王含-储能：放大未来能源之所能

2020年9月 www.spic.com.cn储能：放大未来能源之所能国家电投集团中央研究院储能所 所长北京和瑞储能科技有限公司 总经理王 含 知识产权声明本文件的知识产权属国家电力投资集团有限公司及其相关产权人所有，并含有其保密信息。对本文件的使用及处置应严格遵循获取本文件的合同及约定的条件和要求。未经国家电力投资集团有限公司事先书面同意，不得对外披露、复制。Intellectual Property Rights Statement This document is the property of and contains proprietary information owned by SPIC and/or its related proprietor. You agree to treat this document in strict accordance with the terms and conditions of the agreement under which it was provided to you. No disclosure or copy of this document is permitted without the prior written permission of SPIC. 目录CONTENTS 能源革命及趋势1 国家电投储能产业概况3 储能产业的现状和趋势2 国家电投在江苏的储能发展展望4 能源革命及趋势01 ©SPIC 2020. All Rights Reserved. 5 一、能源革命及趋势能 源 革 命 — — 2014年 6月 13日 ， 在 中 央 财 经 领 导 小 组 第 6次 会 议 上 ， 习 近 平 总 书 记 明 确 提 出了 我 国 能 源 安 全 发 展 的 “ 四 个 革 命 、 一 个 合 作 ” 战 略 思 想 。 这 是 建 国 以 来 ， 党 中 央 首 次 专 门 召 开会 议 研 究 能 源 安 全 问 题 ， 标 志 着 我 国 进 入 了 能 源 生 产 和 消 费 革 命 的 新 时 代 。 来 源 ： 《 中 国 可 再 生 能 源 发 展 报 告 2019 》 ， 水 规 总 院 ， 2020.7 ©SPIC 2020. All Rights Reserved. 6 一、能源革命及趋势 推 动 能 源 革 命 和 电 力 系 统 转 型 发 展 的 两 大 驱 动 力 ： 绿 色 革 命 ： 可 再 生 能 源 技 术 发 展 推 动 下 的 电 力 系 统 转 型 数 字 革 命 ： 互 联 网 信 息 技 术 进 步 推 动 下 的 电 力 系 统 数 字 化 智 能 化形 成 以 非 化 石 能 源 为 主 的 电 源 结 构 ， 与 互 联 网 信 息 技 术 深 度 融 合 ， 构 建 新 一 代电 力 系 统 ， 实 现 能 源 转 型 ， 建 设 清 洁 低 碳 、 安 全 高 效 能 源 体 系 的 主 要 途 径 。 传统电力供应系统 新型电力供应系统 ©SPIC 2020. All Rights Reserved. 7 一、能源革命及趋势l 截 至 2020年 3月 ， 我 国 可 再 生 能 源 发 电 累 计 装 机 达到 8.02亿 千 瓦 ， 其 中 风 电 装 机 2.13亿 千 瓦 、 光 伏发 电 装 机 2.08亿 千 瓦 。 2019年 底 全 国 主 要 省 份 风 电 +光 伏 装 机 占 比 来 源 ： 周 孝 信 院 士 团 队可 再 生 能 源 电 力 的 发 展 趋 势 l 未 来 我 国 可 再 生 能 源 发 电 量 占 比 逐 步提 高 ， 2040年 超 过 50%， 2050年 达到 67%左 右 ；l 可 再 生 能 源 将 逐 步 成 为 电 力 系 统 第 一大 主 力 电 源 。总量大、发展快 ©SPIC 2020. All Rights Reserved. 8 一、能源革命及趋势能 源 革 命 载 体 ： 氢 能 、 电 储 能 、 储 热2030年美国电池储能装机规模预计将达77.6 GW。全球储能市场规模的年复合增长率（2020-2030）将超过44.8% 。主要发达国家氢能战略 储热在清洁供热、火电灵活性改造和深度调峰、综合智慧能源等领域的推广应用，将大幅提升能源利用效率。 ©SPIC 2020. All Rights Reserved. 9 一、能源革命及趋势 光 伏 平 价 光 储 平 价“ 补 贴 期 ”德 国 由 光 伏 平 价 步 入 光 储 平 价 数 据 来 源 ： GTAI， CNESA 储 能 作 为 电 网 稳 定 和 灵 活 性 手 段 ， 成 本 正 快 速 降 低 美 国 ： 2019年 1月 ， 67.5MW储 能 替 代 现 有三 个 燃 气 调 峰 电 站 。 2019年 9月 ， 316MW电 池 储 能 取 代 燃 气 调 峰 机 组 。 德 国 ： 住 宅 光 伏 加 储 能 的 成 本 已 经 下 降 或 者 只 需 要 几 年时 间 就 可 以 降 低 到 欧 洲 主 要 市 场 的 全 国 电 网 平 均 水 平 。 ©SPIC 2020. All Rights Reserved. 10 一、能源革命及趋势 运用电源侧储能：实现风光电源协调互补，提高风光发电效益，有助电网消纳；使新能源场站具备一次调频能力；实现常规火电与储能协调运行，提高快速调节辅助服务能力；储热提高火电灵活性，提升系统调峰水平；储热（冷）在综合智慧能源应用，提高能源利用效率。建设电网侧储能：满足电网调峰、调频、调压、应急响应、黑启动等需求；配合他高压直流运行，提高手段电网安全稳定水平。 发展用户侧储能：依托用电高峰低谷电价电价差和容量电价政策，实现用电移峰填谷，包括综合能源服务融合储能、5G基站、数据中心等新应用。应用场景实现功能储 能 在 电 力 系 统 中 的 应 用 场 景 02 储能产业的现状和趋势 ©SPIC 2020. All Rights Reserved. 12 二、储能产业的现状和趋势中 国 储 能 市 场 总 规 模 根 据 CNESA全 球 储 能 项 目 库 的 不 完 全 统 计 ， 截 至 2020年 6月 底 ， 中 国 已 投 运 储 能 项 目 累 计 装 机 规 模 为32.7GW， 占 全 球 17.6%， 同 比 增 长 4.1%。 抽 水 蓄 能 项 目 的 累 计 装 机 占 比 最 大 ， 为 92.8%， 但 所 占 比 重 不2019年 同 期 相 比 有 所 下 降 ， 下 降 了 2.7个 百 分 点 。 我 国 储 能 产 业 现 状 ©SPIC 2020. All Rights Reserved. 13 l 《关于促进我国储能技术与产业发展的指导意见》，对储能在推动能源革命中的重要意义、储能的发展形势、储能在不同场景中的应用价值等从官方角度给予任何和明确，并制定了储能十年发展目标。《关于促进储能技术与产业发展的指导意见2019-2020年行动计划》是“指导意见”的具体工作落实文件。l 教育部、国家发改委、国家能源局联合制定印发《储能技术专业学科发展行动计划(2020—2024年)》，西安交通大学获得教育批准增设全国首个储能科学与工程专业。 l 《关于加快建立绿色生产和消费法规政策体系的意见》，在促进能源清洁发展方面《意见》指出，加大对分布式能源、智能电网、储能技术、多能互补的政策支持力度。l 氢能/储能首次写入2020年国民经济和社会发展计划l 《中华人民共和国能源法》再次修订完善，并公开征求意见。提到电网企业推动储能技术发展。 2017.9-2019.7 从我国储能产业第一个国家级政策“指导意见”到 “行动计划”2020.2 储能技术专业学建设2020.4-6 国家级重磅文件接连发布国 家 发 展 改 革 委 储 能 应 用 专 题 会 议上 发 展 改 革 委 连 维 良 副 主 任 指 出（ 2019.12）1. 十 四 五 期 间 ， 发 展 改 革 委 会 同 财 政 部 ， 研究 把 对 风 电 光 伏 的 补 贴 转 向 对 储 能 的 补贴2. “ 十 四 五 ” 新 增 建 设 规 模 重 点 支 持 “ 源 网荷 一 体 化 ” 和 “ 煤 电 风 光 储 一 体 化 ” 项 目 ，所 有 重 大 能 源 项 目 规 划 都 要 考 虑 储 能 3. 能 源 央 企 在 储 能 上 的 投 入 原 则 上 要 翻 番4. 清 洁 能 源 实 施 储 能 配 建 制 二、储能产业的现状和趋势 ©SPIC 2020. All Rights Reserved. 14 二、储能产业的现状和趋势依 据 《 风 电 场 接 入 电 网 技 术 规 定 》 ， 2012年 东 北 电 网 首 先 提出 “ 电 网 友 好 型 风 电 场 ” 建 设 建 议 ， 风 电 场 配 置 10%储 能 ， 电 网 采 用 “ 上 调 优 先 ， 下 调 滞 后 ” 原 则 。青 海 发 改 委 2017年 发 布 《 青 海 省 2017年 度 风 电 开 发 建 设 方案 的 通 知 》 ， 要 求 风 电 场 配 置 10%储 能 。 之 后 改 为 非强 制 性 政 策 。 风 电 场 配 置 储 能 项 目招 标（ 锂 离 子 电 池 、 液 流储 能 技 术 ） 青 海 共 和 风 电 项 目45MW/90MWh青 海 乌 兰 风 电 项 目10MW/20MWh新 疆 发 改 委 2019年 《 关 于 开 展 发 电 侧 光 伏 储 能 联 合 运 行 项 目 试 点 的 通 知 》 ， 试 点 所 在光 伏 电 站 于 2020年 起 每 年 增 加 100小 时 优 先 发 电 电 量 ， 持 续 五 年 。2020年 ， 发 改 委 《 新 疆 电 网 发 电 侧 储 能 管 理 暂 行 规 则 》 和 国 网 《 新 疆 电 网 发 电 侧 储 能 管 理 暂 行 规 则 》 ， 电 储 能 设 施 根 据 调 度 充 电 ， 补 偿 0.55元 /千 瓦 时 ， 调 峰 可 用 容 量 对 应上 网 电 量 等 效 于 新 能 源 绿 证 份 额 。 阿克苏光伏电站 16.5MW/33MWh储能和田光伏电站 10MW/20MWh储能 到 2020年 6月 已 有 青 海 、 新 疆 、 山 东 、 安 徽 、 山 西 、 内 蒙 古 、 江 西 、 湖 南 、 湖 北 、 河 南 十 省 发 布 新 能 源 电 站 侧 配 置 5%-20%储 能 要 求 ， 储 能 时 长 为 1-2小 时 。配 置 储 能 正 成 为 新 能 源 并 网 或 核 准 的 前 置 条 件 ©SPIC 2020. All Rights Reserved. 15 二、储能产业的现状和趋势 东 北 区 域 两 个 细 则 和 辅 助 服 务 市场 规 则西 北 区 域 两 个 细则 华 北 区 域 两 个 细 则 、 辅 助 服 务 市 场 方 案调 峰 辅 助 服 务 市 场 规 则京 津 唐 调 频 辅 助 服 务 规 则华 东 调 峰 辅 助 服 务 规 则华 中 两 个 细 则江 苏 ： 开 展 深 度 调 峰 、 启 停调 峰 、 调 频 辅 助 服 务 市 场 化建 设 ， 鼓 励 储 能 资 源 、 大 用户 参 与 电 力 辅 助 服 务 。 丰 富交 易 品 种 ， 明 确 储 能 参 与 市场 的 主 体 ， 完 善 市 场 机 制 。 第 三 方 独 立 主 体 参 与 华 北电 力 调 峰 辅 助 服 务 市 场 试点 方 案南 方 区 域 两 个细 则辅 助 服 务 政 策 ： 越 来 越 多 省 市 鼓 励 储 能 参 与 并 获 得 补 偿 收 益 ©SPIC 2020. All Rights Reserved. 16 二、储能产业的现状和趋势 AGC按 效 果 付 费 差 异辅 助 服 务 市 场 ： 规 则 越 来 越 明 晰 ， 实 施 “ 按 效 果 付 费 ” 的 补 偿 机 制• 并网发电厂、新能源、储能设备、售电企业、电力用户、独立辅助服务提供商市场主体多元化 • 储能与发电企业、售电企业、电力用户市场身份平等独立市场主体身份 • 火电厂或新能源发电侧，负荷侧，或独立市场主体身份；综合能源服务商可集成资源参与辅助服务市场参与形式 • 双边协商交易• 辅助服务平台集中竞价交易交易模式 • 参与调峰电储能设施10MW/20MWh• 综合能源服务商汇集单站容量5MW，总容量10MW、2小时以上容量配置 日 补 偿 电 量 =D×Kpd×YAGC调 节 深 度调 节 性 能AGC调 节 性 能 补 偿 系 数 /出 清 价 格 YAGC储能 ©SPIC 2020. All Rights Reserved. 17 二、储能产业的现状和趋势储 能 发 展 总 体 趋 势 规 模 化大 容 量 集 中 式 储 能 电 站 以 及分 布 式 储 能 的 广 域 协 同 聚 合是 规 模 化 储 能 的 两 种 形 式技 术 创 新安 全 、 低 成 本 、 长 寿 命 、 大 容 量 储 能 技 术 持 续 创 新 数 字 化利 用 集 约 化 、 一 体 化 的 数 字 信 息技 术 ， 提 高 储 能 系 统 运 维 的 智 能化 程 度 和 储 能 资 源 的 利 用 效 率商 业 模 式 创 新服 务 、 共 享 和 聚 合 ©SPIC 2020. All Rights Reserved. 18 二、储能产业的现状和趋势储 能 应 用 发 展 趋 势 共享储能规模化储能电站 ©SPIC 2020. All Rights Reserved. 19 二、储能产业的现状和趋势 充换电站通讯基站 综合智慧能源 储 能 应 用 发 展 趋 势 ©SPIC 2020. All Rights Reserved. 20 二、储能产业的现状和趋势Ø 退 役 动 力 电 池 梯 次 利 用 在 性 能 评 估 、 分 选 成 组 、 集 成 管 控 、 安 全 与 经 济 性 、 商 业 模 式 等 方 面有 着 大 量 原 理 性 和 技 术 性 问 题 需 要 研 究 与 解 决 。 通 过 数 字 化 储 能 系 统 ， 实 现 退 役 动 力 电 池 单体 或 模 块 的 精 准 充 放 电 均 衡 和 微 秒 级 故 障 电 池 精 准 隔 离 ， 同 时 对 电 池 进 行 “ 边 用 边 测 边 管 ”式 的 全 生 命 周 期 状 态 和 性 能 分 析 ， 实 现 数 字 化 梯 次 利 用 退 役 动 力 电 池 电 、 热 及 安 全 管 控 。 退 役 动 力 电 池 梯 次 利 用 数 字 化 管 控 避 免 对 退 役 电 池 模 组 硬 性 拆 解 储 能 应 用 发 展 趋 势 ©SPIC 2020. All Rights Reserved. 21 二、储能产业的现状和趋势储 能 商 业 模 式 趋 势储 能 商 业 模 式 发 展 的 趋 势 ： 服 务 、 共 享 和 聚 合 。 需 要 对 电 价 政 策 、 市 场 消 纳 模 式 、 政 府 政 策 支持 充 分 研 究 ， 满 足 客 户 多 种 需 求 ， 实 现 多 元 价 值 ， 提 高 储 能 项 目 经 济 性 。共享+信用记账新能源场站储能聚合：共享储能电站区域内多点储能聚合：“电力银行”模式租赁模式作为独立电源参与辅助服务市场，电网或电力企业采用租赁形式获得使用权挖掘增值服务 数据中心UPS备电服务+调峰能力聚合，获取备电服务费+峰谷套利收益；需求侧管理为用户储能创造价值增值 发展趋势聚合服务 共享 ©SPIC 2020. All Rights Reserved. 22 二、储能产业的现状和趋势储 能 技 术 发 展 趋 势电动汽车需求快速上升导致锂离子电池成本降幅超过85% ，由于性能需求改变，电力和能源领域应用的磷酸铁锂电池市场份额迅速扩大，但在大规模集成应用中安全性仍然是有待突破的瓶颈。大规模储能技术中，如抽水蓄能、压缩空气储能易受制于地质条件等因素，而不依赖化石能源和地质条件的新型压缩空气储能尚处于示范阶段。 液流电池储能技术凭借固有高安全性、易于规模化应用和具有成本下降潜力的特点，被认为是最适合大规模应用的储能技术。全钒液流电池已商业化应用，但成本受原材料价格影响波动比较大。 亟 需 安 全 、 低 成 本 、 长 寿 命 、 大 容 量 的 储 能 技 术 03国家电投储能产业概况 ©SPIC 2020. All Rights Reserved. 24 三、国家电投储能产业概况建 设 具 有 全 球 竞 争 力 的 世 界 一 流 清 洁 能 源 企 业 ©SPIC 2020. All Rights Reserved. 25 三、国家电投储能产业概况 秉承能源科技创新发展光伏产业链具备多晶硅制造、切片、太阳能电池及组件太阳能光伏发电的一体化垂直协同光伏产业链 ©SPIC 2020. All Rights Reserved. 26 三、国家电投储能产业概况n 已 建 成 高 效 异 质 结 电 池 中 试 线 平 台 ，预 计 2020年 底 研 发 效 率 达 24.5%。光 伏 ： 高 效 异 质 结 电 池 项 目 N型 单 晶 硅 片非 晶 硅 薄 膜（ 钝 化 层 ）P型 非 晶 硅 薄 膜N型 非 晶 硅 薄 膜导 电 氧 化 物 薄 膜导 电 氧 化 物 薄 膜 金 属 电 极金 属 电 极HJTEff~24.5% 德 国 工 程 协 会 《 全 球 光 伏 技 术 发 展 路 线 图 （ ITRPV） 第 11版 》2020年 4月 发 布n 中 国 光 伏 行 业 协 会 预 测 ， HJT市 场 占 有 率 到2025年 将 达 到 10%； 德 国 工 程 协 会 预 测 ，HJT市 场 占 有 率 到 2024年 将 达 到 10% ©SPIC 2020. All Rights Reserved. 27MW 储 电 项 目 共 30余 个 ， 投 运 、 在 建 和 前期 项 目 总 规 模 达 到 1117MW/2518MWh， 涵盖 新 能 源 发 电 侧 配 储 能 、 储 能 联 合 火 电 机 组 调频 、 综 合 智 慧 能 源 配 储 能 领 域 ， 预 计 到 2020年 底 投 运 规 模 达 到 402MW/518MWh。 储 热 （ 冷 ） 项 目 共 40余 个 ， 投 运 、 在 建和 前 期 项 目 总 规 模 33930MWh， 其 中 投 运 规模 达 到 3289MWh。 涵 盖 可 再 生 能 源 基 地 供 热 、清 洁 燃 煤 机 组 供 热 、 工 业 园 区 供 热 、 城 镇 小 区和 综 合 智 慧 能 源 供 热 供 冷 等 领 域 。储 能 ： 国 家 电 投 集 团 储 能 装 机 规 模三、国家电投储能产业概况 ©SPIC 2020. All Rights Reserved. 28 三、国家电投储能产业概况新型液流电池储能技术安全高效锂电池集成技术新型基于热力学循环的储能技术（CASE）l 新一代铁-铬液流电池技术能量密度达到140mA/cm²，能量转换效率80% ，度电成本降至0.22元/kWh l 适用于新能源、调峰、调频等大规模储能需求l 已完成百千瓦级原理样机系统方案及关键技术研究l 已完成百兆瓦级示范系统的概念设计及初步评估l 储能系统采用模块化设计，使用280Ah磷酸铁锂电池l 采用液冷技术，高效散热，节省占地40%l 全面的功能安全设计储电技术 ©SPIC 2020. All Rights Reserved. 29 三、国家电投储能产业概况国 家 电 投 储 能 团 队 认定国家电投储能技术研究中心 与国网综能、北方工业大学共建储能技术工程研究中心 通过CNAS实验室认证现有53人，10月将达到60人 ©SPIC 2020. All Rights Reserved. 30 三、国家电投储能产业概况多 种 储 能 技 术 实 证 — — 青 海 共 和 光 伏 实 证 基 地 储 能 实 证 项 目2018年 投 运 ， 实 证 磷 酸 铁 锂 、 三 元 锂 、 全 钒 液 流 、 锌 溴 液 流 四 种 不 同 技 术 路 线 ， 总 规 模16.7MWh。 针 对 不 同 限 电 模 式 ， 多 种 不 同 发 电 类 型 、 电 池 种 类 、 电 池 规 格 相 互 搭 配 ， 研 究 各类 储 能 系 统 的 特 性 。 验证储能技术性能指标：• 充放电效率；• 深度放电时对电池影响• 充放电时温度变化、电压变化 • 经济性分析