P1: ¿Qué es un sistema de almacenamiento de energía (ESS)? ¿Por qué se necesita un ESS?
La esencia del ESS radica en abordar la falta de coincidencia entre la oferta y la demanda de electricidad a lo largo del tiempo, almacenando electricidad cuando hay excedentes y liberándola cuando hay escasez. Dado que es difícil almacenar electricidad directamente a gran escala, la tecnología ESS almacena electricidad convirtiéndola en otras formas de energía (como energía química, energía potencial, momento, etc.) y la convierte eficientemente de nuevo en electricidad para liberarla cuando sea necesario. Este proceso de "carga-descarga" proporciona una flexibilidad crucial al sistema eléctrico. Este sistema consta de cuatro componentes centrales que apoyan conjuntamente la regulación flexible del sistema eléctrico:
1. Célula de batería de almacenamiento de energía: El "tesoro" de la energía
Como el almacén central del ESS, el paquete de baterías determina la escala y la eficiencia del almacenamiento de energía. Actualmente, las baterías LFP dominan el mercado debido a su alta seguridad y larga vida útil. En comparación con las baterías de litio, las baterías de ion sodio presentan un rendimiento superior en términos de resistencia a altas y bajas temperaturas y vida útil, pero su densidad de energía es inferior a la de las baterías de litio. Actualmente, las baterías de ion sodio se encuentran en las primeras etapas de desarrollo.
2. Sistema de conversión de energía (PCS): El "intérprete" de la corriente
El PCS permite la conversión en tiempo real entre corriente alterna (CA) (red eléctrica) y corriente continua (CC) (batería). Actualmente, las principales especificaciones aplicables para el PCS en el mercado son de alrededor de 5 MWh. La nueva generación de convertidores formadores de red poseen la capacidad de "construir redes activas", que pueden reemplazar a la energía térmica tradicional para estabilizar la frecuencia de la red, sirviendo como el "ancla" del sistema eléctrico.
3. Sistema de gestión de baterías (BMS): El "administrador de salud" de las baterías
Supervisa el estado de voltaje y temperatura de decenas de miles de células de baterías las 24 horas del día, los 7 días de la semana, y predice fallas mediante algoritmos de IA. Cuando una célula de batería se "sobrecalienta" (experimenta una temperatura anormal), el BMS aísla inmediatamente el riesgo para evitar una reacción en cadena, similar a instalar un sistema inteligente de protección contra incendios para un banco de energía.
4. Sistema de Gestión de Energía (EMS): El "cerebro" del Sistema de Almacenamiento de Energía (ESS)
Decide automáticamente cuándo almacenar y descargar electricidad en función de las fluctuaciones de los precios de la electricidad en el mercado eléctrico.
Gráfico 1: Cadena industrial del ESS
P2: ¿Qué importancia tiene el ESS?
El lado de la demanda del ESS comprende principalmente tres aspectos: el lado de la generación, el lado de la red y el lado del usuario.
1. Lado de la generación
Actualmente, el ESS en el lado de la generación se utiliza principalmente para mejorar la capacidad de respuesta de regulación de frecuencia de las centrales térmicas y la eficiencia de utilización de la generación de energía renovable. En el sector tradicional de energía térmica, el ESS (en particular, las baterías de potencia) se utiliza como una herramienta clave para la regulación de frecuencia auxiliar. Al instalar ESS en regiones dominadas por la energía a carbón, como Shanxi y Mongolia Interior, donde la flexibilidad del suministro eléctrico es insuficiente, se puede mejorar significativamente la velocidad y precisión de respuesta de las unidades generadoras a las instrucciones de regulación de frecuencia de la red. En el sector de energía renovable (eólica, fotovoltaica), el papel del ESS es crucial. La aleatoriedad, volatilidad e intermitencia inherentes de la generación de energía renovable aumentan considerablemente la dificultad del equilibrio del sistema después de su integración en alta proporción en la red eléctrica. Los sistemas de almacenamiento de energía (ESS) suavizan eficazmente la curva de salida de generación de energía y reducen el "desperdicio de energía eólica y fotovoltaica" mediante el seguimiento de los planes de generación de energía en tiempo real: descargando para complementar la energía durante los períodos de baja producción de energía renovable y cargando para absorber energía durante los períodos de máxima producción. Esto mejora el nivel de consumo y la eficiencia de utilización de la energía renovable.
2. Lado de la red
El ESS en el lado de la red sirve directamente para la operación segura, estable y eficiente del sistema eléctrico. Sus funciones centrales incluyen proporcionar servicios auxiliares de energía críticos, como el corte de picos, el llenado de valles, la reserva y el arranque en negro, así como retrasar o reemplazar inversiones costosas en actualizaciones de instalaciones de transmisión y distribución (es decir, ESS de tipo sustitutivo). Entonces, ¿qué es exactamente el corte de picos y el llenado de valles? El "pico" representa el período de mayor consumo de electricidad, que suele ocurrir durante las horas laborales diurnas. Cuando la curva de carga sube a la zona roja de pico, los generadores, transformadores y líneas de transmisión de energía se acercan a sus límites físicos. Esto es similar a la congestión en las autopistas durante las vacaciones, con equipos eléctricos continuamente sobrecargados. Por el contrario, el "valle" representa el período de bajo consumo de electricidad, generalmente por la noche, cuando se produce el desperdicio de energía. En pocas palabras, el nivelamiento de picos y el relleno de valles ajustan una curva de carga fluctuante a una más plana mediante la descarga durante los períodos de pico y la carga durante los períodos de valle a través del sistema de almacenamiento de energía (ESS, por sus siglas en inglés).
Gráfico 2: Curva de carga típica en días laborables en Shanghai
Gráfico 3: Curva de carga ideal
Fuente de datos: sitio web del Gobierno chino, compilado por SMM
En comparación con el lado de la generación de energía, el modelo de negocio para el ESS del lado de la red se ha vuelto gradualmente más claro, formando múltiples fuentes de ingresos: tarifas de alquiler de capacidad de las centrales eléctricas de energía renovable, compensación de capacidad proporcionada por el Gobierno, ingresos por participar en el mercado de servicios auxiliares de energía (como el nivelamiento de picos y la regulación de frecuencia) y oportunidades de arbitraje en el mercado spot de energía.
Gráfico 4: Vías funcionales del ESS del lado de la red
3. Lado del usuario
El ESS del lado del usuario se encuentra en el terminal de consumo de energía. Su fuerza impulsora principal radica en lograr beneficios económicos a través de diferencias de precios de electricidad (arbitraje pico-valle), complementados por ingresos adicionales por proporcionar servicios auxiliares, como la respuesta a la demanda a la red eléctrica. Los usuarios son muy sensibles al retorno de la inversión y el grado de mercantilización es alto. La estabilidad de los ingresos es una restricción clave para su desarrollo. Se divide principalmente en dos categorías:
ESS industrial y comercial: Sirve principalmente a fábricas, centros comerciales, parques industriales, etc. Sus ventajas incluyen diversas escenarios de aplicación (como la combinación con energía fotovoltaica y la gestión de la demanda), altas tasas de utilización del sistema y un cálculo claro del período de recuperación de la inversión a través de las diferencias de precios de electricidad pico-valle. Se ha desarrollado rápidamente en regiones con grandes diferencias de precios de electricidad pico-valle y altos precios de electricidad industrial y comercial, como Zhejiang, Jiangsu y Guangdong, convirtiéndose en el área de aplicación de ESS más orientada al mercado y comercialmente clara. Además, algunas industrias, como los centros de datos y las estaciones base 5G, tienen requisitos extremadamente altos para la estabilidad de la energía eléctrica. Por lo tanto, su demanda de sistemas de almacenamiento de energía crecerá más temprano.
Almacenamiento de energía doméstico: Normalmente integrado con los sistemas fotovoltaicos domésticos, el objetivo es lograr el "autoconsumo y almacenamiento del excedente de electricidad" para la energía doméstica. Su valor radica en reducir los gastos de electricidad doméstica, mejorar las tasas de autosuficiencia energética y aumentar la seguridad del uso de la electricidad, al tiempo que ofrece beneficios como la suavización de las fluctuaciones de carga para la red eléctrica. Sin embargo, su desarrollo en China enfrenta importantes cuellos de botella: la tarificación de la electricidad residencial se basa principalmente en una tarifa eléctrica escalonada en lugar de tarifas eléctricas por hora de uso, careciendo de mecanismos de apoyo para la tarificación eléctrica pico-valle, la tarificación eléctrica del almacenamiento y las políticas de compensación, lo que dificulta la reducción de costos. Mientras tanto, la alta inversión inicial (para equipos como paneles solares, baterías de almacenamiento de energía (ESS) e inversores) también suprime la voluntad de instalación de los hogares comunes.
P3: ¿Cómo se implementa el almacenamiento de energía?
Como un medio clave para equilibrar la oferta y la demanda de energía y mejorar la resiliencia de la red eléctrica, las tecnologías de almacenamiento de energía se han desarrollado en diversas formas. El almacenamiento hidráulico por bombeo es actualmente la más madura, económicamente óptima y más adecuada para el desarrollo a gran escala entre las fuentes de regulación de energía verde, baja en carbono, limpia y flexible para los sistemas de energía eléctrica. Utiliza el exceso de electricidad para bombear agua cuesta arriba y genera electricidad liberando agua durante los cortes de energía. La tecnología es madura, pero está significativamente limitada por las condiciones geográficas.
Con la conexión a gran escala de la red de energía renovable y el aumento de la demanda de flexibilidad del sistema de energía eléctrica, el almacenamiento de energía de nuevo tipo, representado por el almacenamiento de energía electroquímica, ha experimentado un crecimiento explosivo. Entre ellos, el almacenamiento de energía en baterías de iones de litio se ha convertido en el pilar absoluto en el sector actual de almacenamiento de energía de nuevo tipo debido a sus ventajas de alta densidad de energía, rápida velocidad de respuesta y despliegue flexible.
La célula de batería es la unidad de energía más pequeña en un sistema de almacenamiento de energía de iones de litio, y su rendimiento determina directamente la eficiencia, la vida útil y la seguridad de todo el sistema. Actualmente, el sistema de materiales predominante utilizado es el fosfato de litio y hierro (LFP), que cumple perfectamente con los estrictos requisitos de seguridad y economía en escenarios de almacenamiento de energía debido a su alta estabilidad térmica, larga vida útil del ciclo y costo relativamente bajo.
Según los datos de evaluación de SMM, los envíos mundiales de celdas de baterías ESS alcanzaron los 334 GWh en 2024, y los envíos de celdas de baterías ESS LFP alcanzaron los 317 GWh. En 2025, la demanda mundial de almacenamiento de energía sigue creciendo. Desde el lado de la oferta, teniendo en cuenta los factores de seguridad y tecnológicos, la producción y las ventas mundiales de celdas de baterías ESS siguen dominadas por China. Actualmente, los principales participantes en el mercado incluyen empresas como CATL, EVE, Hithium, BYD, REPT BATTERO y Gotion High-tech.
Las celdas de baterías de gran capacidad se han convertido en el motor central que impulsa las actualizaciones de la industria. En 2024, el despliegue a gran escala de celdas de baterías de 300 Ah+ marcó una aceleración en la iteración tecnológica. Entre ellas, la celda de batería de 314 Ah, con sus ventajas centrales de un aumento del 12 % en la capacidad (en comparación con la de 280 Ah) y un avance en la densidad energética de un solo gabinete que supera los 5 MWh, simplificó con éxito el proceso de integración y redujo los costes de equipo y mano de obra, mejorando notablemente la eficiencia económica de las terminales de almacenamiento de energía. En el primer trimestre de 2025, la tasa de penetración mundial de las celdas de batería de 314 Ah había superado el 65 %, reemplazando por completo a las de 280 Ah como la corriente principal absoluta en el mercado.
La competencia por las celdas de baterías de mayor capacidad se ha intensificado, formando un patrón paralelo de tres rutas tecnológicas:
El campo de 392 Ah, representado por CALB (anteriormente conocida como China Aviation Lithium Battery) y REPT Battero, es compatible con las líneas de producción existentes para lograr una rápida producción en masa, adaptándose a los sistemas de 6,25 MWh y equilibrando tanto la economía como la compatibilidad;
El campo de 500+ Ah está liderado por CATL, cuya celda de batería de 587 Ah cuenta con una densidad energética de 435 Wh/L, una vida útil de 25 años y una mejora del 20 % en la estabilidad térmica. Reduce los costes del sistema en un 15 % al reducir un 40 % las piezas;
El campo de 600+ Ah está ejemplificado por la celda de batería laminada de 684 Ah de Sungrow (integración de sistemas), combinada con una tecnología innovadora de gestión térmica para abordar los desafíos de seguridad planteados por la alta densidad energética.
Aunque el aumento de la capacidad de las celdas de baterías reduce la complejidad de la conexión y los costes de la tierra, también pone de relieve problemas como las dificultades de disipación de calor, las mayores tasas de defectos de fabricación y los problemas de compatibilidad del sistema. Las empresas de primer nivel están superando los cuellos de botella de seguridad mediante innovaciones en materiales y estructuras. El futuro enfoque de la competencia cambiará de un único parámetro de capacidad al valor de todo el ciclo de vida: la seguridad se ha convertido en un consenso fundamental, con electrolitos sólidos, monitoreo inteligente y diseños de protección contra incendios que forman un sistema de protección multinivel; la economía requiere equilibrar los aumentos de capacidad con el costo nivelado de almacenamiento (LCOS). Las tecnologías con baja dependencia de recursos, como las baterías de ion sodio y LMFP (fosfato de litio, manganeso y hierro), están acelerando la industrialización para apoyar la demanda de almacenamiento de energía de larga duración (LDES).
Departamento de Investigación de la Industria de Nueva Energía de SMM
Wang Cong 021-51666838
Ma Rui 021-51595780
Feng Disheng 021-51666714
Lv Yanlin 021-20707875
Zhou Zhicheng 021-51666711
Zhang Haohan 021-51666752
Wang Zihan 021-51666914
Wang Jie 021-51595902
Xu Yang 021-51666760
Chen Bolin 021-51666836
Yang Le 021-51595898
Li Yisha 021-51666730
