2022年中国储能行业研究报告 -实现“双碳”目标的必由之路

2年中国储能行业研究报告2年中国储能行业研究报告 名词解释(1/3)压 名词解释(2/3)。无 名词解释(3/3)令能量管理系统(EMS)：能量管理系统包括数据采集和监控系统(SCADA系统)，自动发电控制(AGC)和经济调度控制(EDC)，电力系统状态估计(State和 氢储能氢储能物理储能电化学储能池储能形式储储能技术电磁储能 UPS电能质量电网支持负载转移大功率管理电池( Zn-ClZn-AirZn-Br；钒液流VRB)、多硫化物液流电池PSB)、新化学电池 钠硫电池(NaS) 先进铅酸电池铅酸UPS电能质量电网支持负载转移大功率管理电池( Zn-ClZn-AirZn-Br；钒液流VRB)、多硫化物液流电池PSB)、新化学电池 钠硫电池(NaS) 先进铅酸电池铅酸镍氢电池率飞轮率超级电容器KWKWKWMW10MW100MW1GW钠小时分钟秒 超导储能燃料电池 多硫溴流电池 铅酸电池钒液流电池 能量密度(Wh/L) 中国储能行业技术路径——物理储能：抽水蓄能(1/2)蓄在电机运行过程中增加常规的水电机组辅助运行，使电站既能调节电网，又能通过径流发电。专门为电网的调节而建立，主要作用是按计划进行发电，同时为了保证电网系统的稳定运行，还会针对电网的峰值以及低谷情况进行针对性的调节，最重要的任务就是调整电网的峰值负荷和调频2021年底全国抽蓄电站累计装机规模36GW2021年底全国抽蓄电站累计装机规模36GW,中长期发展规划模6200万千瓦以上;到2030年，年和2000年建成投产，总装机容量240抽水蓄能电站装机180万千瓦，于2000 中国储能行业技术路径——物理储能：抽水蓄能(2/2)%下池(水库)上池(水库)装机容量(MW)水库蓄能(MWh)丰宁抽水蓄能电站3,60040,000巴斯县抽水蓄能站美国3,00324,000惠州抽水蓄能电站2,448/广州抽水蓄能电站2,400/奥多々良木発窟所1,93215,546拉丁顿抽水蓄能电站美国2,12219,548天荒坪抽水蓄能电站1,83610,460 中国储能行业技术路径——物理储能：压缩空气储能(1/2)地点项目规模参与单位 中国储能行业技术路径——物理储能：压缩空气储能(2/2)离电动机/发电机 燃料泵87651全机械设备使用寿命长达30-50年12823737646455储能式电动汽车充电桩 储能式电动汽车充电桩 (机械能)) (机械能)保护轴承(电能)UPS市场轨道交通市场电网调频市场电网调频市场 电容量/容量1,200~3,350mAh充放电时间数秒至数分钟半小时至数小时充放电循环寿命/次数数千小时功率密度(W/kg)1,000~2,0001,000~10,000能量密度(Wh/kg)<0.1工作温度范围集集电板(currentcollector)电解质(electrotyte) (activatedcarbonelectrode)隔板(separator)A充电前B充电后 功率变换器旁路开关 功率变换器旁路开关电流引线杜瓦超导磁体冷却系统主监控系统磁体保护变压器超导材料价格昂贵；由于直接将电能储存在磁场中，并无能量形式转换，能量的充放电非常快维持低温制冷运行需要大量能量;超导储能(几毫秒至几十毫秒)，功率密度很高;极快的响应速度，可改善配电网的电能质量能量密度低(只能维持秒级);虽然已有商业性的低温和高温超导储能产品可用，但因价格昂贵和维护复杂，在电网中应用很少大多是试验性的 15年0年0年5年◎科研计划实施◎技术验证示范◎示范项目开展◎应用模式探索◎国际市场拓展◎应用价值明晰◎政策支持力度加大◎装机规模快速增加◎多领域融合渗透◎商业模式逐步建立◎储能项目广泛应用◎技术水平快速提升◎标准体系完善◎形成完整产业体系 电池总负电池总正BMS外部CAN1H电池模组BMS外部CAN1L控制信号BMS外部CAN2I电池电流电池电压状控状控BMSANHBMS外部CAN2H电池总负电池总正BMS外部CAN1H电池模组BMS外部CAN1L控制信号BMS外部CAN2I电池电流电池电压状控状控BMSANHBMS外部CAN2H能量管理系统……维修开关 (Pack)管理系统 (BMS)储能逆变器 (PCS)控制系统 (EMS)EMS包含了数据采集、网络监控、能量调度和网络数据分析四大类。储能电池系统储能电池系统储储能变流器电电池管理系统其他软硬件系统 锂电池铅酸电池液流电池钠硫电池0000料资源丰富(锌、 中国储能行业技术路径——电化学储能：锂电池(1/2)锂电池负极材料FPA和锂电池负极材料容还在不断研发突破中。常见锂电池正极材料LCO)O磷酸铁锂(LFP)A (次)00001,500-2,0001,500-2,000 (mAh/g)其他非碳负极材料 中国储能行业技术路径——电化学储能：锂电池(2/2)剂剂 硬弹性薄膜冷、热拉伸形成纳米微孔膜提高隔膜的耐高温、耐热收缩性能和穿刺强度，好的浸润和吸液保液的能力，提高电池寿命提高耐高温性能和安全性，对液体电解质吸收性好，延长剂剂 硬弹性薄膜冷、热拉伸形成纳米微孔膜提高隔膜的耐高温、耐热收缩性能和穿刺强度，好的浸润和吸液保液的能力，提高电池寿命提高耐高温性能和安全性，对液体电解质吸收性好，延长电池循环寿命，增加大倍率放电性能β晶在热和应力作用下转化为α晶，吸收冲击能在材料内部产生孔洞成孔剂与聚烯烃树脂混合的熔融材料塑化后拉伸，将成孔剂萃取出来，形成微孔膜材料厚度均匀，拉伸强度高，抗穿刺性强，透气性好，化学稳定性好，安全性好 (相较异步拉伸)同步拉伸厚度均匀性进一步提升，透明度高，光学性能好缺点：车速慢，拉伸比例固定，可调性差环境友好，设备简单，投资小，周期短，成本低，能耗低，生产难度小锂锂电池隔膜 优秀的耐热性和防火阻燃性，良好的浸润和吸液保液的能力，延长电池的循环寿命，提高隔膜的抗氧化性，实现高电位化，提高能量密度 负极 电子流方向 流 方 负极 电子流方向 流 方 e-e-Pb2H2O流放电时的化学反应放电时的化学反应负极侧PbSOPb+H2SO4正极侧充电时的化学反应负极侧正极侧SOPbO 锂离子电池(磷酸铁锂/石墨体系)质量能量密度体积能量密度L单位能量原料成本循环寿命300-500次3000次以上平均工作电压2.0V3.2V-20oC容量保持率小于60%小于70%安全性优优环保特性差优 在泵泵泵钠硫电池的工作原理充电负极固体电解质正极钠β氧化铝陶瓷硫磺NaNaSNa2Sxe- -e交-e℃上 侧、电网侧和用户侧家庭工商业教育、医疗和军事等●缓解电网阻塞●延缓输配电扩容升级●电力自发自用●峰谷价差套利●容量电费管理●提升供电可靠性家庭工商业教育、医疗和军事等●缓解电网阻塞●延缓输配电扩容升级●电力自发自用●峰谷价差套利●容量电费管理●提升供电可靠性A 发电侧输配电侧用电侧●电力调峰●辅助动态运行●系统调频●可再生能源并网5kV/0.4kVBESS输电线路35kV/0.4kV关口表升压站5kV/0.4kVBESS5kV/0.4kV升压站关口表5kV/0.69kVWIND输电线路5kV/0.4kVBESS输电线路35kV/0.4kV关口表升压站5kV/0.4kVBESS5kV/0.4kV升压站关口表5kV/0.69kVWIND输电线路BBESS输电线路5kV/0.4kV 中国储能行业应用领域——微电网：小型发配电系统(1/2)并网开关执行机构通讯网络电力线路二次电路结构框图用户负荷柴油发电机光伏风力发电并网开关执行机构通讯网络电力线路二次电路结构框图用户负荷柴油发电机光伏风力发电配网调度子系统配网变电站能源管理子系统监控保护子系能源管理子系统能源管理通讯控制器能源管理保护装置储能系统分布式发电单元储分布式发电单元直流微电网分布式电源、储能装置、负荷等均连接至直流母线，直流网络再通过电力电子逆变装置连接至外部交流电网。直流微电网通过电力电子变换装置可以向不同电压等级的交流、直流负荷提供电能，分布式电源和负荷的波动可由储能装置在直流侧调节。交流微电网分布式电源、储能装置等均通过电力电子装置连接至交流母线。交流微电网仍然是微电网的主要形式。通过对PCS处开关的控制，可实现微电网并网运行与孤岛模式的转换。交直流混合微电网既含有交流母线又含有直流母线，既可以直接向交流负荷供电又可以直接向直流负荷供电。中压配电支线微电网以中压配电支线为基础将分布式电源和负荷进行有效集成的微电网，它适用于向容量中等、有较高供电可靠性要求、较为集中的用户区域低压微电网在低压电压等级上将用户的分布式电源及负荷适当集成后形成的微电网，这类微电网大多由电力或能源用户拥有，规模相对较小。 中国储能行业应用领域——微电网：小型发配电系统(2/2)主要作用具体介绍提供稳定的输出。储能系统应用于微电网中，通过能源管理系统(EMS)，将分布式能源与河南郑州财专分布式电源接入及微电网控制智能电网试点项目光伏350KW电池储能200KW/200KWh浙江分布式发电/储能及微电网接入控制试点项目光伏60KW、风电10kKW、双馈模拟系统30KW、柴油机KW蓄电池储能KW/60KWH、飞轮储能250KW河北承德围场县御道口村庄微电网试点项目光伏50KW、风电锂电池储能中新天津生态城分布式电源接入及微电网建设项目光伏50KW、风电锂电池储能KWKWH 储能电站的电池储能能让系统的响应速度达到在电力系统发生突发事故和电网崩溃时保障重要机 —工商业及户用：“光伏-储能”模式 升压站 负荷BESSBESS10kV/0.4kVBESS10kV/0.4kVBESS10kV/0.4kV 升压站 负荷BESSBESS10kV/0.4kVBESS10kV/0.4kVBESS10kV/0.4kVBBESS关口表关口表解决方案特点：◎储能系统具备接入0.4kV解决方案特点：◎配置负荷采集装置，实时监测用电功率的变化并依据此数据动态调节储能系统的功率输出，防止变压器超限和倒送电;，大幅减少用电的峰谷差，科学地减少耗能费用，达到改善经济性的目的◎作为备用电源，厂区断电时为重要负载提供支撑。通通信 中国储能行业产业链——不同技术路径下各环节布局(1/2) 储能系统/技术方案盐穴储气装置 设备 储能系统/技术方案盐穴储气装置 设备工业用电调调频电压调节电压调节峰峰值负载调节静静止储备 中国储能行业产业链——不同技术路径下各环节布局(2/2)新能源电站；传统◎缓解电网阻塞◎延缓输配电设备◎扩容升级◎电力调峰◎辅助动态运行◎系统调频◎可再生能源并网◎电力自发自用◎峰谷价差套利◎容量电费管理◎提升供电可靠性新能源电站；传统◎缓解电网阻塞◎延缓输配电设备◎扩容升级◎电力调峰◎辅助动态运行◎系统调频◎可再生能源并网◎电力自发自用◎峰谷价差套利◎容量电费管理◎提升供电可靠性电化学储能产业链电池管理系统(BMS)能量管理系统(EMS)资料来源：行行查研究中心 020172018201920202021M1-10资料来源：国家统计局，全国新能源消纳监测预警中心，行行查研究中心 中国储能行业商业模式——电网侧：完善电力辅助市场(1/2)固定资产投资保障异常运行下的系统安全台区改造解决负荷过高保障输配电功能正常租赁合同能源管理降低变电耗损调峰调频服务电力辅助服务现货交易固定资产投资保障异常运行下的系统安全台区改造解决负荷过高保障输配电功能正常租赁合同能源管理降低变电耗损调峰调频服务电力辅助服务现货交易提提高使用效率辅助服务辅助服务 中国储能行业商业模式——电网侧：完善电力辅助市场(2/2)式化方式(集中标/挂牌/拍卖、双边协商)定补偿、市场化方式(公开招标/挂牌/拍调峰、调频价格W 基本(容量)电费基本(容量)电费新能源发电，实现双向收益。用户侧储能商业模式源源网荷储一体化(微电网) 全球储能行业市场规模——新增储能装机规模实现翻倍增长%4.0%%%学与物理电源行业协会储能应用分会出品的《2022储能产业应用研究报告》显示，2021年全球电化学储能项目功率累计装机规模已超过21GW，2021年增长达到%4.0%%%2017-2022年全球新增储能装机规模及增速502022E全球新增储能装机规模(GWh)2018风电装机(GW)2019202020212022E光伏装机(GW)储能渗透率 2.2%2.2%0.8%2.3%其他90.9%0速2022E全球锂离子电池出货量(GWh)YOYEVTank )他中国储能技术四个梯队(按新增装机容量)钠离子电池、飞轮储能、超级电容器第三梯队 W50全球电化学储能累计装机容量(GW)202020212022E料来源：CNESA，行行查研究中心987654321020182019202020212022E中国电化学储能累计装机容量(GW)YOY资料来源：CNESA，行行查研究中心 中—y———————————国内国外 2020年中国市场储能电池竞争格局(出货量)2020年中国市场储能变流器竞争格局(按出货量)2020年中国储能系统集成市场格局29.0%29.0%4.0%4.0%4.0%0%17.0%.0%9.0%9.0%8.0%宁德时代力神海基新能源亿纬锂能国轩新能源南都电源赣锋电池比亚迪中航锂电其他220.0%2.0%3.0%16.0%6.0%7.0%12.0%9.0%21.0%4.0%阳光电源科华数据索英电气上能电气南瑞继保盛弘股份科陆电子许继英博电气其他1313.0%10.5%51.1%4.9%3.7%3.3%3.1%5.5%阳光电源海博思创平高电气上海电气猛狮科技科华科技南都电源科陆电子南瑞继保他 2022年02月《“十四五”新型储能发展实施方案》国家发改委国家能源局推动新型储能技术发展应用，提出到2025年，新型储能由商业化初期步入规模化发展阶段、具备大规模商业化应用条件。到2030年，新型储能全面市场化发展。2021年07月《关于加快推动新型储能发展的指导意见》国家发改委国家能源局明确到2025年新型储能装机规模达30GW以上，未来五年新型储能将实现从商业化初期转向规模化，到2030年新型储能将实现全面市场化发展。2020年12月《关于做好2021工作的通知》国家发改委国家能源局要拉大峰谷价差，峰谷差价作为购售电双方电力交易合同的约定条款，在发用电两侧共同施行。2020年06月《2020年能源工作指导意见》国家能源局要求加大储能发展力度。研究实施促进储能技术与产业发展的政策，开展储能示范项目征集与评选，积极探索储能应用于可再生能源消纳、电力辅助服务、分布式电力和微电网等技术模式和商业模式，建立健全储能标准体系和信息化平台。2019年10月《关于促进储能技术与产业发展的指导意见2019-2020年行动计划》发改委办公厅等提出从研发、制造、推进动力电池储能化应用和标准化建设等方面落实相关工作。2019年05月《输配电定价成本监审办法》国家发改委国家能源局抽水蓄能电站、电储能设施、电网所属且已单独核定上网电价的电厂的成本费用不计入输配电定价成本。2019年02月《关于促进电化学储能健康有序发展的指导意见》国家电网公司强调了储能的战略意义，规划了电源侧、电网侧和客户侧的储能应用，提高电网发展质量效益。2016年04月《能源技术革命创新行动计划(2016-2030年)》国家能源局通过能源技术创新，提高用能设备设施的效率，重点发展电力储能等技术。2014年06月《能源发展战略行动计划(2014-2020年)》国务院办公厅优化能源结构，按照输出与就地消纳利用并重、集中式与分布式发展并举的原则，加快发展可再生能源。2011年12月《国家能源科技“十二五”规划》国家能源局布局储能产业，重点在储能技术的研发。 储能补贴情况(1/2)颁布单位省份规模元/kWhkWh5元/kWh(青海电池占比kW年退坡)储能补贴情况(2/2)颁布单位省份规模元/kWh以上) 中国储能行业政策法规——两个“一体化”指导意见(1/2)针对“风光储一体化”针对“风光储一体化” (县)级源设2020年8月，国家发改委及能源局联合发布《关于开展“风光水火储一体针针对“源网荷储一体化” (省)级源政策名称省份配置比例(%)01月29日《支持储能产业发展的若干措施(试行)》青海不低于10%03月15日《关于开展2021年度海南省集中式光伏发电平价上网项目工作的通知》海南03月19日《关于做好2021年新增光伏发电项目竞争优选有关工作的通知》江西不低于10%05月24日《关于因地制宜开展集中式光伏试点工作的通知》福建不低于10%05月28日《关于“十四五”第一批风电、光伏发电项目开发建设有关事项的通知》甘肃河西10%以上；其他5%以上06月07日《湖北省2021年新能源项目建设工作方案》(征求意见稿)湖北不低于10%06月21日《关于2021年风电、光伏发电项目建设有关事项的通知》河南一类10%；二类15%；三类20%06月24日《陕西省新型储能建设方案(暂行)》(征求意见稿)陕西风电陕北10%；光伏关中和延安10%；光伏榆林20%07月14日《自治区发展改革委关于加快促进储能健康有序发展的通知》宁夏不低于10%07月26日《辽宁省新增风电项目建设方案》(征求意见稿)辽宁10%以上08月02日《关于2021年风电、光伏发电开发建设有关事项的通知》(征求意见稿)安徽不低于10%09月23日《关于推动源网荷协调发展和加快地域光伏产业发展的实施细则》浙江光伏10%以上09月25日《2021年风电、光伏发电开发建设竞争性配置工作方案》10%以上09月29日《关于我省2021年光伏发电项目市场化并网有关事宜的通知》江苏长江以南8%以上；以北10%以上10月08日《关于2021年风电、光伏发电开发建设有关事宜的通知》内蒙古不低于15%10月09日《关于做好2021年风电、光伏发电市场化并网规模项目申报工作的补充通知》河北南网10%以上；北网15%以上10月09日《2021年市场化并网陆上风电、光伏发电及多能互补一体化项目建设方案的通知》广西风电20%；光伏15%10月13日《关于加快推动湖南省电化学储能发展的实施意见》湖南风电15%；光伏5%《关于公布2021年市场化并网项目名单的通知》不低于10% 中国储能行业政策法规——两个“一体化”指导意见(2/2)区/部门荷 中国储能行业企业介绍——宁德时代(1/2)电业014011014011021022013015022013015020宁德时代在深交所宁德时代在深交所广汽集团分别成立 中国储能行业企业介绍——宁德时代(2/2)公司动力电池系统产品包括电芯、模组/电箱及电池包，应用领域涵盖新能源乘用车、新能源商用车以及其他新能源出行工具及非道路移动机械等。公司储能系统产品包括电芯、模组/电箱和电池柜等，可用干发电、输配电和用电领域，有效克服风能或太阳能发电输出不规则的特点、弥补线损功率补偿、跟踪计划削峰填谷，提高风力及光伏发电系统能源利用率以及实现用电领域峰谷电之间的平衡。公司可将废旧锂离子电池中的镍钴锰锂等有价金属通过加工、提纯、合成等工艺生产三元前驱体等锂离子电池材料，使镍钴锰锂等资源实现循环利用。 中国储能行业企业介绍——阳光电源(1/2)元，同比增长25.15%，997年11月28日公司创立2012年位列福布斯“2012中国最具潜力上市公司”资料来源：行行查研究中心其他 中国储能行业企业介绍——阳光电源(2/2)统集芯采。锂离行。 中国储能行业企业介绍——爱德曼(1/2)第一代电堆祥机下线上海生产基地投产额北京大兴基地落成批产工艺、供应商方案确定广东爱德曼成立C第一代电堆祥机下线上海生产基地投产额北京大兴基地落成批产工艺、供应商方案确定广东爱德曼成立第二代电第二代电堆样机下线电堆下线第六代、第七代电堆下线第六代、第七代电堆下线山东基地落成2019.122020.092021.06公司成立产能达到1500台2018.052017.092018.052020.072021.012017.10202020.072021.012017.102019.072016.06资料来源：爱德曼公司官网，行行查研究中心 中国储能行业企业介绍——爱德曼(2/2)