浅析光储技术应用及发展趋势

清洁能源系统集成运营商 光储 技术应用及发展趋势 浙江正泰新能源开发有限公司 2019-11 CONTENTS 目录 一、光储市场 及政策背景 二、光储技术应用 三、 光 储应用场景 四 、光储未来发展 一、光储市场 及政策背景 1.1 光伏 +储能市场现状 光伏 +储能（简称光储）应用是截至目前整个形式 最 有利于其发展的，也是行业主推的一个方向。因为整合国家能源结构， 发电企业和电网企业诉求，风电、火电或 光储 是一种共赢模式，尤其光储是商业模式最为清晰的。国家战略要求将光伏的 弃光率控制在 5%之内，这种控制技术有很多种，但光伏 +储能是目前比较合意的一个模式。 业界关于光储的话题探讨，从最初 “关于 光伏为什么加储能 ”，到 “光伏 +储能能做什 么 ”，之后的 “光伏需要匹配多少储能 ”，再 到 “储能应配在直流侧或是交流侧 ”，随着 讨论话题的深入，也代表了光储技术的不 断进步 我国光储项目建设也是卓有成效，截至 2018年底，中国已投运的、与光伏相配套 的储能项目的累计装机规模达到了 259.6MW，占中国储能投运项目总规模的 25.7%，光储市场拓展速度正在加快。 1.2 光伏 +储能的优势和挑战 光伏 +储能 优势 ： 光储系统可以快速精准的储存电量，平 缓短期波动，消除最大负荷电量，保证太阳能最大利用率。 光伏储能应用渐成趋势，应用场景基本有五类： ◆提高光伏自发自用率 ，将负荷用不完的光伏电能用蓄电池储存， 在负荷高峰时释放储存的电能，可有效节省电费支出。 ◆削峰填谷 ，通过储能系统在电价谷值时充电，电价峰值时放电， 减少电度电价。 ◆需量管理 ，通过储能进入，减少了工厂峰时用电功率，专变容 量或最大需量对应减少，如此就减少了基本电价。 ◆微网系统 ，对无电、缺电地区或离岸海岛，通过光伏和储能建 立的微网可以减少传统的柴油发电机造成的噪声，环境污染， 供电成本更低，更经济可靠。 ◆优化光伏输出曲线 ，将电网无法消纳的部分能量先储存起来， 在其他时段并网，减少因弃光限电造成的浪费。 光储系统面临 的 挑战 ： 相关人士认为，储能没有得到 彻底解决之前，光伏发电永远只能是电力系统的配角。 ➢ 资源方面 ，我国拥有丰富的锂矿产资源，而锂矿是生产 锂电池的重要原材料，这为储能发展提供了资源保障， 但问题在于国内锂资源的开发利用程度还很低，目前大 量锂材料还依赖于国外进口。 ➢ 政策方面 ，针对储能行业相关的政策大部分是宏观规划， 未真正落实到实施细则，没有形成有利于储能行业发展 的外部市场环境。相对应储能发挥的价值，现在对于储 能行业的补贴和税收激励政策还不足够。 ➢ 商业模式层面 ，储能盈利模式过于单一，应挖掘储能在 电力辅助服务以及输配电等领域的价值，以丰富光储的 盈利模式。 1.3 光储相关政策 ➢ 2019/2 新疆自治区发改委印发 《 关于在全疆开展发电侧储能电站建设试点的通知 》 ,强调要鼓励光伏电站合理配置储能系 统， 储能电站原则上按照光伏电站装机容量 20%配置。 配置储能电站的光伏项目，原则上可增加 100小时计划电量 ，据悉，理论上可 为一座 100MW光伏电站每年增加数百万元营收 。 ➢ 2019/3 华东能监局正式公布 “ 两个细则 ”2019 年 3月印发稿， 规定风电场和光伏电站从并网发电之日起纳入。这意味着，光 伏电站自此正式纳入考核 ，涉及范围包括发电曲线偏差、调峰、一次调频、 AGC、无功调节、黑启动、非计划停运等方面。伴随考核 深入，必然对项目影响较大，储能将是重要应对手段之一。 ➢ 2019/6 新疆发改委和新疆能监办正式联合发布《关于开展发电侧光伏储能联合运行项目试点的通知》， 根据《通知》， 此次新疆光伏储能试点项目总装机规模 35万千瓦，且储能时长不低于 2小时配置 ，新疆正式开启光伏储能联合运行项目试点，明确了 储能对于构建现代能源产业体系，推进能源生产和利用方式变革具有重要意义 。 ➢ 2019/7 新疆光储联合运行试点项目第一批清单发布，共 36个项目， 合计规模为 221MW/446MWh， 北控清洁、猛狮科技、天 合光能、比克电池、易事特、阳光电源、国网节能、上海动力、国能驭新、智光储能十家储能企业成为南疆首批试点项目践行者。 ➢ 2019/8 光储市场再突破，继新疆之后，西藏也开启首批光伏储能示范项目征集通知， 文件涉及的总储能规模达 1.12GWh。 西藏自治区无电地区较多，光伏储能电站项目对改善当地的电力供应状况将起到一定作用 。 ➢ 2019/8 山东能源局发布《关于做好我省平价上网项目电网接入工作的通知》， 文件中指出：鉴于山东省电网调峰压力较大 的实际情况 ，鼓励较大规模的集中式光伏电站自主配备适当比例的储能设施，减少弃光风险 。 二、光储技术 应用 2.1 储能在光伏中的作用 2.2 光储技术应用 我国光储项目以技术示范和模式验证为主。项目应用主要分为：集中式光储和分布式光储。集中式光储主要是储能与 ” 三北 ” 地区 的大型光伏电站相结合，实现削峰填谷，跟踪计划出力，提供电网支撑和平抑波动等功能，项目主要分布于青海、河北、甘肃、新疆 等地区。 分布式储能应用场景多样，储能主要用于节省用户电费支出、参与需求响应、提高光伏自发自用水平、替代电缆铺设 /减少柴 油发电等。项目主要分布在青海、西藏、甘肃等地区，主要是解决当地用电困难问题 。 ◆ 华能集团 2017年 12月投运的青海格尔木 光伏 +储能电站，是中国首座规模最大的商业化光储电站，采用铅炭电池、磷酸铁锂电池，探索和应用 了一种分布式 直流侧光伏储能技术 。 ◆ 国电投黄河水电公司于 2018年 6月投资运营的青海共和多能互补验证项目，采用 四种不同电池 对储能系统的电池特性、容量配比、系统匹配以 及控制进行研究，并对水 光储互补协调运行模式 进行了验 证 。 ◆ 国网浙江省电力公司 2018年 6月投运的南麂岛微网示范工程项目，采用磷酸铁锂电池和超级电容，该项目是全国建成的首个离网型兆瓦级智能 电网项目， 为 离网型海岛供电 范本 。 ◆ 协合新能源西藏乃东 20MW光伏电站 +5MWh储能电站项目顺利并网。采用锂电池技术，海拔最高的容量最大的储能电站，也是到目前为止海拔 最高的 梯次利用的储能 电站 。 ◆ 湖北枣阳平凡瑞丰 10MW光伏 +10MW/40MWh全钒液流电池储能项目首期 3MW光伏 +3MW/12MWh储能项目竣工投运，该项目是目前国内最大 规模的 全钒液流电池光储用一体化 项目。 从罗列的光储项目不难看出， 光伏 +储能不仅具有调峰调频、后备电源、电能质量治理、构建微网系统等优势，更具有多样性的盈利 模式 。 2.3 分布式光伏＋储能类型 目前我国电网容量能接收 20%-25%的分布式光伏发电容量，导致很多区域户用市场处饱和状态， 发展分布式光伏＋储能，可以极大改善弃光率，提高经济效益。 ◆ 户用分布式光伏＋储能 ：适用于改造原有无储能户用分布式光伏系统，新建户用分布式光伏 系统以及无电地区，容量一般在 5KW以下。 ◆ 工商业分布式＋储能 ：适用于独立微电网，用于场景有工业园区，偏远岛屿等，是实现多能 互补，构建智慧能源系统的重要组成。 2.4 分布式光伏＋储能优势 ◆ 提高电能质量，稳定光并网电站，解决光伏功率预测难题，关键环节支撑电网电压和频率稳定。 ◆ 提高分布式光伏自发自用比例，提升用户收益。 ◆ 削峰填谷，利用电网峰谷电价获得收益。 ◆ 灵活搭配，可构建微电网、主动配电网，提升配电网供电可靠性，安装方便，便于系统改造。 ◆ 提高光伏消纳，缓解电网压力，提高区域用电最大收益。 2.5 光伏 +储能系统应用 （ 1）光储离网系统 ⚫ 光伏离网发电系统，不依赖电网而独立运行 . ⚫ 应用于偏僻山区、无电区、海岛、通讯基站和路 灯等应用场所，专门针对无电网地区或经常停电 地区场所使用的，是刚性需求 . ⚫ 离网系统不依赖于电网，靠的是“边储边用”或 者“先储后用”的工作模式。 （ 2）光储并网系统 ⚫ 并网储能光伏发电系统，能够存储多余的 发电量，提高自发自用比例 . ⚫ 应用于光伏自发自用不能余量上网、自用 电价比上网电价价格高、波峰电价比波平 电价高的应用场所 . 光伏 +储能系统应用 （ 3）微网光储系统 ⚫ 微网光储系统是将原本分散的分布式电源相互协调起来，保证配电网的可靠性和安全性，同时，它能够顺利地 接入可再生能源系统，实现用户需求侧管理以及现有能源和资源的最大化利用。 ⚫ 和传统电网相比，微电网的最大特点是可以对分布式能源进行就地消化、就地平衡，同时也可以和大电网进行 能量交换 。 三、光储应用场景 该场景主要适用光伏上网电价补贴降低，且户 用用电峰谷价差较大的地方，光伏发电优先自发自 用，减少向电网售电， PV电能用于给负载供电； PV电能大于负载所需时，向电池充电，电池充满后， 剩余电能送至电网。 3.1 常用场景 该场景主要是指经常停电，或者电网不稳定，经常发生故障的情况下使用，在备电场景中， 只有在电网没电的状态下，电池给负载供电。在电网有电时， PV和电网不仅给负载供电，还随 时需要给电池充电，以保证电池处在满电的状态；以备在电网故障时，能够大功率，长时间的 给负载供电。 3.2 备电场景 3.3 微电网场景 ◆ 光储给负载供电 微网应用主要适用海岛、偏远乡村、经常停电的场景，光储系统独立或者光储系统与柴 发共同组成供电系统给负载供电。 ◆ 光储与柴发结合给负载供电 适用于无电网的场景， PV和电池及负载组成离 网微电系统， PV电池发出的能量供给负载使用， 余能存储于电池中，待 PV能量不足或夜间时，由 储能给负载供电。 适用于无电网场景， PV和电池及柴发和负载组成离 网微网电网系统， PV发电能量供给负载使用，余能存 储于电池中，待 PV能量不足或夜间是，先由电池给负 载供电，电池存储的能量全部放出后，由柴发给负载 供电。 3.4 推荐应用场景 (1) 数据中心储能 互联网 +已经成为各行业规划目标，互联网的重要组成部 分 ——数据中心也在如火如荼建设中。降低能耗以及减少碳排放 的责任下，目前众多知名数据中心开始追求 100%可再生能源供电 目标，储能系统走进数据中心将成为一种大趋势。 数据中心典型应用范例 ◆ 阿里巴巴 分布式储能技术打造 100%可再生能源耗数据中心 ◆ 苹果公司在多地均有建设 可再生能源数据中心 独立式风 +光 +储能 发电系统能够利用港口的地理优势，利用海边的风能 和太阳能进行发电，对港区内负荷进行供电。同时利用储能系统对太阳 能发电和风力发电的功率波动进行有效的平抑，改善电网对新能源的消 纳能力。还可对电网实现“削峰填谷”的作用，进而能实现独立的发电、 供电、用电系统，为港口带来可观的经济效益。 ◼ 国务院在 《 “ 十三五”节能减排综合工作方案 》 中要求：推动能源结构优化， 利用电力等优质能源替代燃煤使用，在港口码头等领域推动电能替代，减少 燃油消费。 ◼ 交通部发布 《 交通运输部办公厅关于加快长江干线推进靠港船舶使用岸电和 推广液化天然气船舶应用的指导意见 》 ，积极争取财政资金，研究建立船舶 受电设施改造优先补助绿色通道， 鼓励地方政府出台岸电运营补贴政策 ，推 动完善供售电机制 . （ 2）港口岸电 光储能未来发展 4.1 光 伏 +储能是未来发展趋势 光伏 +储能是未来发展趋势 ◆ 太阳能发电可实现零碳排且没有附加成本。储能技术可提供备用电源、调频和其他电网服务。 ◆ 将二者结合可实现夜间的持续供电，增加可用发电时间内的产出，提高电网灵活性。 ◆ 在分布式社区和屋顶系统中，太阳能和储能技术的结合可减少配电网压力，推迟或减少基础设施投资。 ◆ 在宏观层面上，储能和太阳能发电可在无需做出重大改变的情况下提高太阳能设施普及率，从而减少碳排放。 ◆ 光伏和储能构建智能微电网，可以提升新能源渗透率和消纳能力，更好的满足用户多样性需求，实现精准 供能，还可以减少用电偏差，提高考核收益。 ◆ 而在户用电站加入储能，可以减少用户对电网的依赖，用电更加自由化。 2019 /2 新疆自治区发改委印发 《 关于在全疆开 展发电侧储能电站建设试点的通知 》 ,强调要鼓励光 伏电站合理配置储能系统 ，储能电站原则上按照光 伏电站装机容量 20%配置。 《 通知 》 还指出，配置 储能电站的光伏项目，原则上 增加 100小时计划电 量 。 4.2 光储未来发展 ◆ 光伏 +储能 发展相辅相成，储能在能源市场的 “ 刚需 ” 身份在逐步的确定，展望光储未来发 展，业界人士认为光储应用未来可期，预计在以下方面，光伏 +储能系统应用将大放异彩， 首先是在大电网中的渗透率将逐渐扩大。其次，在能源互联网化的大基调下，光储应用可 能将更多参与电力交易、电网调度、调频调峰。然后是基于光储充的家庭智能用电、智慧 能源社区也将日趋普及等等。 ◆ 光伏 +储能应用将在未来能源领域扮演重要的角色，预计未来将有更多的企业布局这一领域， 先行者有先行者的痛苦，但也有先行者的特权。 正泰新能源 ——清洁能源解决方案提供 商 ◼ 正泰集团 旗下集清洁能源开发、建设、运营、管理于一体的 系统 能源解决方案的提供商。致力于光伏组件的 的生产和销售， 光伏 电站 、储能、配网售 电、微 电网、多能互补等综合能源的 投资建设 ， 注册 资金 72.6亿 元 ，力争成为 全球 领先的综合能源 系统 解决方案提供商 。 ◼ 光伏电站 ——全球累计投资建设光伏电站 3500兆瓦，在建项目约 800兆瓦 ， 国内 领先 的 民营企业光伏电站投资运营商 。 ◼ 光伏 组件 ——组件 产能 2.5GW， 电池产能 1.2GW， 工厂分布在杭州、 海宁 、 德国 、泰国等地，光伏组件行业“浙江制造” 标准起草 者。 ◼ 居民分布式 ——分布式 户用系统装机 超过 50000户， 全国 前列。 竞争优势 —— 全球唯一的全套光伏系统解决方案 提供 商 竞争优势 ——丰富的项目开发建设和运营经验 竞争 优势 ——智能的电站管理系统 智能运维分析平台和管理系统 ✓ 实现总部 -区域 -电站三级管理模式 ； ✓ 对所辖电站进行统一的远程集中监视和生产 运营管理 ； ✓ 利用云计算技术、物联网技术、大数据挖掘 等与光伏进行跨境融合 ； ✓ 引进机器人学习技术，实现组件发电、逆变 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