储能技术及应用

13储能电池简介储能技术及产业发展状况储能系统介绍456储能系统不用场景下应用储能在新能源电站中盈利模式分析储能产业发展趋势山西省大同新荣储能项目介绍72 CONTENTS 储能的定义 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。 电池常用术语 循环寿命 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%时的充放电次数称为循环寿命。 能量密度 指单位体积或单位质量所释放的能量，一般用体积能量密度（wh/l）和质量能量密度（wh/kg）表示。 又称荷电保持能力，是指电池在开路状态下，电池所储存的电量在一定条件下的保持能力，是衡量电池性能的重要参数。通常，环境温度对其影响较大，过高温度会加速电池的自放电。 在电池使用过程中，电池放出的容量占其额定容量的百分比称为放电深度。 电池使用一段时间或长期搁置不用后的剩余容量与其完全充电状态的容量的比值，常用百分数表示。其取值范围为0~1，当SOC=0时表示电池放电完全，当SOC=1时表示电池完全充满。 倍率是指电池在规定的时间内放出其额定容量时所需要的电流值，它在数据值上等于电池额定容量的倍数，通常以字母C表示。即放电的速度，放电倍率，1小时放完电，叫1C，5小时放完电，1/5就是0.2C 储能技术性能比较 1 储能电池简介 CONTENTS 储能技术及产业发展状况 2 储能系统介绍 3 储能系统不用场景下应用 4 储能在新能源电站中盈利模式分析 5 储能产业发展趋势 6 山西省大同新荣储能项目介绍 7 政策背景 十四五期间储能储能规划近70GW 碳中和背景下发展储能的战略意义 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。 储能技术及产业发展状况 技术适应性强，应用范围和场景广阔 锂电池优势明显，已占据市场主流 锂电储能具有能量密度大、自放电小、无记忆效应、工作温度范围宽，一级可快速充放电、使用寿命较长、环境污染小、不收地形等自然条件限制等优点，是目前适应性最好的技术路线。 从经济性看过去几年锂电池成本以每年20%…30%的 产业配套能力强，成本下降空间大新能源汽车、消费电子等产业拉动了锂电池行业迅 速度在迅速下降，国内磷酸铁锂电池价格已降至0.5-0.7元/Wh,，锂电储能系统的生命周期成本已低于铅酸蓄电池。 猛发展，为锂电储能产业发展奠定了坚实基础，尤其是成本低、安全性较好的磷酸铁锂电池迎来新一轮增长期，产业配套能力不断增强，将有力支撑锂电池在储能领域的大量应用。 从装机情况来看2019年全球新增储能规模中锂电储能占比 融合延伸性好，催生新模式新业态 达到76.1%，已成为主流路线。2019年中国新增储能规模中锂电储能赞比也超过了一半，达到56.3%。 第一，锂电储能是新能源产业发展的中药延伸方向；第二，锂电储能与新能源电动汽车产业高度融合；第三，锂电储能技术是分布式智能电网的重要组成部分。 储能技术及产业发展状况 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。 储能技术及产业发展状况 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. 储能技术及产业发展状况 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。 储能技术及产业发展状况 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+锂电储能 充电桩和数据中心领域 5G基站锂电储能 充电桩方面。2019年全国充电桩保有量121.9万台，以年均50%以上的速度增长，备用电源方面。IDC数据中心对于供电安全性要求极高，2019年锂电池储能需求约9.18GWh，且相关需求快速增长。 光伏加锂电储能将是储能电池建设的主要动力。2019年底，中国已投运与光伏配套的锂电储能项目累计装机规模800.1MW，其中，新增投运光储项目的装机规模为320.5MW，同比增长16.2%。 中国铁塔和三大运营商在加大对磷酸铁锂的采购比例。2019年我国4G基站总数达到544万个。2020年合计规划建设55万个5G基站，保守估计总基站需求在500万个以上。 12储能电池简介储能技术及产业发展状况储能系统介绍储能系统不用场景下应用4356储能在新能源电站中盈利模式分析储能产业发展趋势山西省大同新荣储能项目介绍71 CONTENTS 储能系统组成 主要设备及关键技术 主要设备 主要设备及关键技术 标准化产品：可扩展性，适用于不同规模的项目模块化设计：自动化产线，适合批量化生产 主要设备及关键技术 电池管理系统（BMS） 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; BMU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。 主要设备及关键技术 储能双向变流器（PCS） 并网/离网功能，自动/手动切换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 主要设备及关键技术 EMS系统（能量管理系统） 此处需求和应用场景多种多样、软件工作量极大； 现可满足小型商用级储能系统的现场能量调度需求； 大型储能电站级的EMS是核心和关键技术。 主要设备及关键技术 温控系统 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。 主要设备及关键技术 消防系统 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。 12储能电池简介储能技术及产业发展状况储能系统介绍储能系统不用场景下应用3456储能在新能源电站中盈利模式分析储能产业发展趋势山西省大同新荣储能项目介绍71 CONTENTS 储能系统不同场景下的应用 光储、风光储离并网户用解决方案 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 光储离并网解决方案（取代柴油机，大中型系统） 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。 海岛微电网解决方案 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 示范/研究类微电网解决方案 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 示范/研究类微电网解决方案 系统构成： 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，电能不足时投入；负荷：用电设备。 新能源弃光解决方案 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） 新能源弃光解决方案 储能系统主设备： 储能主控单元；双向功率变换系统PCS；电池组系统BESS； 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力运行状态信号，控制储能系统充放电； 新能源并网解决方案 用户侧调峰解决方案 储能系统主设备： 储能主控单元；双向功率变换系统PCS；电池组系统BESS； 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。 用户侧调峰解决方案 用户侧调峰解决方案 充放电策略 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 储能参与调频辅助服务解决方案 储能参与调频辅助服务解决方案 特点 •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；