工商业储能解决方案白皮书

前 言 PREFACE “双碳”目标下，我国能源转型全面加速，新能源发展势如破竹，工商业储能领域尤为突出。去年以来，浙江、广东等地密集出台补贴政策，多地峰谷电价差扩大，工商业储能经济性进一步凸显，市场配储意愿不断增强。 2023年被定义为“工商业储能元年”，全国备案项目超2300个，备案总容量达10.2GWh。与此同时，行业入局者众多，产能过剩，竞争加剧，内卷愈演愈烈。 阳光电源基于我国工商业储能发展现状，聚焦收益、安全、运维等行业痛点，联合鉴衡推出《工商业储能解决方案白皮书》，为行业的可持续发展提供参考。 目 录CONTENTS 工商业储能应用概况3 1.1产业高势增长41.2应用场景多元化，中型工商业占主角51.3盈利模式多样化，峰谷套利成主流61.4商业模式灵活，合同能源模式受欢迎7 2.1项目收益低，回本周期长92.2安全隐患大，人身资产保障低102.3运维繁琐，运营成本高10 3.1随心收益，最快1.7年回本133.2安心用能，可靠运行超12年173.3省心使用，降低运营成本21 工商业储能解决方案应用案例23 25总结与展望 工商业储能应用概况 储能系统应用场景分为发电侧、电网侧及用户侧。作为用户侧储能典型应用场景，工商业储能主要服务于大工业和一般商业场景，毗邻分布式光伏电源侧及负荷侧，具有提升消纳、减少电能传输损耗等优势。 近年来，在“限电限产”和峰谷价差不断扩大的背景下，工商业储能满足高峰时段用电需求的同时，通过峰谷套利、需量控制等多种模式提供收益。 1.1 产业高势增长 伴随“双碳”进程加快，各行各业能源转型已成发展共识。多地分时电价差拉大，叠加锂电池价格下调，储能经济性提升，进一步激发储能市场需求。 据预估，2023年全国工商业储能新增装机达3.5GWh，同比增长约300%，其中“浙、粤、苏”等地区新增装机合计2.8GWh，占全国比重约80%。未来几年，我国工商业储能将持续高速增长。 1.2 应用场景多元化，中型工商业占主角 当前，工商业储能以中型工商业、园区/微电网、高载能企业为主要应用场景；分布式光伏接入能力不足、电力消纳受限区域（山东、河北、河南等）、台区储能、储充/光储充等应用场景成为新机会；随着电力市场化的不断推动，虚拟电厂、分布式光伏配储等应用场景未来亦可期。 1.3 盈利模式多样化，峰谷套利成主流 经济性是驱动工商业配储的主要因素。目前我国工商业储能盈利模式以峰谷套利为主，并有需量控制、需求侧响应、备用电源、电力市场交易等多种模式。 据统计，截至2023年，平均峰谷价差达0.7元/kWh的地区约25个，超20省份支持单日两充两放，套利空间进一步扩大，经济性凸显。 峰谷套利 备用电源 1.4 商业模式灵活合同能源模式受欢迎 目前工商业储能客户群体主要由开发方、投资方、终端业主构成，商业模式主要分为合同能源管理、融资租赁和业主自投等模式，其中合同能源管理模式因其风险共担、收益共享的双赢优势受到市场欢迎。 模式描述 EMC模式中，开发方是核心参与者，需向储能设备企业购买设备和维护服务，并和业主签订能源托管协议，确定储能项目获得收益的分成比例。 2 3 模式描述 融资租赁、业主自投两种模式下，直接购入设备的业主后续投入较少，租赁设备的业主需定期向购入设备的业主支付租金。租赁设备方负责项目运维，通过每日电价峰谷套利和需求侧响应等方式获取收益；设备提供方则通过收取租赁费获得收益。 工商业储能应用挑战 行业高速发展、竞争过剩成为当前工商业储能的关键词。据报道，2023年工商业储能相关企业新增5万家，平均每天新增150家。在行业结构性产能过剩阶段，出现低质低价中标等现象，给行业良性发展带来隐患。如何保障储能电站全生命周期高效安全运行和优质服务，对企业产、研、服等综合实力提出更高要求。 2.1 项目收益低，回本周期长 电力市场化尚处于初期，初始投资高、回本周期长、商业模式复杂，部分业主对参与工商业储能项目持谨慎态度。 伴随电力市场化改革不断深入，如何进一步发挥储能系统的使用价值，提升配储经济性，是行业亟需解决的课题。对储能企业来说，需要不断优化储能系统效率、调度能力、电池损耗等性能。 系统效率低 当前市面上工商业储能系统循环效率普遍在80-90%之间。系统循环效率指储能系统储输出电量与从电网输入电量的比例， 效率越低，放电量越少，项目回收周期越长。 调度能力弱 通过根据峰谷时段设置充放电实现盈利，盈利模式单一，调度较为粗放，造成电力收益损失。 电池损耗多 使用风冷为储能系统散热，缺乏智能化温控算法，辅助损耗大，散热不均衡导致电池不均温，加剧充放电木桶效应，系统输出的可用电量变少。 2.2 安全隐患大，人身资产保障低 工商业储能一般分布在工厂、商业区、公共机构等人员与资产密集区，部署场景复杂。若发生起火等严重事故，不仅影响项目收益，更可能导致资产与人身损害，因此对储能系统的安全设计能力要求极高。 如何有效监测电站健康运行、预防和控制热失控及蔓延，最大限度减少设备、资产与人员损害，是储能系统急需解决的安全课题。 2.3 运维繁琐，运营成本高 工商业储能项目分散，运维管理难度大、成本高。市面上多数工商业储能系统由不同厂商产品组装而成，加大了现场安装调试难度与故障发生概率。故障发生后，存在责任推诿现象，拉长设备维修周期，进一步增加运营成本。 PowerStack200CS系列工商业储能解决方案 阳光电源基于“三电融合 智储一体”设计理念，深度融合电力电子、电化学和电网支撑技术，加入智能AI技术，推出PowerStack200CS系列工商业液冷储能系统（以下简称“PowerStack200CS”），整合PCS、EMS、BMS于一体，实现全链路高效、全系统智能、全维度防护。 作为国内首个获得工商业储能CGC/GF 237：2023认证的产品，PowerStack200CS在设计、制造、安装、运行和维护等方面满足业内严格技术规范和要求。 RTE≥90%，系统高效运行1 3.1 储能系统充放电循环效率（Round-tripEfficiency，简称RTE）是决定运行收益的关键指标。传统储能受限于系统设计能力，导致系统电压适配性差、PCS调制策略单一、器件损耗大，影响RTE。 随心收益最快 1.7 年回本 PowerStack200CS基于高效率新型碳硅合基器件、低损磁集成技术、高效调制策略等，多维度提升系统效率，系统RTE≥90%，通过GB/T36548-2018标准认证。 PowerStack200CS通过高效能量转换技术、智能液冷温控技术、智慧调度策略等多种手段革新，提升系统充放效率、降低电池损耗、增加调度收益等，缩短投资回报周期。 储能变流器（PowerConversion System，简称PCS）是工商业储能系统的能量转换核心，根据能量管理系统（Energy Management简称EMS）指令控制功率，从而实现电能的双向转换。传统PCS响应速度较慢、使得转换效率低，不仅造成电能损失，更可能影响电网安全。System, PowerStack200CS自研嵌入式PCS，具备1.2倍过载能力，当低压电网中出现过载负荷时，更稳定地支撑负荷功率，提升电力系统稳健性。 智能液冷温控，低损耗长寿命2 工商业储能系统内有数百颗电芯，传统散热方式导致运行过程中电芯之间的温差过大，降低系统的充放电量、减少系统寿命，并带来一定安全隐患。 PowerStack200CS采用液冷均衡散热设计，由整机主管道和每层Pack管道组成系统子母流道，冷却液通过散热管道流经每颗电芯，实现Pack级、电芯级双均衡散热，整机电芯温差≤2.5°C，提升电芯健康度。每天两充两放情况下，系统寿命≥12年。 传统储能系统通常以恒定功率进行散热，存在高温散热不足，低温散热浪费等现象，导致散热功耗较大且散热效果弱，无形中推高系统运行成本。 PowerStack200CS搭载AI仿生热平衡技术，基于历史充放电行为预测系统未来充放电状态、环境温度及液冷机组实时工况，通过AI仿生算法动态控制机组运行、智能调节散热所需功率，满足系统散热需求的同时，辅电能耗降低33%，单机日省12度电。 EMS智能调度，收益提升11%+3 伴随电力现货市场发展，电力调度政策不断推出，如何灵活应对电力调控变化，对系统的软硬件能力均提出较大考验。传统EMS一般依据分时电价时段，人工设置充放电指令，在固定电价峰段放电、谷段充电，存在一定滞后性，影响系统收益。 PowerStack200CS采用融合深度学习和AI最优求解模型的En-grow算法，基于历史用电数据、电站运行情况和电网需求，搭建经济调度模型，并不断训练迭代，生成最佳能量调度策略，每隔5-15分钟更新调度方案，确保每次充放电循环中获取最优收益，扩大系统峰谷套利空间、节约需量电费。经实测，较传统EMS，收益最大可提升11.71%。 PowerStack200Cs不仅支持峰谷套利、防逆流、需量控制、负荷跟踪等调度功能，更能云端协同光伏、储能、充电桩，提供全栈自研光储充云一体化解决方案，助力更多绿电应用。 更加便捷 更优成本 更多收益 降低变压器扩容成本，减少容量电费，无惧停电限电光功率精准预测、最大化光伏消纳 阳光全栈自研光/储/充/云系列产品，一屏控站，一站式部署/运营/售后 负荷精准预测，提升峰谷套利收益支持VPP等电力辅助交易创收 IRR高至52.7%，1.7年回本4 综合上述系统效率、散热、调度等性能的全面提升，提升系统收益，缩短投资回报周期。 以浙江省2024年2月10kV电价政策为例，大工业年加权峰谷电价差为0.9277元/kWh，一般工商业年加权峰谷电价差为0.7812元/kWh，在资本金模式下，用户自投IRR高至52.7%，可实现1.7年回本。 3.2 安心用能，可靠运行超 12 年 工商业储能作为具有投资属性的电化学产品，安全性至关重要。目前，业界针对工商业储能安全方案正逐步改善，然而在安全故障发生前的及时预警、热失控逐级扑灭降损、极端燃爆安全兜底等方案设计依然存在局限性。PowerStack200CS秉持阳光电源极致安全设计理念和高标准要求，构建了从电芯到整机、从系统到云端的5层安全防护体系。 AI电芯全息管理，源头管理热失控1 电芯热失控是储能系统直流侧发生安全事故的源头，传统储能系统通过BMS对电芯的温度、电压、电流数据进行单一的采集监测，到达一定数据阈值才触发警报，预警不及时。 PowerStack200CS采用AI电芯全息管理技术，实时监测电芯温度、电流、电压、气体、颗粒、压力六维数据，通过内短路诊断、内阻离散分析、一致性分析等AI算法模型，实时评估电芯健康状态，提前15天预警异常电芯、15~20分钟预警热失控，减少热失控损失。 阳光云APP/Web端主动推送预警信息，提供措施建议，无需用户排查故障原因。 电气全面检测，分级关断降损2 储能系统直流侧电池接线端接触不良、绝缘材料老化破损等原因可产生电弧，从而引发热失控。灵敏的电气主动保护是阻止热失控的关键。 PowerStack200CS通过AI拉弧检测技术对直流侧传感器数据进行多模态可视化评估，做到毫秒级100%检测、定位拉弧风险，秒级关断。 系统采用“包级、簇级、柜级”三级过流保护，即电池包回路直流熔断、电池簇回路直流熔断、PCS直流回路熔断，针对不同过流情况，实现精准分级快速关断，将故障损失降到最小。 三重消防安全设计，筑牢安全防线3 传 统 工 商 业 储 能 柜 通 常 配 置 明 火 后 的 被 动 消防，对消防等级感知不够灵敏，存在消防措施启动不及时、启动后对设备折损较大等现象。不具备泄爆能力，当燃爆发生时，对周边设备、人员安全造成重大威胁。 PowerStack200CS基于热失控发生前主动介入、热失控影响最小化的安全设计思路，推出“预警、泄