et de décharge, ce qui aggravera les avantages économiques du système.

Par conséquent, de plus en plus de technologies d'équilibrage des batteries sont appliquées aux marchés commerciaux et matures. Selon un rapport de recherche de Wood Mackenzie, un cabinet de conseil de renommée internationale, en raison du marché étranger, le marché de l'électricité est plus ouvert et les propriétaires de stockage d'énergie sont plus préoccupés par l'efficacité économique du projet tout au long de son cycle de vie. Les avantages de la technologie d'équilibrage actif pour réduire le coût du système de stockage d'énergie tout au long de son cycle de vie ont été largement reconnus, et son application dans les projets de stockage d'énergie à l'étranger a atteint 74 %.

Selon les experts du secteur, sous l'effet de multiples facteurs, le secteur du stockage d'énergie se dirige vers une phase de développement de haute qualité. Début 2024, des politiques ont été intensément introduites autour des transactions sur le marché de l'électricité, ce qui accélérera les nouveaux changements dans le développement de la commercialisation de l'électricité en Chine et deviendra également une force motrice importante pour la transformation de la valeur du secteur du stockage d'énergie.

Du prix à la valeur, pour atteindre l'objectif à long terme du stockage d'énergie, les fabricants de l'industrie ont mené des recherches et développements et des explorations dans de multiples dimensions, notamment : Optimisation des batteries de stockage d'énergie : sélectionner des matériaux d'électrode positive, d'électrode négative et de diaphragme avec une meilleure stabilité thermique ; sélectionner un processus de laminage avec une épaisseur plus fine et une surface plus grande ; raccourcir la longueur de l'oreille polaire pour réduire la résistance et d'autres optimisations.

Technologie avancée de contrôle de la température : des solutions de refroidissement par air traditionnelles aux solutions de refroidissement liquide avec des coefficients de transfert de chaleur plus élevés et de meilleurs effets de refroidissement, pour répondre à la demande croissante du marché en systèmes de gestion thermique.

Exploitation et maintenance des technologies numériques : utiliser des technologies numériques telles que BMS, EMS et IA pour surveiller l'état de fonctionnement des centrales électriques, effectuer une analyse visuelle de l'état de fonctionnement du cycle de vie de la batterie, identifier les premiers signes de défaillance et fournir une conception d'avertissement de sécurité.

Support technique de lutte contre les incendies : les principaux produits de l'industrie ont réalisé un système de lutte contre les incendies à trois niveaux au niveau de la cellule, au niveau du pack et au niveau du système pour obtenir un effet de lutte contre les incendies plus détaillé et plus précis.

Gestion efficace de la batterie : le système de gestion de la batterie (BMS) utilise des algorithmes avancés pour surveiller la tension de chaque cellule pendant la décharge et évaluer l'état de charge (SOC), l'état de santé (SOH), l'état de puissance (SOP), etc. de la batterie. Étant donné que la durée de vie de la batterie dépend également de la cellule ayant la durée de vie la plus courte, lorsque la tension la plus basse d'une cellule atteint la tension de coupure de décharge, l'ensemble de la batterie cesse de se décharger. L'équilibrage des paramètres d'état des cellules de stockage d'énergie est devenu le seul moyen de maximiser la durée de vie du cycle de la batterie et d'améliorer l'efficacité du cycle du système de stockage d'énergie, en particulier dans les scénarios d'application à haute puissance et à grande capacité tels que le stockage de grande taille et le stockage industriel et commercial.

En réponse à la demande d'optimisation et d'amélioration de la cohérence des batteries, la technologie d'équilibrage BMS de stockage d'énergie est apparue au moment opportun. Parmi elles, il existe deux principales méthodes d'équilibrage de la batterie dans le système de gestion de la batterie : l'équilibrage passif et l'équilibrage actif.

L'équilibrage passif équilibre la batterie en libérant de l'électricité grâce au chauffage par résistance pendant le processus de décharge de la batterie. Cette méthode ne nécessite pas de contrôleurs et de circuits complexes, mais la vitesse d'égalisation est lente et gaspille de l'énergie. Elle génère également de la chaleur pendant le processus, ce qui augmente le risque d'emballement thermique.

L'équilibrage actif réalise le transfert direct de l'énergie électrique entre les cellules via un convertisseur CC-CC, qui peut contrôler la différence de tension entre les cellules du pack de batteries dans une certaine plage, réduisant ainsi considérablement la perte d'efficacité du cycle causée par le déséquilibre. Cette technologie nécessite généralement l'utilisation de contrôleurs d'égalisation spécialisés et une conception de circuit extrêmement exigeante, permettant ainsi d'obtenir une égalisation complète du niveau PACK au niveau cluster, au niveau système et même au niveau station.

Par rapport à la technologie d'équilibrage passif traditionnelle, l'équilibrage actif évite non seulement le gaspillage d'énergie, mais améliore également les performances globales du système de stockage d'énergie en redistribuant l'énergie, en réduisant les coûts d'exploitation et en améliorant la sécurité du système.

Actuellement, en raison de facteurs tels que le coût et le prix, selon les statistiques annuelles 2023 de l'EESA, les projets de stockage d'énergie domestique sont presque tous des projets d'équilibrage passif (98,4 %). Sur les marchés étrangers, environ 70 % des projets utilisent un « équilibrage actif ». En prenant comme exemple le projet TX10 du Texas desservi par Clou Electronics, selon les statistiques de Modo Energy, les revenus de 9 sites figurent tous parmi les 30 premiers revenus des centrales électriques du Texas.

John Smith, analyste chez Wood Mackenzie, a souligné : « Dans le contexte actuel de concurrence accrue sur le marché, la technologie avancée de gestion des batteries peut non seulement améliorer la sécurité et la fiabilité du système, mais aussi réduire considérablement les coûts d'exploitation, améliorant ainsi les avantages économiques du projet. » À l'avenir, à mesure que le degré de commercialisation de l'électricité nationale augmentera, les avantages économiques de la technologie d'équilibrage actif dans l'exploitation à long terme des centrales électriques apparaîtront progressivement. À mesure que l'application commerciale du stockage d'énergie domestique s'accélérera, la technologie d'équilibrage actif sera de plus en plus utilisée.