长时储能技术支撑新型电力系统分析报告

1、2019 Kehua Hengsheng Co., Ltd.长时储能技术支撑新型电力系统探析2022.9.714:10-14:30目录CONTENTS010203双碳目标下储能发展趋势及面临的挑战科华S3液冷储能系统 科华简介及储能应用双碳目标下储能发展趋势及 面临的挑战中国提出双碳目标2015年12月，缔约方通过巴黎协定，并明确了本世纪 末将全球温升控制在不超过工业化前2度的目标，并将1.5 度温控目标确立为应对气候变化的长期努力方向。2020年9月，在第75届联合国大会一般性辩论上，中国向全 世界承诺将采取更加有力的政策和措施，CO2排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现

2、碳中和。2020年9月22日，国家主席在75届联大一般性辩论上通过视频发表重要讲话，宣布 中国国家自主贡献一系列新举措。力争2030年前二氧化碳排放达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。12月12日，国家主席在气候雄心峰会上通过视频发表重要讲话，宣布到2030年， 中国单位国内生产总值二氧化碳排放将比2005年下降65%以上，非化石能源占一次能源消 费比重将达到25%左右，森林蓄积量将比2005年增加60亿立方米，风电、太阳能发电总装 机容量将达到12亿千瓦以上。双碳目标实现路径能源供给侧能源消费侧煤电为主转为风光 清洁能源发电为主电能替代能源转型实现路径汽车电动化能源消费革命化石能源替代

3、低碳化对电网造成很大冲击！可控能源转型 为波动能源超级快充的短 时大功率冲击截止2019年底国内电力装机及发电量10.4亿KW2亿KW2亿KW装机占比大，发电量占比小！2021中国各类装机及发电量根据国家统计局、国家能源局、中电联等机构的公开数据，整理2021年中国各类电源装机及发电量统计表如下：风+光：26.7%风+光：11.68%24亿KW装机占比大，发电量占比小！可用小时数低+波动性碳达峰及碳中和下的新能源装机预测：中国2060年前碳中和研究报告2030中国清洁能源装机占比将占67.5%，全国48%的电力都将由太阳能、风能提供。2060年，中国煤电装机将全部退出；工业领域将以电能主导，辅

4、以氢能；电动汽车的保有量将达到3.9亿，实现超96%的电源装机和发电量由清洁能源承担。24%48%78%这么高比例风光会带来哪些挑战？双碳目标下新型电力系统挑战：发、用波动加剧间歇性 随机性波动性 难预测性风光发电特性北京目前机动车保有量600万辆，假如一半改为电动 车为300万辆，按每部车快充功率100KW，若是十分 之一的车（30万辆）同时充电则需要电网功率3000万KW，单纯电动车充电功率就等于北京目前最大负了。北京2021.1日最大负荷双 高 特 点高渗透比高比例电 力电子大量电力电子变换装置转动惯量不足解 决 之 道发输用双碳目标下新型电力系统挑战新能源体量占比大， 随机性波动加剧！

5、抽蓄等传统灵活调 节资源紧张！电力系统安全问题 突出！中国新能源资源与 负荷中心分布不均 问题特高压输电大力发展抽蓄、电化学储能技术调度技术、微网技术光伏鸭型曲线与负电价山东2022实时电价风光能源出力波动特性风电日出力特性图光伏日出力特性图日负荷曲线图秒级短周期波动日内中周期波动季节性长周期波动抽蓄、电储能氢能？光伏大比例装机，无储能 的话，中午弃光，晚上负 荷高峰缺电！美国德州2021年2月极寒天气大面积停电事故，2020年底湖南、浙江拉 闸限电虚拟同步机技术，增加电力电子装置旋转惯量！波 动近期部分新能源储能项目配置日期储能项目名称光伏/风电容量储能配置容量功率占比时长H2021.12三

6、峡乌兰察布风光储2000MW550MW2H27.50%22月7日华能内蒙三个风电储能项目800MW240MW/480MWh30%28月15日国家电投札达光伏储能项目20MW4MW/20MWh20%58月15日国家电投八宿邦达二期光伏储能项目20MW4MW/20MWh20%58月19日国家电投新疆光伏储能项目子包130MW/90MWH38月29日三峡西藏昌都市光储30MW7.5MW30MWH25%48月22日国家能源集团国华新疆风电储能项目200MW50MW/200MWh25%4新能源储能发展趋势：长时储能发电用电储能波动波动功率占比：5%10%20%储能时长：1h2h3h10MW百MW大功率长

7、时储能需求趋势！安全收益（寿命）MW:MWh=1:31000V系统630kW3h=1890kWh120Ah3.2V1P224S=716.8V120Ah=86kWh需要簇数量：1890/86=22簇280Ah3.2V1P224S=716.8V280Ah=200kWh需要簇数量：1890/200=9.5簇1500V系统1.5MW3h=4.5MWh120Ah3.2V1P420S=1344V120Ah=161.28kWh需要簇数量4500/161.28=28簇280Ah3.2V1P420S=1344V120Ah=376.32kWh需要簇数量4500/376.32=12簇5000个电芯大功率长时储能面临

8、的挑战11760个电芯15MW?150MW?挑战1：安全安全设计问题保护与失效对策电芯串并？辅助供电设计？通信设计？防消一次器件开断能力消防隔离：电芯-pack-簇-集装箱之间。安装施工接头锁紧？电池外壳破损？爬电距离？材料问题 电池！电芯质量BMS故障一次保护回路失效失效失去保护失效产生事故运维问题例行检查制度事故应对流程及日参演练核心数据采集储存分析使用问题挑战2：收益（寿命）收益（寿命）电芯出厂寿命木桶效应放电深度充放电倍率运行温度先天：一致性有限度！后天：纠正/加剧材料体系生产管控库存温度及时间 高低个体差异。簇1 BMS我充满了 簇n BMS停止充电！停止放电！ 我放完了大功率长时储

9、能电池组问题木桶效应导致可用容量 非正常下降！安全问题： 直流侧短路保护 绝缘检测 高穿问题 电芯数量巨大， 失效概率上升科华S3液冷储能系统长时间储能解决方案-科华S3液冷储能系统S液 冷Saf安e全tySimple精简S智m能art3.45MW/6.88MWH-5.175MW10.32MWH系统3.45MW35KV1.725M W1.725M WDCDC1DCDC10簇1簇101.725MW/3.44MWH1.725MW/3.44MWH20柜120柜220柜3科华S液冷储能系统液冷电池模块电池PACK一簇一充放簇级控制器辅助供电系统配电箱20尺预制化集装箱预制化集装箱液冷机组制冷系统外置消

10、防主机消防系统标准20尺3.44MWhS液冷储能系统制冷剂 循环冷却液 循环返回液冷机组出水口进水口50%乙二醇水溶液R410A液冷系统原理科华S3液冷储能系统特点安全3簇级DCDC控制， 降低短路电流风险簇级绝缘监测及 隔离PCAK级开始的 三级消防设计PCAK：消防、MSD开关、防爆阀、集装箱：防爆设计、气体消防+水消防、联动设计、布线传统多簇并联绝 缘检测难题！科华S3液冷储能系统特点精简320英尺标准柜模块化设计内置DCDC/模 块化PCS方便运输（高、重？）柜内无现场安装工作灵活拼接方便运输（高、重？）柜内无现场安装工作灵活拼接新旧电池混用高效省地提升系统可用性责任清晰科华S3液冷储

11、能系统特点智能3BMS/DCDC/PCS/液冷/消防/EMS 多级联动深度电力电子化海量温度数据云 图显示及管理簇间均衡簇间绝缘定位簇级隔离科华三级消防全氟己酮123效果成本环保可靠性寿命液冷优势提升集装箱能量密度，减少项目占地：20英尺柜从风 冷1.5MWH提升到液冷3.44MWH降低电芯温差，提升电池寿命：集装箱内从8-10降 低到5内安全：电池PACK IP66防护等级，大大降低火灾扩散 风险降低辅源功耗，提升系统效率省钱温差小占地小功耗小安全好科华系统优势一簇一充放控制，减少大型储能系统的木桶效应集中式大功率PCS并网，台数少，电网调度方便，响应更快集中式大功率PCS具有更强的黑启动能

12、力，适合需要黑启动/ 离网运行应用场景PCS采用户外1+X设计，扩容/维护方便多级消防保障体系科华在数据中心多年的液冷应用经验积累科华公司简介及储能 应用科华发展历程2010年深圳A股上市（002335）2015年自主研发核级UPS 填补国内技术空白2018年中国储能用户侧 市场占有率第一1988年科华数据前身 在漳州创立1996年获评“国家重点 高新技术企业”01020304050607082020年深耕“新基建” 聚焦数据中心 拓展数字转型09102014年2016年2019年2021年获评“国家认定企业布局建设北上广数中标国内首个电厂双碳目标下，三大技术中心”据中心及全国云服自投火电储能

13、调频业务加速绿色发展，务网点项目成立科华数能集团。科华核心业务数字化和场景化的智慧电能综合管理智慧电能高可靠电源保障电气保护及节能一体化 系统集成服务与智慧能源新能源储能、微网 光伏、充电桩电站建设、综合能源数据中心数据中心基础设施 I D C 运营、增值服务 I D C 全生命周期管理储能业务市场领先地位优势CNESA发布储能产业研究白皮书2022 科华数能入围5项榜单！中国储能 PCS 提供商 2021 年度国内新增投运 装机量排行榜Top2中国储能 PCS 提供商 2021 年度全球市场储能PCS出货量TOP2中国储能系统集成商 2021 年度国内新增投运 装机量排行榜Top3中国储能系

14、统集成商 2021 年度国内市场储能 系统出货量排行榜Top5中国储能系统集成商 2021 年度海外市场储能 系统出货量排行榜Top10企业1企业2企业3企业4企业5企业6企业7企业8企业92021 年中国储能PCS国内新增投运装机量排行榜2021 年中国储能 PCS 提供商 全球市场储能 PCS 出货量排行榜企业1企业2企业3企业4企业5企业6企业7企业8企业9数据：CNESA储能产业研究白皮书2022 光伏产品 家族图谱SPI225/250K-B-HSPI320/350K-B-HSPI3125K-B-HUD/TSPI45009000K-B-HUD/TSPI3040K-BSPI5060K-B

15、SPI100125K-BSPI136150K-BHV大型地 面电站工商业 分布式户用 光储光伏 配件SPI30006000-B2SPI817K-BSPI1725K-BSPB16/20/24C1-M-D子阵控制器KM-ACU4G/GPRS/WIFI棒WiseSolarAPP/云平台WiseEnergy智能箱变SPI700010000-B储能产品 家族图谱BCS630K-BBCS1725K-B-H BCS1725K-B-HUDBCS2500K-B/TBCS3450K-B-HUD/TBCS6900K-B-HUD/TEMS：KM-EMS10(工控机）/ KM-EMS20(服务器）并离网切换柜：BTS2

16、00-1000K-K/SDC/DC：SPT200/250K-L/H储能电池集装箱系统2-4MWh（风冷）大型储 能电站工商业储能 用户侧储能其它配 套设备储能电 池集成BCS100K-A BCS250K-A BCS500K-ABCS100K-A-UD/Li BCS100/125K-B-HM BCS100K-B-UD/LiBCS1750K-B-HG SPH系列储能电池集装箱系统3.44MWh（液冷）储能解决方案 主要应用场景01共享储能方案发电侧共享用户侧分布式共享02发电侧储能方案新能源风储、光储应用火电AGC调频应用03电网侧储能方案大型电网储能电站分布式多站融合储能电站配电台区储能方案04

17、用户侧储能方案工商业储能方案分布式光储方案05微电网方案光储柴系统微网燃气机组+储能系统06家用光储方案户用光储充一体机湖南 郴州鲤鱼江12MW/6MWh 湖南电网10MW/20MWh金富力工商业4MW/11.28MWh河南 中广核封丘风储3MW/6MWh 中广核新野风储4MW/8MWh 驻马店风储4MW/8MWh河南电网21MW/21MWh 中广核沈丘风储3MW/6.216MWh河北张家口2.5MW/2.5MWh金力工商业7MW/20.832MWh西藏 岗巴40MW/200MWh 日喀则5MW/40MWh 西藏电网1MW/2MWh上海申能外三电厂10MW/10MWh安徽灵璧10MW/10MW

18、h 涡阳10MW/10MWh皖能 103MW/206MWh广东阳西电厂26MW/13MWh 深圳南山热电9MW/9MWh 广州电网17.5MW/35MWh南产投用户侧13.35MW/27MWh 惠州用户侧4.6MW/25.3MWh广东怀集5MW/10MWh台湾台塑集团3MW/6MWh工商业储能5MW/10MWh 台电：30MW/30MWh全球2.6GW/3.8GWh储能装机量内蒙储能乌兰察布30MW/30MWh神源围场光储45MW/90MWh乌兰察布兴和县150MW/300MWh 阿拉善2MW/3.5MWh天津滨海新区10MW/10MWh山东临清7MW/14MWh、日照3MW/6MWh 滕州5MW/10Mwh、聊城10MW/11MWh 滨州6MW/12MWh、新泰5MW/10MWh 德州3MW/6MWh、枣庄5MW/10MWh齐河3MW/6MWh、华润财金30MW60MWh江苏电网侧盐城22.6MW/48MWh 电网侧江北30MW/60MWh 工商业泰州10MW/54MWh新疆 国网综能巴楚15MW30MWh 兵团三师光储80MW160MWh 粤水电巴楚22.5MW45MWh华能新疆第一批60MW/125MWh甘肃网域型项目8MW/24MWh 大唐甘