储能技术及应用

2储能技术及产业发展状况4储能系统不用场景下应用5储能在新能源电站中盈利模式分析6储能产业发展趋势CONTENTSCONTENTS储能技术特指通过机械的、电磁的、电化学等方法将能量存储起来，在需要的时候再通过机械的、电磁的、电化学的方法转化为电能，为用电设备提供电能的技术，用于解决储能接入点处发电功率与用电功率之间的不平衡。储能技术2机械储能电化学储能电磁储能超级电容储能压缩空气储能超级电容储能压缩空气储能飞轮发电抽水蓄能电站超导储能锂离子电池超导储能锂离子电池铅蓄电池AGM电池GEL胶体电池AGM电池GEL胶体电池OPzV胶体电池铅酸电池PVC隔板+胶体电解质铅炭电池磷酸铁锂电池三元电池钛酸锂电池铅炭电池磷酸铁锂电池三元电池钛酸锂电池锰酸锂电池能量密度高，一致性好锂离子电池钠硫电池液流电池大倍率特性，价格非常贵循环次数低，价格便宜钠硫电池液流电池全钒液流一致性好，寿命长，效率低锌溴液流二次电池经历一次充放电称为一个周期或一次循环。在一定的放电制度下，电池容量降至规定值之前，电池所经受的循环次数称为循环寿命。二次电池在反复充放电的使用下，电池容量会逐渐下降，一般以电池的额定容量为标准，当电池容量降至其80%时录2储能技术及产业发展状况4储能系统不用场景下应用5储能在新能源电站中盈利模式分析6储能产业发展趋势CONTENTSCONTENTS政策背景政策文件储能支持内容12能监办《山西独立储能和用户可控负荷参与电力调峰市场交易实3鼓励光伏电站合理配置储能系统，鼓励储能与光伏电站作为联合体参与电网运行优化，接受电网调度实现平滑出力波动，提升消纳能力，储能电站原则上按照光伏电站装机容量20%配置，增加4十四五期间储能储能规划近70GW为实现碳中和，到2050年，中国必须建成一个以新能源和可再生能源为主体的“近零排放”的能源体系。在能源需求侧，电能占终端能源消费比重持续提高，预计到2050年电能占终端能源消费比重将超过60%，成为能源消费的绝对主体。在能源、交通全面低碳化的大潮中，面对高比例可再生能源和波动性电力负荷带来的挑战，储能是迫切需要突破的瓶颈。储能是推动能源转型和碳中和不可或缺的关键支撑技术。锂电池优势明显，已占据市场主流技术适应性强，应用范围和场景广阔01从经济性看产业配套能力强，成本下降空间大从经济性看新能源汽车、消费电子等产业拉动了锂电池行业迅0502新能源汽车、消费电子等产业拉动了锂电池行业迅05020404从装机情况来看从装机情况来看2020年全球储能市场发展状况根据CNAS数据，截止2020年底，全球已投运储能项目累计装机规模191.1GW，同比增长3.4%，其中抽水蓄能装机规模最大，为172.5GW，同比增长0.9%；电化学储能的累计装机规模紧随其后，为14.2GW；在各类电化学储能技术中，锂电池的累计装机规模最大，为13.1GW，首次突破10GW规模。全球储能市场累计装机规模全球电化学储能市场累计装机规模2020年中国储能市场发展状况根据CNAS数据，中国已投运储能项目累计装机规模35.6GW，位列全球第一，占全球市场容量18.6%，同比增长9.8%，其中，抽水蓄能装机规模最大为31.79GW，同比增长4.9%；电化学储能的累计装机规模位列第二，为1709.6MW，同比增长59.4%；在各类电化学储能技术中，锂电池的累计装机规模最大，为3269.2MW，同比增长91.2%；在各类电化学储能中，锂离子电池的累计装机规模最大，为2902.4MW.中国储能市场累计装机规模中国电化学储能市场累计装机规模锂电储能产业发展情况随着成本不断下降，性能不断提高，锂电储能开始得到大规模的应用，成为储能产业未来发展的主要方向。从市场规模看：2019年全球新增储能装机中锂电储能占76.1%，预计3年内提升至80%-90%。2015年-2019年，我国锂电储能累计装机量增长19.8倍，负荷率为111%。从产业链看：主要包括上游各种原材料，中游锂电池、PCS、BMS、EMS等生产和系统集成，下游各类储能应用场景、运营维护及回收等。锂电储能产业发展情况从应用场景看：发电侧储能应用包括新能源发电+储能电站（光储、风储等）、AGC调频电站；用户侧储能重点包括光储充电站、备用电源、家庭储能等；电网储能以变电站储能、虚拟发电厂、调峰/调频等场景。其中，未来增长较快的应用场景包括新能源发电+锂电储能、5G基站锂电储能、光储充一体化和备电等领域。新能源发电新能源发电+锂电储能充电桩和数据中心领域5G基站锂电储能光伏加锂电储能将是储能电充电桩方面。2019年全国充电中国铁塔和三大运营商在加池建设的主要动力。2019年桩保有量121.9万台，以年均大对磷酸铁锂的采购比例。底，中国已投运与光伏配套50%以上的速度增长，备用电2019年我国4G基站总数达到的锂电储能项目累计装机规源方面。IDC数据中心对于供544万个。2020年合计规划模800.1MW，其中，新增投电安全性要求极高，2019年锂建设55万个5G基站，保守估运光储项目的装机规模为电池储能需求约9.18GWh，且计总基站需求在500万个以上。320.5MW，同比增长16.2%。相关需求快速增长。2储能技术及产业发展状况4储能系统不用场景下应用5储能在新能源电站中盈利模式分析6储能产业发展趋势CONTENTSCONTENTS1o主要设备配电柜空调系统消防系统储能双向变流器空调系统消防系统u标准化产品：可扩展性，适用于不同规模的项目u模块化设计：自动化产线，适合批量化生产.................电池管理系统（BMS）u主要由：电池模组管理单元（BMU）、电池簇管理单元（BCMS）、直流监控单元（DMU）、电池堆管理单元（BAMS）及显示、监控上位机等组成;uBMU检测模组单体电芯电压、温度、内阻等逐级上报给BCMS、BMSC，并通过RS485及以太网方式与PCS及EMS通讯。储能双向变流器（PCS）……实时有功调节及无功补偿功能并离网模式在线无缝切换满足三相不平衡操作要求具备低压穿越（并网）/短路支撑（离网）功能无需EMS/SCADA系统在中小型电站中可实现自主化能量管理EMS系统（能量管理系统）状态监控保护控制u此处需求和应用场景多种多样、软件工作量极大；u现可满足小型商用级储能系统的现场能量调度需求；u大型储能电站级的EMS是核心和关键技术。工业级空调＋全封闭管道送风＋电池包筛状散热孔，组成一个循环风道，实现单体电池温度精细控制，保证所有锂电池温度的一致性。同时温控系统可维持电池工作在最优环境温度（10℃~40℃),以适应恶劣工况。消防系统采用七氟丙烷灭火系统，此系统由主动控制器，手动控制器，报警器，探测器以及电磁驱动装置等组成。系统稳定、灵敏度高，完全适用于储能电站的电气消防安全需求。2储能技术及产业发展状况4储能系统不用场景下应用5储能在新能源电站中盈利模式分析6储能产业发展趋势CONTENTSCONTENTS户用光伏离并网系统户用风光互补离网系统户用离并网系统供电取代柴油发电机或者增设输配电线路，经济效益和社会效益明显，属于刚性需求。海外电价较高地区。需求信息：项目地点多分布在内蒙、青海、西藏、新疆、贫困山区，海外澳洲、德国等地无电或缺电地区两种主要供电方式：1.柴油发电机；2.光储离网供电系统。适用于光储发电度电成本低于柴油机发电度电成本的无电少电地区。需求信息：项目概况、负载功率、日用电量、柴油价格、发电机油耗及价格、发电机维护费用、项目地点、电池类型意向。I海岛微电网解决方案海洋能发电20kW光伏发电海洋能发电20kW光伏发电500kW柴油机发电1.4MW风力发电柴油机发电1.4MW海岛储能&微电网为刚性需求。尽量减少柴油发电机运行使用，最大化可再生能源利用率。需求信息：项目概况、负荷情况，光资源情况，风资源情况，目前已有设备参数，是否需要无缝切换高校、科研院所研究型微网示范项目需求信息：项目概况、拟建设的微电网规划、投资金额综合自动化系统：对微电网进行管理，保证系统长期可靠运行；分布式发电单元：为微电网提供电能，通常为光伏发电；储能系统；平滑波动，光伏余电存储+削峰填谷。柴油发电机：备用，离网运行下，电能不足时负荷：用电设备。弃光限电模式弃光限电模式电网公司给各光伏电站月度上网电量总额，超过该额度，那么本月就不允许再发控制电站的功率输出不超过指定电网公司给各光伏电站月度上网电量总额，超过该额度，那么本月就不允许再发控制电站的功率输出不超过指定按照给定的爬坡速4限功率盈利模式：赚取差价。相似应用：削峰填谷。吸收弃光电量，吸电成本为0，在适当的时候放电，放电价格为标杆上网电价。计划跟踪：减少电网考核费用。电池应用建议：铅炭电池电池。需求信息：项目概况、电站规模、年弃光数据（拿到年发电曲线、弃光时段最好）储能系统主设备：储能主控单元；双向功率变换系统PCS；储能应用于弃风弃光：储能系统与风光电站高压侧并联；适用于限功率弃风弃光应用；电网调度中心将限功率数值发送到风、光电站运维中心平台；储能主控单元需和运维平台保持通信；储能主控单元根据限功率指令和电站出集中存储、集中释放模块化设计、便于旧光伏电站改造、效率高储能系统主设备：储能主控单元；储能参与电网调峰控制策略储能主控单元预先设定充放电时段，峰值时段放电，谷、平值时段充电；充电时段，主控单元控制PCS放电功率，保证变压器不过载；放电时段，主控单元控制PCS充电功率，保证工厂功率不倒送电网；可采用10kV母线接入、380V母线接入，两种接入方式。电网调峰、峰谷套利策略一：充电时段一：谷值；策略二：充电时段一：谷值值（2-4小时系统）放电时段一：峰值放电时段一：峰值放电时段二：峰值（5-8小时系统）充电时段一：平值放电时段二：峰光伏电站在无储能的情况下，通过自身调节去跟踪电网调度中心给出的AGC调度指令，存在•储能系统可提高电厂火电机组的安全稳定运行能力；•储能系统能够完全满足电网调峰调频技术和安全要求；•储能系统能够为电厂带来一定的经济效益，减少电网考核罚款；适用场景适用于电网调峰调频能力不足的地区盈利方式•提高AGC调度指令响应能力，获得更高的补偿收益，减少被考核费用；•减少发电机组频繁调节带来的磨损，提高发电机组寿命；•系统能够提高火电用煤的利用率，增加发电机组收益储能AGC调频一次示意图2储能技术及产业发展状况4储能系统不用场景下应用5储能在新能源电站中盈利模式分析6储能产业发展趋势CONTENTCONTENT调峰调频收益+上述盈利模式，基于不同省份区域新能源配套储能政策测算结论不同，具体执行结果也根据不同省份电网考核及补偿措施实施细则有差异。假设条件假设条件每天售电收益每天售电收益投资回收期投资回收期收益分析全年收益全年收益结论：以上根据历年上网电价核算，16年6月30日之前新能源光伏并网发电才能上储能系统收益分析。（未包含资金成本和运维成本，锂电储能寿命8年）目前，新疆、甘肃已有企业投建储能系统装机。此种模式基于限功率，不限电量运行模式。2017年9月25日《甘肃省电力辅助服务市场运营规则(试行)》印发《新疆电力辅助服务市场运营规则(试行)》规定：市场初期电储能用户申报价格的上限、下限分别为0.2元/千瓦时、0.1元/千瓦时。电储能设施获得的调峰服务费用=∑调用电量*申报价格。按每次可下调电量40MWh，按照补偿量值0.2元/kWh计算，其每天的补偿费用为：深度调峰补偿费用：40MWh*200元/MWh=8000元全年收益=8000元*360天=288万元光伏电站储能系统的投资回收期为4.2年（6000万元/(1152+288)万元不考虑资金成本、人力、运维成本）I减免考核罚款费用20172017年青海省新能源并网运行情况量截止2017年底，青海省新能源并网发电装机容量为988万千瓦（9880MW）。按照近一年，青海省纳入考核的风电、光伏电站被罚款分别高达2680.5万元和8512.7万元，合计为11193.2万元。考核费用：根据不同电站调峰调频响应情况，一个百MW级新能源电站年均考核罚款费用约为100万元。光伏电站储能系统的投资回收期为3.9年（6000万元/(1152+288+100)万元不考虑资金成本、人力、运维成本）2储能技术及产业发展状况4储能系统不用场景下应用5储能在新能源电站中盈利模式分析6储能产业发展趋势CONTENTSCONTENTS随着新基建、电气化进程、能源结构转型和电力体制改革的进一步深化，锂电储能将迎来爆发式增长。预计2025年，我国锂电储能累计装机规模达到50GW，市场空间2000亿。预计2035年，达到600GW，市场空间约2万亿。能量密度（Wh/kg）磷酸铁锂120—160铅酸电池30—40三元电池150—200转换效率（%）循环寿命（次）1000—2500价格（元/Wh）0.8—1.20.5—0.6单次循环成本（元/kWh）0.4—0.60.6—0.80.5—0.7大电流快速充放电性能满足不满足满足安全性好好从目前的应用情况和发展趋势来看，未来储能的主力军是磷酸铁锂电池，特别是长寿命磷酸铁锂电池 青海省2020年光伏竞价项目储能系统采购中标公示锂电技术不断革新、成本下降，规模化发展潜力大项目名称标段一海南州项目规模65MW/130MWh投标单位投标单价力神电池标段二海西州20MW/40MWh力神电池海博思创受益于锂电池成本下降，锂电储能系统成本降至1.5元/Wh以下，个别企业甚至降至1元/Wh左右，一些商业用途变得经济可行。主要模式有序充电具体内容通过有序充电控制策略,统筹开展车辆协同调度,调整充电日期、时间和功率,实现主动优化调配充电负荷。车电互联在保障车辆行驶所需电能情况下,将动力电池富余电能反送电网,实现储能调节作用.换电站储能换电模式实现车辆与电池分离,释放了车载动力电池的储能潜力,换电站可发挥储能电站作用,退役动力电池储能退役动力电池通过检测和修复处理后,可应用到储能电站、通信基站、备用电源、用户侧光伏+储能储能系统等多个储能场景。到2035年，全国电动汽车保有量有望达到1亿辆,动力电池保有容量超过6000Wh。2050年左右,全国电动汽车保有量有望达到3亿辆,动力电池保有容量约200000Wh(200亿度电,相当于目前全国1天的用电量);若能够实现在储能领域充分融合调度，完全有能力与大规模可再生能源形成供需协同，对我国实现能源革命和碳中和形成有力支撑。综合能源在智慧城市、工业园区微电网及需求侧管理等应用场景发挥着不可替代的作用。将整个园区的能源生产、输配和消耗纳入一个系统,完善、优化园区内部配网结构形成源网荷储充的有机整体,提高一次能源利用率,降低园区整体能耗水平,保证供电稳定性,储能发挥的作用不可小觑。2储能技术及产业发展状况4储能系统不用场景下应用5储能在新能源电站中盈利模式分析6储能产业发展趋势CONTENTSCONTENTS山西省大同市新荣区600MW光伏+30MWh储能光伏平价上网示范项目位于山西省大同市新荣区郭家窑乡附近，拟建场址规划总占地面积1866.6