谭建国（南都）-电力储能技术发展趋势与商业应用.pdf

谭建国浙江南都能源互联网运营有限公司 二O一九年四月电力储能技术发展趋势与商业应用 p 南都电源创立于1994年，2010年4月A股上市300068.SZ，2018年公司销售收入近百亿元。现下辖26家子公司，全球储能行业领跑者、工业电池领域领先者、国内新能源电池行业领导者。p 公司主营业务为智慧储能、绿色出行、后备电源、资源回收等四大板块。p 拥有国家高新技术企业、国家认定企业技术中心、行业内唯一的国家认可实验室、国家级博士后工作站、院士工作站、浙江省装备电子信息研究院。p 拥有国家授权专利1000余项，其中其中发明专利400余项；主持及参与制定修订国际、国家及行业标准40余项；近年承担国家及省市重大项目 10项。p 已形成“原材料产品应用运营服务资源再生原材料”的全封闭产业链。p 据统计，2018年,南都储能累计与新增装机规模装机名列前茅。2017年在中国占据绝对领先地位，稳居装机规模、储能功率、储能容量三项指标排名的第一; 据彭博社统计，南都电源储能2017年新增投运规模全球排名第二。 南都电源公司简介 目 录CONTENTS 0 1 储能宏观市场分析0 3 储能技术商业应用0 2 储能技术发展趋势 01Part One 储 能 宏 观 市 场 分 析 全 球 储 能 市 场 概 况01 全球电化学储能累计装机规模及预测l 2018年，全球已投运储能项目的累计装机规模为180.9GW，同比增长3，其中，抽水蓄能的累计装机规模最大，为170.7GW，同比增长1.0，电化学储能和熔融盐储热的累计装机规模紧随其后，分别为6.5GW和2.8GW，同比分别增长121和8。2018年，电化学储能的新增投运规模最大为3.5GW，同比增长288。预测到2022年全球电化学储能市场累计装机规模将达到12.3GW。l 技术路线上，锂离子电池装机规模占绝对领先地位， 锂离子电池装机1115.9 MW，占比90.0，主要应用于可再生能源并网、辅助服务；铅蓄电池106.4 MW，主要应用于用户侧；液流电池12.5 MW；钠基电池5.3 MW。l 应用领域上，可再生能源并网占比最大，主要分布在澳、日。辅助服务第二，主要分布在英国。用户侧第三，主要分布在韩、中、美、澳。电源侧、电网侧第四、第五，主要分布在美国。l 地域分布上，装机规模从大到小依次为美、澳、韩、英、中、德等。 中 国 储 能 市 场 概 况02l 2018年，中国已投运储能项目的累计装机规模为31.2GW，同比增长8，其中，抽水蓄能的累计装机规模最大，约为30.0GW，同比增长5，电化学储能和熔融盐储热的累计装机规模紧随其后，分别为1.01GW和0.22GW，同比分别增长159和1000。中国新增投运储能项目的装机规模为2.3GW，其中电化学储能的新增投运规模为0.6GW，同比增长414。据RCESIP预测，2025年我国电化学储能累计装机规模有望达到24 GW。 l 技术路线上，锂离子电池占比68，主要应用于电网侧调峰调频、发电侧调频与功率平滑。铅蓄电池占比29，主要应用于用户侧削峰填谷。l 应用领域上，电网侧占比最大，以江苏、河南、湖南等电网公司的调峰调频辅助服务为主。用户侧其次，以在江苏、北京、广东等峰谷差价大的地区调峰为主。电源侧再次，以广东、山西、内蒙火储联合调频服务为主。l 地域分布上， 装机规模从大到小依次为江苏、河南、湖南、甘肃、青海、山西、广东、北京等。 中 国 发 电 规 模 预 测03 2017年太阳能电、风电发电装机容量合计2.93（亿kW），占比16；据机构预测，2050年容量合计将达35.96（亿kW），占比增至68。 中 国 储 能 需 求 预 测04 来源中国电力科学研究院院士 周孝信我国新一代能源系统的发展前景备注现役电池是指在运电动汽车以V2G形式参与电网运行的储能容量，二次电池是指电动汽车退役的动力电池梯级利用或为电网的储能容量 02Part Two 储 能 技 术 发 展 趋 势 电 力 储 能 （ 储 电 、 储 热 、 储 氢 等 ） 技 术 研 究 与 发展 以 问 题 为 导 向 ， 根 据 不 同 应 用 场 景 的 实 际 需 求发 展 相 应 的 储 能 技 术 。未 来 电 力 需 求 四 大 主 增 长 点 与 DT/AI相 关 的 数 据 中 心 用 电 与 快 速 出 行 相 关 的 轨 道 交 通 /高 铁 与 汽 车 电 动 化 相 关 的 充 电 站 与 城 镇 化 进 程 相 关 的 工 商 业 居 民 用 电电 网 发 展 面 临 新 需 求 电 网 调 峰 、 调 频 ， 促 进 新 能 源 并 网 消 纳 提 高 供 电 可 靠 性 ， 改 善 电 能 质 量 分 布 式 电 汽 车 储 能 充 电 站 支 撑 分 布 式 电 源 发 展 工 商 业 /家 庭 户 用 储 能 多 能 互 补 能 源 系 统 构 建 储 能 技 术 需 求 导 向01 规 模 化 应 用 储 能 技 术 发 展 总 体 趋 势 的 四 大 关 键 指 标 安 全 、 高 效 、 低 成 本 、 长 寿 命 。 储 能 技 术 指 标 主 要 包 括 能 量 密 度 、 功 率 密 度 、 充 放 电 倍 率 、 储 能 效 率 、 循 环 寿 命 、 响 应 时 间 。 从应 用 场 景 功 能 需 求 分 为 四 大 类 功 率 型 储 能 技 术 ， 能 量 型 储 能 技 术 ， 容 量 型 储 能 技 术 ， 以 及 备 用型 储 能 技 术 。储 能 技 术 电 化 学 储 能 将 成 为 发 展 最 快 技 术02 电化学储能的优势系统规模大模块化设计，通过并联可实现20MW以上级别系统规模响应速度快毫秒级时间尺度内实现额定功率范围内的有功无功的输入和输出能精确控制 能够在可调范围内的任何功率点保持稳定输出双向调节能力充电为用电负荷，放电为发电电源，额定功率双倍的调节能力相比于机械储能/电磁储能/储氢/储热等其它储能技术，电化学储能技术的优势非常明显 绿色环保，促进环境友好集约用地，减少资源消耗科学安全，建设周期短 技术成熟其他优势 03 部署灵活 “平地上的抽水蓄能站”储 能 技 术 电 化 学 储 能 将 成 为 主 要 发 展 趋 势 锂离子电池是电化学储能技术发展的最具潜力技术之一，如何开发有区别于动力电池技术路线的储能专用锂离子电池成为行业发展需求的关键；储能专用电池的特点要求具备高安全、大容量、长寿命、低成本、高能效；从安全性、循环寿命等指标来说，固态锂离子电池将成为未来规模应用的最有潜力的技术。锂离子电池成本随着锂产业链规模不断成熟扩大，成本具有大幅下降空间；储能装备的预装化、标准化、模块化等应用将进入成熟阶段。 电 化 学 储 能 技 术 应 用 前 景 及 路 线 图04 南都储能电站一站式解决方案 | ONE STOP SOLUTION Product铅炭电池/锂离子电池/BMS/EMS/储能云平台载体 系统集成/工程建设ESS System储能电站 Service投资运营Recycle资源回收储能业务在5年的时间内实现了从电池到系统到投资运营的跨越式发展，无论市场和技术能力还是商业模式都有了巨大的质变。全应用产品覆盖，致力于电源系统集成、云平台运维及循环回收等一站式解决方案。 05 南 都 预 装 式 模 块 化 储 能 系 统 解 决 方 案06 （20呎10呎）单模块容量0.5MWh 电站使用寿命10年以上电站综合效率大于85能量型-EnergCube铅炭储能模块 （40呎 All-in-one）单模块容量2MWh 电站使用寿命15年以上电站综合效率大于90功率型-PowerBank锂电储能模块 依托长寿命专利的铅炭技术和优异的锂电池（磷酸铁锂和固态锂离子）技术两大核心储能技术，结合全面的标准化安全设计、可靠性设计、领先的电池模块成组技术、智能电池管理系统、高效变流模块化技术、能量管理系统、云平台服务技术；可以为用户提供功率型/能量型/混合型的大规模储能系统解决方案MW级的储能系统及家庭新能源储能系统解决方案KW级的家用储能。 单模块容量0.5MWh 电站设计寿命10年以上 储能系统效率大于85 分布式解决方案 p 标准设计p 快速部署 p 灵活扩容p 可多层叠放 能 量 型 EnergCube预 装 式 模 块 化 铅 炭 储 能 方 案07 单模块容量2MWh 系统寿命达15年以上 储能系统效率高于90 All-in-one解决方案功 率 型 PowerBank预 装 式 模 块 化 锂 电 储 能 方 案08 03Part Three 储 能 技 术 商 业 应 用 储能主要应用场景---提升电力系统安全性、经济性、灵活性 南 都 储 能 应 用 场 景 典 型 案 例编 号 应 用 领 域 项 目 名 称 储 能 规 模1 湖 南 电 网 湖 南 电 网 6 0 兆 瓦 电 池 储 能 电 站 （ 榔 梨 变 2 4 MW/4 8 MWh2 江 苏 电 网 镇 江 产 业 园 区 用 户 侧 分 布 式 储 能 项 目 4 0 0 MWh3 江 苏 电 网 苏 州 同 里 能 源 互 联 网 示 范 小 镇 预 制 储 能 站 0 .6 MW/1 .2 MWh4 河 南 电 网 河 南 电 网 1 0 0 兆 瓦 电 池 储 能 电 站 （ 龙 山 变 9 .6 MW/9 .6 MWh5 广 东 电 网 广 州 局 万 力 轮 胎 分 布 式 储 能 电 站 6 MW/3 6 MWh6 德 国 电 网 德 国 5 0 MW一 次 调 频 储 能 PCR项 目 5 0 MW/1 0 0 MWh7 印 度 电 网 印 度 国 家 电 力 调 峰 调 频 储 能 电 站 1 MW/1 MWh8 配 网 侧 无 锡 新 加 坡 工 业 园 智 能 配 网 储 能 电 站 2 0 MW/1 6 0 MWh9 能 源 互 联 网 天 工 产 业 园 区 互 联 网 智 慧 能 源 系 统 国 家 示 范 项 目 1 2 .5 MW/1 0 0 MWh 1 0 光 储 充 北 京 蓝 景 丽 家 商 业 综 合 体 用 户 侧 光 储 充 电 站 0 .5 MW/2 .5 MWh1 1 数 据 中 心 中 国 移 动 IDC储 能 备 电 服 务 项 目 1 2 1 .7 MWh1 2 风 光 储 联 合 发 电 国 网 张 北 风 光 储 智 能 微 网 示 范 项 目 1 MW/6 MWh1 3 光 储 联 合 发 电 华 能 青 海 /新 疆 光 储 联 合 发 电 储 能 电 站 1 MW/3 MWh1 4 微 电 网 国 网 鹿 西 岛 风 光 储 微 网 示 范 项 目 2 MW/4 MWh1 5 多 能 互 补 南 国 红 豆 自 备 电 厂 光 储 联 合 发 电 储 能 电 站 4 MW/3 2 MWh1 6 户 用 澳 洲 户 用 光 伏 智 慧 储 能 系 统 5 kW/1 4 .4 kWh 项目概况 项目收益点p 储能规模1MW/3MWhp 新能源并网消纳储能项目；青海地区新能源资源丰富，用电需求低，存在普遍的弃光、弃风问题。该项目采用光伏加储能形式，利用光伏多余的电或被限制的电存储起来，在光照或者功率不足的情况下，储能放电，实现能源的高效利用。p 储能功能参与光伏并网消纳，实现经济效益增收 p 采用投资加运营模式，以储能上网卖电的形式回收投资成本p 示范性项目打开市场，可解决偏远地区大规模新能源并网消纳问题，改善电能质量，提高用电稳定性和可靠性 青 海 /新 疆 光 储 联 合 发 电 储 能 电 站储能应用案例发电侧___新能源并网光储联合发电 城 市 峰 值 负 荷 快 速 增 长 与 输 电 走 廊 容 量 不 足 问 题-- 输 配 电 线 路 或 变压器容量尖峰时段超容 储能应用案例 输电网侧 -- 提 供 输 配 电 线 路 功 率 补 偿 、 降 低 输 配 电 线 路 容 量 耗 损 项目 湖南电网百兆瓦时电池储能电站（榔梨变概况 该项目是湖南首个电网侧储能示范项目，解决输配电网面临的变电站扩容、供需不平衡、新能源接入选择问题 长沙电网作为湖南省用电负荷中心，随着经济发展，峰谷用电不均衡问题愈加突出，加之湖南省以小水电为主，电网调峰能力不足 通过发挥调峰、调频、调压、负荷响应、黑启动等功能，有效缓解长沙地区局部高峰期供电压力，提升新能源供电稳定性，提高直流特高压输送效率 磷酸铁锂电储能技术；南都中标榔梨变预制舱电池储能系统项目，地点 长沙，湖南 规模 24MW/48MWh时间 2019年2月投运功能 AGC调频、AVC调压、调峰等 储能应用案例输配电端 项目 河南电网100兆瓦电池储能电站（龙山变概况 河南信阳龙山110KV变电站储能示范工程是河南电网100兆瓦电池储能示范工程之一；国网公司2017年科技项目多点布局分布式储能系统在电网的聚合效应研究及应用示范配套示范工程。 该项目是国内首个电网侧储能示范项目，验证电网侧布置规模化储能关键技术，开展运营商业模式研究。工程利用电网现有变电站空地和空余间隔。可以解决电网面临的变电站扩容、供需不平衡、新能源接入选择问题 南都中标龙山变储能系统成套设备，标志着南都储能开展新的应用领域，电网侧解决方案已达到国内先进水平 锂电储能技术地点 信阳，河南 规模 9.6MW/9.6MWh时间 2018年投运功能 调峰调频、削峰填谷 储能实现在电网无功优化、降低线路损耗、减少变压器损耗、电网灵活性改造等方面产生效益。 储能应用案例输配电端 -- Regulation Frequency Regulation, PCRLoad Generation Renewable EnergyEurope Energy ExchangeBESS PCR ServiceBESS Configuration PCR Criteria 储能应用案例输配电端电 力 辅 助 服 务 电 网 一 次 调 频 服 务 Bidding price in Y 2017 储能应用案例输配电端 项目概况 项目收益点 p 当发电和电力需求不平衡时，参与频率调节p TSOs（输电系统运营商）需要购买电能用于对频率偏差的即时平衡p 市场是通过多变的，透明的以及无歧视性的每周拍卖方式进行p 储能规模50MW/100MWhp 德国商业化一次调频储能项目；德国电网调频市场是一个成熟的电力辅助服务交易市场，目前市场容量超过800MW，储能因其调频效率高、响应速度快、成本相对更低以及更环保的特性，相较于传统火电机组调频而言，有更好的经济效益和社会效益p 储能功能参与欧盟电网的一次调频辅助服务，同时参与峰谷价差套利 配 电 线 路 侧 – 功 率 补 偿 、 电 压 支 撑 储能应用案例 配电端 峰 值 负 荷 超 过 配 电 网 的 线 路 或 变 压 器 容 量 平 衡 配 电 网 峰 值 负 荷 ， 实 现 分 时 电 价 峰 谷 套 利 n 储能功率20MW/160MWhn 全球最大的用户侧商用化运作的储能电站项目，全国第一个增量配电网储能项目，第一个经国家电网公司验收批准运行的大规模储能电站，安装了江苏省第一只储能用峰谷分时电价计量电表，并成为首个接入江苏省储能互动调度平台的大规模储能电站。项目概况 n 削峰填谷，节约电量电费，实现园区配网侧电费管理；n 平衡电网峰值负荷，改善电能质量，提升电力系统能效利用率；n 提供智慧节能用电与应急供电，保障企业生产及设备安全；n 参与实现电力需求侧响应。项目收益点配网侧典型项目 增量配网储能 无锡新加坡工业园智能配网储能电站储能应用案例 配电端__无锡星洲工业园智能配网储能电站 储 能 开 创 需 求 侧 响 应 先 河 商用储能参与需求侧响应中国第一单l 投运以来连续三次在春节/国庆期间，南都无锡新加坡智能配网储能电站成功参与江苏省电力需求侧响应，并顺利完成实施。l 电站在参与服务的过程中，仅用1秒钟时间，便降低 了园区内2万千瓦的电力需求。l 此次参与电网需求侧响应，在全国大规模储能电站中尚属首次，为电化学储能系统进入电力市场提供了范例。l 今年6月，CCTV-2经济信息联播“新能源与储能”专题报道电站建设运营情况。l 今年12月，CCTV-2交易时间储能行业专题报道了无锡星洲电站运营情况。 电 能 分 时 电 价 套 利 和 电 能 质 量 改 善 储能的应用案例 用 户 侧 平 衡 配 电 网 峰 值 负 荷 ，实 现 分 时 电 价 峰 谷 套 利 、参 与 电 力 需 求 侧 响 应