Q1 : Qu’est-ce qu’un système de stockage d’énergie (ESS) ? Pourquoi est-il nécessaire ?
L’ESS a pour essence de résoudre le problème de la non-concordance entre l’offre et la demande d’électricité dans le temps, en stockant l’électricité lorsqu’elle est abondante et en la restituant lorsqu’elle est rare. Comme il est difficile de stocker directement l’électricité à grande échelle, la technologie ESS stocke l’électricité en la convertissant en d’autres formes d’énergie (telles que l’énergie chimique, l’énergie potentielle, la quantité de mouvement, etc.) et la reconvertit efficacement en électricité pour la restituer en cas de besoin. Ce processus de « charge-décharge » apporte une flexibilité cruciale au système électrique. Ce système est composé de quatre composants clés qui soutiennent conjointement la régulation flexible du système électrique :
1. Cellule de batterie de stockage d’énergie : la « trésorerie » de l’énergie
En tant qu’entrepôt central de l’ESS, la batterie détermine l’échelle et l’efficacité du stockage d’énergie. Actuellement, les batteries LFP dominent le marché en raison de leur haute sécurité et de leur longue durée de vie. Comparées aux batteries au lithium, les batteries sodium-ion présentent de meilleures performances en termes de résistance aux hautes et basses températures et de durée de vie, mais leur densité énergétique est inférieure à celle des batteries au lithium. Actuellement, les batteries sodium-ion en sont à leurs premiers stades de développement.
2. Système de conversion de puissance (PCS) : l’« interprète » du courant
Le PCS permet une conversion en temps réel entre le courant alternatif (CA) (réseau électrique) et le courant continu (CC) (batterie). Actuellement, les principales spécifications du PCS sur le marché sont d’environ 5 MWh. La nouvelle génération de convertisseurs formant le réseau possède la capacité de « former activement le réseau », ce qui peut remplacer l’énergie thermique traditionnelle pour stabiliser la fréquence du réseau, servant d’« ancrage » au système électrique.
3. Système de gestion de batterie (BMS) : le « gestionnaire de santé » des batteries
Il surveille la tension et la température de dizaines de milliers de cellules de batterie 24h/24 et 7j/7 et prédit les défaillances grâce à des algorithmes d’IA. Lorsqu’une cellule de batterie « surchauffe » (subit une température anormale), le BMS isole immédiatement le risque pour éviter une réaction en chaîne, ce qui revient à installer un système intelligent de protection contre les incendies pour une banque d’énergie.
4. Système de gestion de l'énergie (SGE) : le « cerveau » du système de stockage de l'énergie (SSE)
Il décide automatiquement quand stocker et quand décharger l'électricité en fonction des fluctuations des prix de l'électricité sur le marché de l'énergie.
Graphique 1 : Chaîne industrielle du SSE
Q2 : Quelle est l'importance du SSE ?
La demande du SSE comprend principalement trois aspects : le côté de la production, le côté du réseau et le côté de l'utilisateur.
1. Côté de la production
Actuellement, le SSE côté production est principalement utilisé pour améliorer la capacité de réponse à la régulation de fréquence des centrales thermiques et l'efficacité d'utilisation de la production d'énergie nouvelle. Dans le secteur traditionnel de l'énergie thermique, le SSE (en particulier les batteries de puissance) est utilisé comme outil clé pour la régulation de fréquence auxiliaire. En installant des SSE dans des régions dominées par la production d'électricité à partir du charbon, telles que le Shanxi et la Mongolie intérieure, où la flexibilité de l'approvisionnement en électricité est insuffisante, la vitesse et la précision de réponse des unités de production aux instructions de régulation de fréquence du réseau peuvent être considérablement améliorées. Dans le secteur des énergies nouvelles (éolien, photovoltaïque), le rôle du SSE est crucial. La nature aléatoire, volatile et intermittente de la production d'énergie nouvelle augmente considérablement la difficulté de l'équilibre du système après son intégration à forte proportion dans le réseau électrique. Les systèmes de stockage de l'énergie (SSE) lissent efficacement la courbe de production d'énergie et réduisent le « délestage de la production d'énergie éolienne et photovoltaïque » en suivant les plans de production d'énergie en temps réel : déchargeant pour compléter l'énergie pendant les périodes de faible production d'énergie nouvelle et chargeant pour absorber l'énergie pendant les périodes de production maximale. Cela améliore le niveau de consommation et l'efficacité d'utilisation des énergies nouvelles.
2. Côté du réseau
Le SSE côté réseau sert directement à l'exploitation sûre, stable et efficace du système électrique. Ses fonctions principales consistent à fournir des services auxiliaires d'énergie critiques tels que le délestage, le remplissage des creux, la réserve et le démarrage en noir, ainsi qu'à reporter ou remplacer des investissements coûteux dans la modernisation des installations de transport et de distribution (c'est-à-dire le SSE de substitution). Alors, qu'est-ce que le délestage et le remplissage des creux exactement ? Le « pic » représente la période de consommation maximale d'électricité, qui se produit généralement pendant les heures de travail en journée. Lorsque la courbe de charge monte dans la zone rouge du pic, les générateurs, les transformateurs et les lignes de transport d'énergie atteignent toutes leurs limites physiques. C'est comparable à la congestion routière pendant les vacances, avec des équipements électriques continuellement surchargés. À l'inverse, le « creux » représente la période de faible consommation d'électricité, généralement la nuit, où le gaspillage d'énergie se produit. En termes simples, le lissage des charges de pointe et le remplissage des creux consistent à transformer une courbe de charge fluctuante en une courbe plus plate en déchargeant pendant les périodes de pointe et en chargeant pendant les périodes de creux grâce au système de stockage d'énergie (ESS).
Graphique 2 : Courbe de charge typique en semaine à Shanghai
Graphique 3 : Courbe de charge idéale
Source des données : Site Web du gouvernement chinois, compilé par SMM
Comparé au côté production d'électricité, le modèle économique de l'ESS côté réseau est progressivement devenu plus clair, formant de multiples sources de revenus : frais de location de capacité auprès des centrales électriques d'énergie nouvelle, compensation de capacité fournie par le gouvernement, revenus provenant de la participation au marché des services auxiliaires de l'électricité (tels que le lissage des charges de pointe et la régulation de fréquence) et opportunités d'arbitrage sur le marché spot de l'électricité.
Graphique 4 : Voies fonctionnelles de l'ESS côté réseau
3. Côté utilisateur
L'ESS côté utilisateur est situé au niveau de la consommation d'électricité. Sa force motrice réside dans la réalisation de bénéfices économiques grâce aux écarts de prix de l'électricité (arbitrage périodes de pointe et de creux), complétés par des revenus supplémentaires provenant de la fourniture de services auxiliaires tels que la réponse à la demande au réseau électrique. Les utilisateurs sont très sensibles au retour sur investissement et le degré de marchandisation est élevé. La stabilité des revenus est une contrainte clé pour son développement. Il se divise principalement en deux catégories :
ESS industriels et commerciaux : Sert principalement les usines, les centres commerciaux, les parcs industriels, etc. Ses avantages incluent des scénarios d'application diversifiés (tels que l'association avec le photovoltaïque et la gestion de la demande), des taux d'utilisation élevés du système et un calcul clair de la période de récupération de l'investissement grâce aux écarts de prix de l'électricité périodes de pointe et de creux. Il s'est développé rapidement dans les régions où les écarts de prix de l'électricité périodes de pointe et de creux sont importants et où les prix de l'électricité industrielle et commerciale sont élevés, telles que le Zhejiang, le Jiangsu et le Guangdong, devenant ainsi le domaine d'application de l'ESS le plus orienté vers le marché et le plus clair sur le plan commercial. De plus, certaines industries, telles que les centres de données et les stations de base 5G, ont des exigences extrêmement élevées en matière de stabilité de l'alimentation électrique. Par conséquent, leur demande en matière de systèmes de stockage d'énergie augmentera le plus tôt.
Stockage d’énergie domestique : généralement intégré aux systèmes photovoltaïques domestiques, l’objectif est de parvenir à une « autoconsommation et stockage de l’électricité excédentaire » pour l’alimentation électrique domestique. Sa valeur réside dans la réduction des dépenses d’électricité des ménages, l’amélioration des taux d’autosuffisance énergétique et la sécurité de l’utilisation de l’électricité, tout en offrant des avantages tels que l’atténuation des fluctuations de charge pour le réseau électrique. Cependant, son développement en Chine se heurte à d’importants goulots d’étranglement : la tarification de l’électricité résidentielle repose principalement sur un tarif progressif plutôt que sur des tarifs horaires, manquant de mécanismes de tarification de l’électricité de pointe et de creux, de tarification de l’électricité de stockage et de politiques de compensation, ce qui rend difficile la réduction des coûts. Dans le même temps, l’investissement initial élevé (pour des équipements tels que les panneaux solaires, les batteries de stockage d’énergie (ESS) et les onduleurs) décourage également les ménages ordinaires d’installer de tels équipements.
Q3 : Comment le stockage d’énergie est-il mis en œuvre ?
En tant que moyen clé d’équilibrer l’offre et la demande d’électricité et d’améliorer la résilience du réseau électrique, les technologies de stockage d’énergie se sont développées sous diverses formes. Le stockage par pompage-turbinage est actuellement la source de régulation électrique verte, basse carbone, propre et flexible la plus mature, la plus économique et la plus adaptée au développement à grande échelle pour les réseaux électriques. Il utilise l’électricité excédentaire pour pomper l’eau vers le haut et génère de l’électricité en libérant l’eau en cas de pénurie d’électricité. La technologie est mature mais fortement limitée par les conditions géographiques.
Avec le raccordement à grande échelle des énergies renouvelables au réseau et la forte augmentation de la demande de flexibilité du système électrique, le stockage d’énergie de nouveau type, représenté par le stockage d’énergie électrochimique, a connu une croissance explosive. Parmi eux, le stockage d’énergie par batteries lithium-ion est devenu le pilier absolu du secteur actuel du stockage d’énergie de nouveau type en raison de ses avantages de densité énergétique élevée, de vitesse de réponse rapide et de déploiement flexible.
L’élément de batterie est la plus petite unité d’énergie dans un système de stockage d’énergie lithium-ion, et ses performances déterminent directement l’efficacité, la durée de vie et la sécurité de l’ensemble du système. Actuellement, le système de matériaux dominant utilisé est le phosphate de fer lithium (LFP), qui répond parfaitement aux exigences strictes de sécurité et d’économie dans les scénarios de stockage d’énergie en raison de sa stabilité thermique élevée, de sa longue durée de vie et de son coût relativement faible.
Selon les données d'évaluation de SMM, les livraisons mondiales de cellules de batteries ESS ont atteint 334 GWh en 2024, dont 317 GWh pour les cellules de batteries ESS LFP. En 2025, la demande mondiale en matière de stockage d'énergie continue d'augmenter. Du côté de l'offre, compte tenu des facteurs de sécurité et technologiques, la production et les ventes mondiales de cellules de batteries ESS sont toujours dominées par la Chine. Actuellement, les principaux acteurs du marché comprennent des entreprises telles que CATL, EVE, Hithium, BYD, REPT BATTERO et Gotion High-tech.
Les cellules de batteries de grande capacité sont devenues le moteur principal des mises à niveau de l'industrie. En 2024, le déploiement à grande échelle de cellules de batteries de 300 Ah+ a marqué une accélération de l'itération technologique. Parmi elles, la cellule de batterie de 314 Ah, avec ses avantages clés d'une augmentation de 12 % de la capacité (par rapport à 280 Ah) et d'une percée de la densité énergétique d'un seul coffret dépassant 5 MWh, a réussi à simplifier le processus d'intégration et à réduire les coûts d'équipement et de main-d'œuvre, améliorant ainsi considérablement l'efficacité économique des terminaux de stockage d'énergie. Au premier trimestre de 2025, le taux de pénétration mondial des cellules de batterie de 314 Ah a dépassé 65 %, remplaçant complètement les cellules de 280 Ah en tant que courant dominant absolu sur le marché.
La concurrence pour les cellules de batteries de plus grande capacité s'est intensifiée, formant un schéma parallèle de trois voies technologiques :
Le camp des 392 Ah, représenté par CALB (anciennement connu sous le nom de China Aviation Lithium Battery) et REPT BATTERO, est compatible avec les lignes de production existantes pour atteindre une production de masse rapide, s'adapter aux systèmes de 6,25 MWh et concilier économie et compatibilité ;
Le camp des 500+ Ah est dirigé par CATL, avec sa cellule de batterie de 587 Ah présentant une densité énergétique de 435 Wh/L, une durée de vie de 25 ans et une amélioration de 20 % de la stabilité thermique. Il réduit les coûts du système de 15 % en réduisant de 40 % le nombre de pièces ;
Le camp des 600+ Ah est illustré par la cellule de batterie stratifiée de 684 Ah de Sungrow (intégration de système), associée à une technologie innovante de gestion thermique pour répondre aux défis de sécurité posés par la haute densité énergétique.
Bien que l'augmentation de la capacité des cellules de batteries réduise la complexité des connexions et les coûts fonciers, elle met également en évidence des problèmes tels que des difficultés de dissipation thermique, des taux de défauts de fabrication amplifiés et des problèmes de compatibilité des systèmes. Les entreprises de premier plan dépassent les goulots d'étranglement de sécurité grâce à des innovations en matière de matériaux et de structures. À l'avenir, l'axe de la concurrence se déplacera d'un paramètre unique de capacité vers la valeur du cycle de vie complet : la sécurité est devenue un consensus fondamental, avec des électrolytes solides, une surveillance intelligente et des conceptions de protection contre les incendies formant un système de protection à plusieurs niveaux ; l'économie exige d'équilibrer les augmentations de capacité avec le coût moyen pondéré du stockage (LCOS). Les technologies à faible dépendance aux ressources, telles que les batteries sodium-ion et le LMFP (lithium manganèse fer phosphate), accélèrent leur industrialisation pour répondre à la demande de stockage d'énergie de longue durée (LDES).
Département de recherche sur l'industrie des nouvelles énergies 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
