P1: O que é um sistema de armazenamento de energia (ESS)? Por que é necessário um ESS?
A essência do ESS reside em resolver o descompasso entre a oferta e a demanda de eletricidade ao longo do tempo, armazenando eletricidade quando há excedente e liberando-a quando há escassez. Como é difícil armazenar eletricidade diretamente em grande escala, a tecnologia ESS armazena eletricidade convertendo-a em outras formas de energia (como energia química, energia potencial, momento, etc.) e a converte eficientemente de volta em eletricidade para liberação quando necessário. Este processo de "carregamento-descarregamento" proporciona flexibilidade crucial ao sistema elétrico. Este sistema é composto por quatro componentes centrais que, em conjunto, apoiam a regulação flexível do sistema elétrico:
1. Célula de bateria de armazenamento de energia: O "tesouro" da energia
Como o armazém central do ESS, o pacote de baterias determina a escala e a eficiência do armazenamento de energia. Atualmente, as baterias LFP dominam o mercado devido à sua alta segurança e longa vida útil. Em comparação com as baterias de lítio, as baterias de íons de sódio apresentam desempenho superior em termos de resistência a altas e baixas temperaturas e vida útil, mas sua densidade de energia é menor do que a das baterias de lítio. Atualmente, as baterias de íons de sódio estão em estágios iniciais de desenvolvimento.
2. Sistema de Conversão de Potência (PCS): O "intérprete" da corrente
O PCS permite a conversão em tempo real entre corrente alternada (CA) (rede elétrica) e corrente contínua (CC) (bateria). Atualmente, as principais especificações aplicáveis para PCS no mercado são de cerca de 5 MWh. A nova geração de conversores formadores de rede possui a capacidade de "construção ativa da rede", que pode substituir a energia térmica tradicional para estabilizar a frequência da rede, servindo como a "âncora" do sistema elétrico.
3. Sistema de Gerenciamento de Bateria (BMS): O "gerente de saúde" das baterias
Ele monitora o status de tensão e temperatura de dezenas de milhares de células de bateria 24 horas por dia, 7 dias por semana, e previne falhas através de algoritmos de IA. Quando uma célula de bateria "superaquece" (experimenta temperatura anormal), o BMS isola imediatamente o risco para evitar uma reação em cadeia — semelhante a instalar um sistema inteligente de proteção contra incêndio para um banco de energia.
4. Sistema de Gestão de Energia (EMS): O “cérebro” do Sistema de Armazenamento de Energia (ESS)
Ele decide automaticamente quando armazenar e descarregar eletricidade com base nas flutuações dos preços da eletricidade no mercado de energia.
Gráfico 1: Cadeia industrial do ESS
P2: Qual é a importância do ESS?
O lado da demanda do ESS compreende principalmente três aspectos: o lado da geração de energia, o lado da rede e o lado do usuário.
1. Lado da geração de energia
Atualmente, o ESS no lado da geração de energia é usado principalmente para melhorar a capacidade de resposta de regulação de frequência das usinas térmicas e a eficiência de utilização da geração de energia renovável. No setor tradicional de energia térmica, o ESS (em especial, as baterias de potência) é usado como uma ferramenta fundamental para a regulação de frequência auxiliar. Ao instalar o ESS em regiões dominadas por energia a carvão, como Shanxi e Mongólia Interior, onde a flexibilidade do fornecimento de energia é insuficiente, a velocidade e a precisão de resposta das unidades geradoras às instruções de regulação de frequência da rede podem ser significativamente melhoradas. No setor de energia renovável (eólica, fotovoltaica), o papel do ESS é crucial. A aleatoriedade, a volatilidade e a intermitência inerentes à geração de energia renovável aumentam significativamente a dificuldade de equilibrar o sistema após sua integração em alta proporção à rede elétrica. Os sistemas de armazenamento de energia (ESS) suavizam eficazmente a curva de saída de geração de energia e reduzem o “desperdício de geração de energia eólica e fotovoltaica” ao rastrear os planos de geração de energia em tempo real: descarregando para complementar a energia durante os períodos de baixa produção de energia renovável e carregando para absorver energia durante os períodos de pico de produção. Isso aumenta o nível de consumo e a eficiência de utilização da energia renovável.
2. Lado da rede
O ESS no lado da rede serve diretamente à operação segura, estável e eficiente do sistema elétrico. Suas funções centrais incluem o fornecimento de serviços auxiliares de energia críticos, como o nivelamento de cargas, o preenchimento de vales, a reserva e o arranque em emergência, bem como o adiamento ou a substituição de investimentos caros em atualizações de instalações de transmissão e distribuição (ou seja, ESS de substituição). Então, o que é exatamente o nivelamento de cargas e o preenchimento de vales? O “pico” representa o período de pico de consumo de energia, que normalmente ocorre durante o horário comercial diurno. Quando a curva de carga sobe para a zona de pico vermelho, geradores, transformadores e linhas de transmissão de energia se aproximam de seus limites físicos. Isso é semelhante ao congestionamento rodoviário durante os feriados, com equipamentos elétricos continuamente sobrecarregados. Por outro lado, o "vale" representa o período de baixo consumo de energia, tipicamente à noite, quando ocorre desperdício de energia. Em termos simples, o nivelamento de picos e o preenchimento de vales ajustam uma curva de carga flutuante para uma mais plana, através da descarga durante os períodos de pico e da carga durante os períodos de vale por meio do Sistema de Armazenamento de Energia (ESS).
Gráfico 2: Curva de Carga Típica em Dias Úteis em Xangai
Gráfico 3: Curva de Carga Ideal
Fonte de Dados: Site do Governo Chinês, Compilado pela SMM
Em comparação com o lado da geração de energia, o modelo de negócios para o ESS do lado da rede tem se tornado gradualmente mais claro, formando várias fontes de receita: taxas de aluguel de capacidade de usinas de energia renováveis, compensação de capacidade fornecida pelo governo, receita proveniente da participação no mercado de serviços auxiliares de energia (como nivelamento de picos e regulação de frequência) e oportunidades de arbitragem no mercado spot de energia.
Gráfico 4: Caminhos Funcionais do ESS do Lado da Rede
3. Lado do Usuário
O ESS do lado do usuário está localizado no terminal de consumo de energia. Sua principal força motriz reside na obtenção de benefícios econômicos através das diferenças de preços de energia (arbitragem de pico-vale), complementada por receitas adicionais provenientes da prestação de serviços auxiliares, como a resposta à demanda para a rede elétrica. Os usuários são altamente sensíveis ao retorno do investimento, e o grau de mercantilização é elevado. A estabilidade da receita é uma restrição fundamental ao seu desenvolvimento. É dividido principalmente em duas categorias:
ESS industrial e comercial: Atende principalmente a fábricas, shoppings, parques industriais, etc. Suas vantagens incluem cenários de aplicação diversos (como o emparelhamento com energia fotovoltaica e gerenciamento de demanda), altas taxas de utilização do sistema e um cálculo claro do período de retorno do investimento através das diferenças de preços de energia de pico-vale. Desenvolveu-se rapidamente em regiões com grandes diferenças de preços de energia de pico-vale e altos preços de energia industrial e comercial, como Zhejiang, Jiangsu e Guangdong, tornando-se a área de aplicação do ESS mais orientada para o mercado e comercialmente clara. Além disso, algumas indústrias, como centros de dados e estações base 5G, têm requisitos extremamente elevados para a estabilidade da energia elétrica. Consequentemente, sua demanda por sistemas de armazenamento de energia crescerá mais cedo.
Armazenamento de Energia Residencial: Normalmente integrado a sistemas fotovoltaicos residenciais, o objetivo é alcançar o “autoconsumo e armazenamento de excesso de energia elétrica” para a energia residencial. O seu valor reside na redução das despesas com a energia elétrica residencial, na melhoria das taxas de auto-suficiência energética e no aumento da segurança do uso de energia, ao mesmo tempo em que também proporciona benefícios como a suavização das flutuações de carga para a rede elétrica. No entanto, o seu desenvolvimento na China enfrenta importantes gargalos: a tarifação da energia elétrica residencial adota principalmente uma tarifa escalonada em vez de tarifas horárias, carecendo de mecanismos de apoio à tarifação de energia elétrica em horários de pico e de vazio, à tarifação de energia elétrica de armazenamento e a políticas de compensação, o que dificulta a redução dos custos. Ao mesmo tempo, o elevado investimento inicial (em equipamentos como painéis solares, baterias de sistemas de armazenamento de energia (ESS) e inversores) também suprime a vontade de instalação das famílias comuns.
P3: Como é implementado o armazenamento de energia?
Como meio fundamental para equilibrar a oferta e a procura de energia e melhorar a resiliência da rede elétrica, as tecnologias de armazenamento de energia desenvolveram-se em várias formas. O armazenamento hidroelétrico por bombagem é atualmente a forma mais madura, economicamente mais ótima e mais adequada para o desenvolvimento em grande escala entre as fontes de regulação de energia verde, de baixo carbono, limpa e flexível para os sistemas de energia elétrica. Utiliza energia elétrica em excesso para bombear água para cima e gera energia elétrica através da liberação de água durante os períodos de escassez de energia. A tecnologia é madura, mas é significativamente limitada pelas condições geográficas.
Com a conexão em grande escala à rede de energia renovável e o aumento da procura por flexibilidade no sistema de energia elétrica, o novo tipo de armazenamento de energia, representado pelo armazenamento de energia eletroquímica, experimentou um crescimento explosivo. Entre eles, o armazenamento de energia em baterias de íons de lítio tornou-se o principal pilar no atual setor de novo tipo de armazenamento de energia, devido às suas vantagens de alta densidade de energia, rápida velocidade de resposta e implantação flexível.
A célula de bateria é a menor unidade de energia num sistema de armazenamento de energia de íons de lítio, e o seu desempenho determina diretamente a eficiência, a vida útil e a segurança de todo o sistema. Atualmente, o sistema de material predominante utilizado é o fosfato de lítio ferroso (LFP), que cumpre perfeitamente os rigorosos requisitos de segurança e economia em cenários de armazenamento de energia, devido à sua elevada estabilidade térmica, longa vida útil do ciclo e custo relativamente baixo.
De acordo com os dados de avaliação da SMM, as remessas globais de células de bateria ESS atingiram 334 GWh em 2024, com as remessas de células de bateria ESS LFP atingindo 317 GWh. Em 2025, a demanda global por armazenamento de energia continua a crescer. Do lado da oferta, considerando fatores de segurança e tecnológicos, a produção e as vendas globais de células de bateria ESS ainda são dominadas pela China. Atualmente, os principais participantes do mercado incluem empresas como CATL, EVE, Hithium, BYD, REPT BATTERO e Gotion High-tech.
As células de bateria de grande capacidade tornaram-se o motor central que impulsiona as atualizações do setor. Em 2024, a implantação em grande escala de células de bateria de 300Ah+ marcou uma aceleração na iteração tecnológica. Entre elas, a célula de bateria de 314Ah, com suas principais vantagens de aumento de 12% na capacidade (em comparação com a de 280Ah) e um avanço na densidade de energia por gabinete único superior a 5 MWh, simplificou com sucesso o processo de integração e reduziu os custos de equipamentos e mão de obra, melhorando significativamente a eficiência econômica dos terminais de armazenamento de energia. Até o primeiro trimestre de 2025, a taxa de penetração global das células de bateria de 314Ah havia ultrapassado 65%, substituindo completamente a de 280Ah como a principal corrente absoluta no mercado.
A concorrência por células de bateria de maior capacidade intensificou-se, formando um padrão paralelo de três caminhos tecnológicos:
O campo de 392Ah, representado pela CALB (anteriormente conhecida como China Aviation Lithium Battery) e pela REPT Battero, é compatível com as linhas de produção existentes para alcançar a produção em massa rápida, adaptando-se a sistemas de 6,25 MWh e equilibrando economia e compatibilidade;
O campo de 500+Ah é liderado pela CATL, com sua célula de bateria de 587Ah apresentando uma densidade de energia de 435 Wh/L, uma vida útil de 25 anos e uma melhoria de 20% na estabilidade térmica. Reduz os custos do sistema em 15% ao cortar 40% das peças;
O campo de 600+Ah é exemplificado pela célula de bateria laminada de 684Ah da Sungrow (integração de sistemas), combinada com tecnologia inovadora de gerenciamento térmico para enfrentar os desafios de segurança apresentados pela alta densidade de energia.
Embora o aumento da capacidade das células de bateria reduza a complexidade das conexões e os custos de terra, também destaca questões como dificuldades de dissipação de calor, taxas de defeitos de fabricação ampliadas e problemas de compatibilidade do sistema. As empresas de primeiro nível estão superando os gargalos de segurança por meio de inovações em materiais e estruturas. O futuro foco da concorrência mudará de um único parâmetro de capacidade para o valor do ciclo de vida completo: a segurança tornou-se um consenso fundamental, com eletrólitos sólidos, monitoramento inteligente e projetos de proteção contra incêndio formando um sistema de proteção multinível; a economia exige o equilíbrio entre o aumento da capacidade e o custo nivelado de armazenamento (LCOS). Tecnologias com baixa dependência de recursos, como baterias de íons de sódio e LMFP (fosfato de lítio, manganês e ferro), estão acelerando a industrialização para apoiar a demanda de armazenamento de energia de longa duração (LDES).
Departamento de Pesquisa da Indústria de Nova Energia da 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
