收藏丨中国和全球储能行业技术发展状况及储

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01储能的主要应用场景

储能主要应用于电网输配与辅助服务、可再生能源并网、分布式及微网以及用户侧各部分。在电网输配和辅助服务方面,储能技术主要作用分别是电网调峰、加载以及启动和缓解输电阻塞、延缓输电网以及配电网的升级;在可再生能源并网方面,储能主要用于平滑可再生能源输出、吸收过剩电力减少“弃风弃光”以及即时并网;在分布式及微网方面,储能主要用于稳定系统输出、作为备用电源并提高调度的灵活性;在用户侧,储能主要用于工商业削峰填谷、需求侧响应以及能源成本管理。

表1:储能应用场景广泛,包括

电网侧、可再生能源并网、用户侧等方面

0国内储能发展扶持政策

储能产业政策持续出炉,目标集中在可再生能源并网和电网侧,政策红利明显。自《十三五规划纲要》出台,我国各地方政府部门针对储能产业出台的政策层出不穷,储能产业在密集政策的推动下迅速发展。针对储能产业的政策主要集中在解决可再生能源并网出现的问题和电网侧调峰调频,电化学储能作为快速发展的储能方式,势必将得到较大的政策助力。

表:年以来储能扶持政策频繁出台

-00年行动计划出台,各部门各司其职保障储能产业化应用。年发改委等五部门联合发布《关于促进储能技术与产业发展的指导意见》,其中明确提到在十三五期间储能产业发展进入商业化初期,十四五期间储能储能产业规模化发展。年7月为进一步的贯彻落实该项指导意见,发改委等四部门发布-00年行动计划,其中对发改委、科技部、工信部、能源局的工作任务都做了详细部署,进一步推进我国储能技术与产业健康发展。

表3:-00年行动计划出台明确各部门职责

03储能的主要方式

储能即是将电能转化为其他形式的能量储存起来。储能的基本方法是先将电力转化为其他形式的能量存放在储能装置中,并在需要时释放;根据能量转化的特点可以将电能转化为动能、势能和化学能等。储能的目的主要是实现电力在供应端、输送端以及用户端的稳定运行,具体应用场景包括:

(1)应用于电网的削峰填谷、平滑负荷、快速调整电网频率等领域,提高电网运行的稳定性和可靠性;

()应用于新能源发电领域降低光伏和风力等发电系统瞬时变化大对电网的冲击,减少“弃光、弃风”的现象;

(3)应用于新能源汽车充电站,降低新能源汽车大规模瞬时充电对电网的冲击,还可以享受波峰波谷的电价差。

图1:储能系统通过储能逆变器实现电能的充放电

目前市场上主要的储能类型包括物理储能和电化学储能。根据能量转换方式的不同可以将储能分为物理储能、电化学储能和其他储能方式:

(1)物理储能包括抽水蓄能、压缩空气蓄能和飞轮储能等,其中抽水蓄能容量大、度电成本低,是目前物理蓄能中应用最多的储能方式。

()电化学储能是近年来发展迅速的储能类型,主要包括锂离子电池储能、铅蓄电池储能和液流电池储能;其中锂离子电池具有循环特性好、响应速度快的特点,是目前电化学储能中主要的储能方式。

(3)其他储能方式包括超导储能和超级电容器储能等,目前因制造成本较高等原因应用较少,仅建设有示范性工程。

表1:物理储能和电化学储能

是目前主要的储能方式

储能主要应用于电网输配与辅助服务、可再生能源并网、分布式及微网以及用户侧各部分。在电网输配和辅助服务方面,储能技术主要作用分别是电网调峰、加载以及启动和缓解输电阻塞、延缓输电网以及配电网的升级;在可再生能源并网方面,储能主要用于平滑可再生能源输出、吸收过剩电力减少“弃风弃光”以及即时并网;在分布式及微网方面,储能主要用于稳定系统输出、作为备用电源并提高调度的灵活性;在用户侧,储能主要用于工商业削峰填谷、需求侧响应以及能源成本管理。

表4:储能应用场景广泛,包括

电网侧、可再生能源并网、用户侧等方面

04储能商业模式及案例

1.电网侧:调峰调频是储能企业的主要收入来源

储能电网侧应用的补偿费用普遍由发电厂均摊,具体盈利机制各地方有所不同。发电企业因提供有偿辅助服务产生的成本费用所需的补偿即为补偿费用,国家能源局南方监管局在年出台了《南方区域发电厂并网运行管理实施细则》及《南方区域并网发电厂辅助服务管理实施细则》,两个细则制定了南方电力辅助服务的市场补偿机制,规范了辅助服务的收费标准,为电力辅助服务市场化开辟道路。以广东地区为例,目前AGC服务调节电量的补偿标准可以达到80元/MWh,电力辅助服务存在盈利空间。

表5:南方地区电力辅助服务补偿机制

电网辅助服务主要集中在“三北”地区,华中、南方是重要的辅助服务地区。据国家能源局统计,年全国除西藏外参与电力辅助服务补偿的发电企业共家,装机容量共13.5亿千瓦,补偿费用共.6亿元,占上网电费总额的0.83%。从电力辅助服务补偿费用比重来看,补偿费用最高的为“三北”地区,即西北、东北和华北区域,服务补偿费用占上网电费总额比重分别为0.61%、1.8%和3.17%;华中区域占比最低,为0.3%。

图:年电力辅助服务补偿费用地区分布

调峰、调频与备用是补偿费用的主要组成部分。年调峰补偿费用总额5.34亿元,占总补偿费用的35.5%;调频补偿费用总额41.66亿元,占比8.%;备用补偿费用总额4.86亿元,占比9.0%;前三者占补偿费用的比重超过90%,是电网辅助服务补偿费用的主要组成;调压补偿费用为10.33亿元,占比7.00%;其他补偿费用0.43亿元,占比0.9%。

图3:年电力辅助服务补偿费用组成结构

用于电网辅助服务的储能项目中,火电辅助服务装机量最多,补偿费用占比最大。电力生产的构成决定了辅助服务的重要程度,火电作为主要发电单位,辅助服务的重要性不言而喻。年火电辅助服务产生补偿费用10.95亿元,占比高达80.55%;风电、水电在年分别产生补偿费用3.7亿元、0.94亿元,费用占比依次为9.06%、8%;核电及光伏等使用电网辅助服务产生的补偿费用占比仅为.4%。

图4:年电网辅助服务补偿费用占比

表6:部分已投运电网辅助服务项目

.可再生能源发电并网侧:有效解决“弃光、弃风”问题

储能技术在并网侧的应用主要是解决“弃光、弃风”问题,改善电能质量。我国能源供应和能源需求呈逆向分布,风能主要集中在华北、西北、东北地区,太阳能主要集中在西部高原地区,而绝大部分的能源需求集中在人口密集、工业集中的中、东部地区;供求关系导致新能源消纳上的矛盾,风光电企业因为生产的电力无法被纳入输电网,而被迫停机或限产。据国家能源局统计,我国弃光、弃风率长期维持在4%以上,仅年弃风弃光量合计超过亿千瓦时。锂离子电池储能技术能有效帮助电网消纳可再生能源,减少甚至避免弃光弃风现象的发生。风光发电受风速、风向、日照等自然条件影响,输出功率具有波动性、间歇性的特点,将对局部电网电压的稳定性和电能质量产生较大的负面影响,锂离子电池储能技术在风光电并网的应用主要在于平滑风电系统的有功波动,从而提高并网风电系统的电能质量和稳定性。

图5:年至今中国弃光率、弃风率逐年下降

在可再生能源并网领域,锂电储能收益主要依靠限电时段的弃电量存储。

储能电站在用电低谷期储存剩余电量,在用电高峰期释放电能,释放电量与指导电价的乘积即为储能电站的收益。目前在青海、辽宁等光照和风电资源较丰富的地区已经有对应储能项目投运。

表6:可再生能源并网部分已投运项目

3.用户侧峰谷套利

峰谷电价的大力推行为储能套利提供可观空间。我国目前绝大部分省市工业大户均已实施峰谷电价制,通过降低夜间低谷期电价,提高白天高峰期电价,来鼓励用户分时计划用电,从而有利于电力公司均衡供应电力,降低生产成本,并避免部分发电机组频繁启停造成的巨大损耗等问题,保证电力系统的安全与稳定。储能用于峰谷电价套利,用户可以在电价较低的谷期利用储能装置存储电能,在电高峰期使用存储好的电能,避免直接大规模使用高价的电网电能,如此可以降低用户的电力使用成本,实现峰谷电价套利。

用户侧储能主要应用场景及案例

1.充电站

光储充一体化,目前也是比较普遍的应用场景,一方面缓解了充电高峰时充电桩大电流充电对区域电网的冲击,另一方面通过峰谷差价,给充电站带来了非常可观的收益。目前已经覆盖了大部分地区,在全国江苏、广东、四川、云南、陕西、山东等等很多省份均有建设投运。

.工业园区

目前大多数用户侧储能项目都建设在工业园区内。年1月报道,江苏无锡星洲工业园内,新加坡工业园智能配网储能电站储能容量为0MW/MWh,是当时全球最大商用储能电站。该项目是首个接入国网江苏省电力公司客户侧储能互动调度平台的大规模储能电站,也是首个依照江苏省电力公司《客户侧储能系统并网管理规定》并网验收的项目。除此之外,还有江苏启东螺丝厂、食品工厂、污水处理厂、信义空调园区等也有安装储能设施。

3.数据中心

为进一步提升数据中心供电的稳定性和可靠性,万克能源和阿里巴巴合作,在阿里巴巴上海数据中心建设了数据中心储能系统,在双十一期间为数据中心提供了电力保障。储能系统并联接入数据中心,简化了数据中心供电的串联级数,优化改进了电源结构,大幅改善了数据中心应急电源的容量和备用时间,进而进一步增强了数据中心的供电可靠性。此外,储能系统还可通过削峰填谷、容量调配等机制,提升数据中心电力运营的经济性,节能降耗,低碳环保。

4.通信基站

年1月4日,中国铁塔公司在北京与重庆长安、比亚迪、银隆新能源、沃特玛、国轩高科、桑顿新能源等16家企业,签订新能源汽车动力蓄电池回收利用战略合作签约仪式。据了解基站储能电池需求巨大,中国铁塔公司在全国范围内现有近00万座基站,备电、削峰填谷、新能源站等合计需要电池约万kWh,每年新增储能电池需求约万kWh。

5.地铁、有轨电车

年5月9日,德令哈现代有轨电车项目首列车,在中车四方股份公司下线,该车采用超级电容和钛酸锂电池混合储能技术,堪称超级电容有轨电车的“升级版”。年已投入运营,是首列开进青藏高原的现代有轨电车,也是世界上运营海拔最高的有轨电车。

6.港口岸电

港口是用电大户,随着港口规模的不断扩大,其对电能的消耗也得到越来越多的



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