分布式储能技术应用及前景展望-郑海兴(rgz20190930改)

分布式储能技术应用及前景展望 南方电网综合能源有限公司 郑海兴 公司 介绍 储能主要模式 用户侧电化学储能的收益模式 用户侧储能运营模式 用户侧储能现阶段面临的困境 退役动力电池的梯次利用解决方案 目 录 CONTENTS 前景及展望 工业节能 建筑节能 照明节能 节能服务 天然气分布式能源 生物质 工业余热余压 煤矿瓦斯综合利用 分布式能源及 综合利用 光伏 风 电 储能 新能源 电动车充电服务 售电和需求侧响应服务 节能服务电商平台 新型业务 公司业务 ◆ 南方电网综合能源有限公司是南方电网 公司的控股子公司，专门 从事节能减 排、新能源等综合能源业务 投资、建设、运营的 专业子公司，于 2010年 12月在广州挂牌 成立。 ◆ 公司依托南方电网及各股东单位的客户资源、营销渠道、品牌背景等优势，在技术整合，市场开拓，项 目的投资、建设、运营各方面具有强大的市场竞争力。 ◆ 公司主营 3N业务 公司业务 ◆ 南方电网综合能源有限公司在储能方面 主要投资业务方向 用户侧储能项目1 2 电源侧调峰调频辅助服务 3 退役动力电池规模化应用示范 储能主要应用模式 发电侧 发电峰谷调节 调峰服务 系统备用 发电 辅助服务 调频服务 电压调节 黑启动 其他辅助服务 输配网 阻塞管理 延缓扩容升级 应急电源 低电压治理 用户侧 峰谷套利 需求响应 备用电源 电能质量改善 新能源并网 平抑出力波动 新能源消纳 微网调节 我国首个海上风电与海岛微网应用整合研究项目 几种模式可叠加，在目前储能高成本的 情况下，多种收益模式叠加具有更好的 经济性。其中峰谷套利模式最为基本及 较易实现的收益模式。 应用模式 峰谷 套利 需量 电费 管理 动态 增容 需求侧响应 用户侧电化学储能的收益模式 我国首个海上风电与海岛微网应用整合研究项目峰谷套利 是指储能系统在谷值电价 /平值电价时段充电，然后在峰值电价时段放出，以 此方式赚取电价差额，从而减少用户电费开支。 假如峰值电价 H，谷值电价 L，则每度电可获取的最大收益为 H-L，如图 用户侧电化学储能的收益模式 我国首个海上风电与海岛微网应用整合研究项目需量电费管理 在两部制电价模式下，电费由电度电费 基本电费两部分构成。基本电费主要是指容量 或需量电费，可以通过储能系统进行 削峰填谷， 消除尖峰负荷 ， 平滑用电曲线 ，减少 基本电费 。 用户侧电化学储能的收益模式 我国首个海上风电与海岛微网应用整合研究项目动态增容 用户的变压器容量是固定的，当用户出于其需求造成 变压器重载运行 时，则需要进行 变压器扩容 。而 储能系统可实现容量扩增，明显降低 变压器负载率，减少 变压器的增 容费。 用户侧电化学储能的收益模式 我国首个海上风电与海岛微网应用整合研究项目需求侧响应 是 指电网公司通过 调度用户侧储能 系统的容量来实现对电网整体负荷供需平衡的调节，稳 定电网运行，保障电网 安全，并向用户支付一定金额的补偿。 储能系统 电网 火力发电厂 调频调峰 用户侧电化学储能的收益模式 我国首个海上风电与海岛微网应用整合研究项目EMC 模式 由第三方投资运营，在工业用户提供场地内建设储能系统，与工业 用户利润 分享。 EPC模式 由工业用户自行投资运营，储能设备或系统集成方负责项目建设及维护，工业用户获得项目收益。 目前市场上主要以 EMC模式为主。 EMC模式中利益分享方式 投资方向工业用户支付租金 投资方与工业用户按照商定的比例分享项目收益 工业用户享受峰时放电电价打折 用户侧储能运营模式 我国首个海上风电与海岛微网应用整合研究项目 成本高 收益率低 占地面积大 安全风险 用户侧储能现阶段面临的困境 退役动力电池在梯次利用应用分析 初始 投资高是制约 锂电池在 电力储能 规模化 应用的重要因素之一 ，而 锂电池的价格占据了电池 储能系统成本的很大部分。据中国汽车 技术研究中心 预测，到 2020年，我国电动汽车动力电池累计 报废量将 达到 12万 17万吨，而通过动力电池的梯次利用可以降低电池 成本 是一个可以探讨的方向 。 充分发挥锂电池 的容量价值，一方面能延长电池使用的全周期寿命，另一方面也 有助于 降低电 池储能系统的初始成本，对于推动电动汽车行业的健康发展 、储能 系统在电力系统领域的推广应用 以及节能环保均具有重要意义 。 目前主要的适宜的应用方向 铁塔公司 用户侧储能 新能源配套储能 退役动力电池的梯次利用解决方案 退役动力电池在用户侧储能项目的技术应用 ◆退役电池的分选、拆解； ◆退役电池的一致性差电压、电阻、容量、循环次数等有较大差别，不一致性较大的电池不适 合直接串并联成组使用； ◆运维难度大退役电池处于生命周期后半段，故障率低、电池来源分散 ◆占 地面积大相比新电池标准集装箱内安装的电池实际可用容量较低 ◆充放电策略与不匹配，放电速度与计划不一致 ◆部分模块无法准确校准 SOC，无法实现满充满放 主要技术难点 退役动力电池的梯次利用解决方案 退役动力电池在用户侧储能项目的技术应用 电动汽车退役电池，可整包、模组级、电芯级梯次利用，最后原料回收，动力电池循环路径如下 图 退役动力电池的 分选、拆解 退役动力电池的梯次利用解决方案 退役电池包应用模式优缺点对比 表 退役动力电池的 分选、拆解 整包使用 拆解至模组后再组合使用 拆解至电芯后再组合使用 缺点 1）对退役电池指标要求高，有个别落后电池， 整包电池无法利用 2）有个别模组落后，需整包更换， 维护成本高 3）整包机械尺寸较大，安装场景受限 模组进行筛选、配组测试，有一定的生产成本 1）拆解工作量大 2）再次组装成模组，梯次利用成本 高 3）拆解过程有安全隐患 优点 无需拆解，梯次利用成本低 1）拆解至模组，工作量较小。 退役电池梯次利用率高，可对模组进行筛选、 配组，保证电池的一致性； 2）可根据需求，灵活配置成组电池的容量、总 电压，可满足电力储能 MW级的应用。 3）维护方便，可只对落后的模组进行更换，维 护成本低。 退役电池梯次利用率高，拆解分选 后再重组利用 通过上述优缺点对比，可见当整包电池经测试状况良好，宜整包使用于储能系统，以节约成本；而当整包电池经测试无 法满足储能系统参数要求时，模组使用就具有较明显的优势，推荐经过厂家筛选、重新配组后，性能一致性较好的退役 动力电池模组，应用于大规模电力储能系统。 退役动力电池的梯次利用解决方案 退役动力电池在用户侧储能项目的技术应用 解决 退役动力电池一致性差、运维难度大的办法 多 分支 组串式 变流器 集成方案 ◆多直流通道模块 ➢电池 包独立管理和控制，与电池包 BMS可快速通信，精细充放电的同时，杜绝过冲过放，即使响应故障状态，保护电 池系统安全 ； ➢每个模块 有独立 可控的 DC/DC支路，可以直接与电池包进行 BMS通信和控制管理 ，完美 适配 30KWH60KWH的电 池包 ； ➢两 级拓扑架构，超宽的直流电压范围，完美适应多种电压体系的 电池 . ◆精细化管理 ➢对电池做精细管理，完美解决梯次电池不一致的实际困难；避免做整包筛选，有利于未来电动车大规模退役后的大规 模利用，提高梯次电池利用的效率和降低成本； ➢各分支独立控制，支持不同容量，不同种类，不同电压等级电池接入，快速动态保护，大幅提高系统安全 性 退役动力电池的梯次利用解决方案 退役动力电池在用户侧储能项目的技术应用 解决 退役动力电池一致性差、运维难度大的办法 退役动力电池的梯次利用解决方案 退役动力电池在用户侧储能项目的工程实例 深圳比克梯次利用储能项目 该项目为 2018年国家重点研发计划 梯次利用动力电池规模化工程应用关键技术 的示范工程之一。 目的 为 测试组串式小机并联系统重组拓扑性能，对比退役三元及磷酸铁锂电池低 倍率 运行特性及衰退特性， 验证退役电池梯次利用储能系统在大工业园区配套的 经济性。 总规模 2.15MW/7.2MWh，分为三个子系统 1储能子系统额定功率为 1MW/3.04MWh（磷酸铁锂）； 2储能子系统额定功率为 576kW/2.1MWh； 3储能子系统额定功率为 576kW/2.1MWh（ 2、 3子系统采用三元电池） 收益模式 峰谷套利 充放电策略 两充两放（平谷充、峰时放电） 退役动力电池的梯次利用解决方案 退役动力电池的梯次利用解决方案 退役动力电池规模化示范项目 退役动力电池的梯次利用解决方案 退役动力电池的梯次利用解决方案 退役动力电池在用户侧储能应用的经济性分析 退役动力电池在用户侧储能应用上具备较好的前景 据 中国汽车技术研究中心预测 ， 到 2020年 ， 我国电动汽车动力电池累计报废量将达 到 12万 17万吨 ， 而通过动力电池的梯次利用可以降低电池成本 。 充分 发挥锂电池的容量价值 ， 一方面能延长电池使用的全周期寿命 ， 另一方面也有 助于降低电池储能系统的初始成本 ， 对于推动电动汽车行业的健康发展 、 储能系统 在电力系统领域的推广应用以及节能环保均具有重要意义 。 退役动力电池的梯次利用解决方案 未来的发展 电池度电成本持续下降 材料价格下降 、 循环寿命提升 盈利模式多样化电力市场机制的完善 ， 储能的价值通过市场体现 储能技术的成熟和突破电芯 、 系统集成的技术成熟 、 标准的完善 ， 提高项目的安全性 经济性 安全性 两大核心问题 前景与展望 感谢聆听 打造国内领先、国际知名 现代能源综合服务商 版权所有 南网能源公司