创新型分布式发电与储能---中德能源与能效合作.pdf

1 创新型分布式发电与储能 德国与欧洲的经验及对中国的展望 中德能源转型研究项目 2 版本信息 《创新型分布式发电与储能》报告介绍了能源转型对于创新技术的需求和政策在推动创新方面起到的关键作 用以及中国在清洁能源创新方面的潜在角色。该报告在中德能源转型研究项目框架内发布，项目受德国联邦 经济和气候保护部(BMWK)委托，在中国国家能源局（NEA）的支持下，致力于在中德两国在低碳能源政策 的深入交流合作。作为中德能源与能效合作伙伴的一部分，项目结合德国能源转型的 经 及 到的 和 ，为中国能源 的政 策 和能源政策研究 关的 政策 的 。德国国 合作 (GIZ) 德国 Agora 能源转型 和德国能源 （dena）受 BMWK 委托，与中方 关合作伙 伴 ¡该项目。作为一家德国联邦¢£，德国国 合作 为德国政⁄ ¥ƒ持§发currency1国 合作目 “支持。 发布方 中德能源转型研究项目 受德国联邦经济和气候保护部（BMWK）的 委托 «‹›fifl –†‡· 14¶ •‚„交”»…‰1-15， ¿100600 德国国 合作 （GIZ） Torsten Fritsche Köthener Str.2 Berlin 10963 项目 ` Christoph Both 德国国 合作 （GIZ） 作 ´ˆ˜¯˘˙（TIM ENNEL） ¨ ˜˚德˙（LEON PODEHL） ¸ ˜˝˙˛-布ˇ— （PERCY SCHULZE - BUSCHHOF） ˜ （LISA STRIPPCHEN） 托 ˜ （WIKTORIA WITAN） edelman.ergo （受德国联邦经济与气候保护部委 托） 德国联邦经济和气候保护部/Æ面 © 北京，2023年1月 报告ª 受 保护。 Ł 研究报告发布Ø，德国国 合作 和 关作 对Œ º中 及的 和 æ 了 ı研究与 对， ł对ø中 及内œ及ß 的 和 整 做任何形式的保证。 Œ º中 及到的„部网站发 方将对ø网站 关内œ负责，德国国 合作 ł对ø内œ承担任何 责任。 件中的观点陈述ł代表委托方的意见。对于 例是否最新 或 整，以及由ø使用造 成的任何直接或间接损害，德国国 合作 概ł承担任何责任。 3 1 概要：能源转型离ł开创新型分布式发电 . 4 2 分布式发电 分散式灵活 以及对创新的需求 5 2.1 分散式发电和分散式灵活 的角色 . 5 2.2 对创新的需求和¥有技术的成 下降 . 6 2.3 政⁄在创新中的角色 . 7 2.4 欧盟和德国的研发政策 7 2.5 与中国的 关 . 9 3 创新型发电技术——超越传统光伏 . 11 3.1 创新型分布式发电技术的概况 11 3.2 中国的潜在角色 . 12 4 创新型储能——超越锂离子电池 . 13 4.1 创新技术的概况 . 13 4.2 中国的潜在角色 . 15 5 结 ：创新对分布式发电的未来Ł关重要 . 16 6 附录：创新储能技术的概况介绍 . 17 6.1 电能储存 17 6.2 热能储 22 6.3 械存 23 6.4 化学能储 25 目录 4 要 ¥《巴黎协定》 定的减排目 ，就必须扩… ƒ再生能源的¨用规模，包括在配电网层面上（分 布式发电）对ƒ再生能源的¨用。 上，分布式 发电资产——尤ø是光伏——近年来在中德两国都 重要，以 必 一 。… 发电技术都 造成 入 的ƒ ， 要将资产整合到 统中 保整 的 “ ª ，ł 是 电 统 是配电 统 ， 都必须 ¯的 ¡，以“对由 ƒ 起 的 。¡了电网扩¢„，£发灵活 ⁄重要， ¥Œ于›ƒ及网目的，使用电力储能技术（§要 是电池）和需求currency1 `（DSM）。 目Ø分布 式发电和灵活 技术“经存在， 一 的技术创 新«‹Ł关重要，ø› 有fi：fl ，光伏和电池 –技术的成 下降将有†于 ‡能源转型的成 效 ·，使 技术在 £化及¶ £化经济 中的“ 用 ƒ 。ø•，创新的技术有ƒ能‚ ¥有技 术的 项 ，例„”»的…‰使用 造中的¿ `´以及能源效·低下。 要推动创新，政⁄就要推 创新政策。欧盟和德国 都在能源转型技术 ，ˆ动了支持研究与开发的 ª面 ˜，¯˘了发电 灵活 和电网 `。 „， 德国有一˙能源研究 的网¨，¯˘了 ˚¸研 究到产£研究的整˙研究 。目Ø，中国是光伏 的§要生产国， 在电池生产 了˝资。 中国在 ˛ 的创新 ”ˇ— 目的成 。 是， 到分布式发电的 及ø对碳中和未来的 重要 ， 中国扩…关 点，将新的发电 储能 和IT技术 ˘入到创新 作的 内。尤ø是， 要 ¥ 的ª 减排目 ，能源转型就需要 了 有› 的电池技术， Æ 未来的ª 需求。未来的 统 “˚于ƒ以ª 负 与发 电的新型 件。¡了 研发 „，Ł”部 新 资产，ØØ Œ来技术的 （ 中学º）。 中国 在分布式发电和分布式储能 推 创新技 术， ¥有能力，ł 求技术æ 。 1 概要：能源转型离不开创新型分布式发电 5 2.1 分布式发电和分散式灵活 的角色 i 德国致力于在2045年 Ø ¥气候中和。在电力 统中，联邦政⁄的目 是在2030年 Ø， ¥ ƒ再生能源（RES） 80%的目 。目Ø， 电 和光伏是在电力 统中 §ı‰ 的ƒ再生能源技 术。要 ¥2030年目 ，就必须 一 扩… 两 技术的部 规模。 来ł，政⁄ ˜在2030 年 Ø ¥215øœ光伏 30øœß上 电以及 115øœ 上 电的 œ。 Ł2021，德国“经 ¥了138øœ的ƒ再生能 源 œ ：64øœ的 上及ß上 电和59øœ 的光伏。2022年上 年，ƒ再生能源在发电中的 …约为51%。 ii 目Ø，在ƒ再生能源发电 ，分布式ƒ再生能源 ¡ 到了⁄…的 例，ø中又以光伏为§ı。最 常见的“用是屋顶光伏 统和空‰。2019年， 德国 了…约200万套。œ 低于10千œ 的光伏 统贡献了…约7øœ的 œ 。œ 低于1兆œ的小型光伏 统在 中到… 约60%。空‰光伏 统仅小规模光伏的 œ 中 到一小部分，„ 1 示。 在未来的低碳 电 统中，分布式发电将发挥 重要的作用。¥„今，产消 “经开始在发电 在 ‰直接消费电力。 1：2019年的光伏发电 œ iii 来源：德国联邦网络局（Bundesnetzagentur），2020 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 10 MW 建筑物 空地 GW 2 分布式发电、分散式灵活性以及对创新的需求 目Ø，在德国分布式ƒ再生能源在ƒ再生能源的 œ 中 巨…。光伏技术尤ø重要。 为发电 的 ˚动 ， 统需要 的灵活 ，才能 保电力 “的稳定。一˙重要的灵活 选项是使用储能 。 在配电层面上“经存在各 储能技术， 推动创新ƒ能有†于‚ 当Ø ， 一 降低成 ，速能源转 型。”去fi十 年间，中国 统层面上的ƒ再生能源发电œ 了突飞猛 的 。 是，分布式发电« 有巨…的潜力有待挖掘。创新有†于推动分布式发电的“用，ƒ帮†中国 ¥ø减排目 。 6 是，ƒ再生能源发电的扩¢给电力 统造成了 ：ƒ能源 入 的˚动电网Œ来了技术 。在配电层面上， ˛ 包括网¨ 置的热” 载 电压超限 反向 电 和 ł平衡。˚动 ƒ能ı致 统层面上的稳定 。 灵活 ¡是‚ ˛电网 的关键。对于配电 网，灵活 指的是 储能（§要是电池）和需求 currency1 `（DSM）的使用。随着˚动 ƒ再生能源 例的 高，电力 统需要 的灵活 服务。 iv v 在储能方面，电池目Ø是配电网层面上最有价值的 技术。电池ƒ以 负 转移 平衡电力 空转 用以及黑ˆ动能力–服务。Ł” ˛服务，电池 ƒ以减少 电网限 ，推迟对§要˚¸ ¡˝资的 需求。在电表背的电池ƒ能有†于 消费 的 自用消费，æ 用电质 。 vivii 2.2 对创新的需求和¥有技术的成 下降 目Ø“有各 发电技术和储能‚ 方案。 ¥气候 目 及 的发电目 要求ƒ再生能源 一 …规 模的扩¢。随着 有˚动 的电力在 统中 的 ł 高，对灵活 的需求 高。¡了传统 的储能选项以„， 需要Ł”创新的‚ 方案来Æ 灵活 需求。 创新的最… 点是成 下降。成 下降描述的是生 产成 随着生产规模的扩…而下降的”程。以固定 式锂离子电池为例，ø成 在2014到2017年 间“经下降了…约60%。2030年 Ø，成 有 潜力 一 下降…54%-61%。 vii ł 电池的潜 在成 下降将在第4节 详ı概述。ł仅是电池， 发电技术 ƒ 益于创新和 “的成 下降。例„ 第3节介绍了光伏电池的成 下降。 „，¥有的发电和储能技术‚ 方案都面临着各 。…‰使用冲突 接受» 和 资源 只是几˙例子。新技术ƒ以为 ˛ ‚ 方案。创新ł仅能够Ł”新技术‚ ， 能够 高¥有技术的效·。在光伏 ，目Ø的创新周 期约为2到4年，每年Œ来的效· ‡约为0.6%。 2：太fl能电池效·的发currency1 ix 硅限 硅叠层 HJT TOPCo n PER C AI -BSF 趋势 太阳能电池效率 7 2.3 政⁄在创新中的角色 创新自上世纪九十年代能源转型刚开始时就是推动 转型的重要支柱。目Ø，推动电力部¯能源转型的 两项§要技术就是˚于 能和太fl辐射的技术。 两项技术能 ¥在ł少国家的经济 部 益于 Ø的诸 创新成果。”去几百年间， 电的“用一 直在发currency1 ：历史研究表明，古代的埃及和中国 是最早使用 能为各 械 动力的国家。在中 世纪，—造 作为一 研 º的 ，而 成为 ߉ 的一，例„在 。 19世纪 ， 和 国几 发明了 用于发电的 。在电气化的早期 以及中期 的…部分时间 ， 都是一项¨˚技术，§要 “用于 未接入电网 统的‰ 。 是， ˙国家 «在持§推 创新研究。在经历了1970年代的能 源 ，德国联邦政⁄于1979年 定委托 造一˙ 电 点项目，以期æ ¥有技术， ¥ø 在电力 统中的部 。当时的电力 统 是以 和 能为§。德国在«ß附近 造了 力 GROWIAN。 定 ·3,000千œ 高为100，于1983年˝入 ，是当 时规模最…的 。 项目是政⁄†的研 发项目的¡¢ 例， £在产 及ƒ⁄ 方面 未 ¥到ƒ期。 ，直到1991年，当§currency1 “ £ 开发 将ø 接入网¨以« 固定电价 ， 技术才开始 有技术ƒ ，成为经济 越来越 高的电力来源。 2010年到2020年的 十年间， 国 ƒ再生能源 报告‹ 上 电的成平›下降 了40%，ß上 电下降了29%，fi未来 有 一 下降的潜力。 电的历史发currency1反fl了创新经济学中使用的两˙ 式：˚于政⁄资† 研发 在æ 技术的创新– 和Ł”在 中学º ¥的技术创新，¥Ł”“用 ł †。经济学家ł明‡ 部¯在创新方面的˝ 资ØØ是ł够的， 为创新 ¥使研发Œ了新的产 ·或 生产技术，£ §¶ øª部效益。未 承担创新成 的模•⁄‚就 „›ƒ” ，政⁄Ł” »技术研究 或 Ł”向产£ 研究…†的方式，支持创新活动。ƒ再生能 源 的GROWIAN项目就是一˙例子。 是，有 ˛创新是在技术的常规“用”程中，Ł” 关的‰ †最 ¥的结果， ł是由研究 的创 新¿成的突飞猛 式的发currency1（ 在 中学º` 式）。尤ø是，随着时间的发currency1， ˛创新ƒ能ı 致成 的…´下降。 „，生产 ¡的规模扩¢以 及需求的 ƒ能ı致成 的下降。 ł明政⁄ †的新技术ˆ持 ˜ “着˜于技术的部 ， 而¶研发。2000年《ƒ再生能源§》（EEG）的 上网电价 ˜是 政⁄¯ƒ的一˙ 例。 x — ˘˙为， ˜在”去fi十年间¿成了 电和光 伏发电技术的…´成 下降。 xi 目Ø，德国的 电 和光伏发电¨˙为是“经发currency1到了›ƒ成 期。 ，未来几年间，ˆ持 ƒ能 ¨˚¸。 2.4 欧盟和德国的研发政策 德国和欧盟的政策 定 ˙ƒ创新对能源转型以及 统的经济发currency1的重要 。 ，£ ˝ 了 项在支持研发与创新的政⁄资† ˜。 对欧盟来ł，研发是一˙重要的政策 。˛ˇ的 欧—‰平 `框架 ˜在2021年到2027年 ƒ 为955 欧 ， 资 将以 ˝ 的形式， 分配给欧盟 内由超国家 的研究 。为 了推动能源转型研究，欧盟 定了欧—能源技 术 ˜（SET）， 欧盟的整 能源政策目 ， 协 国家研究 作，推动国家 » 和研究 间的合作。 ˜ ˙了十项 动，¯˘ 研 究到›ƒ开 的整创新Æ以及 资和ª 框架。 ø中包括将ƒ再生能源技术整合到能源 统中 降 低技术成 高能源 统的 和 ª 以及在 ª 电池 £和电动交Ł 的 力。 ˜有 一˙衡 关键 效指 （KPIs）的整 `结 ， 在 ¥合作伙伴 间的有效交 。ø中Ł括了 13˙欧— 能源技术 ˜ 作， ˛ 作 分Ø˝ ł 方面的 动， 有一˙欧— 能源 技术 ˜指ı小 ，由欧盟国家以及Œº 和… ø的高层代表 成。 欧盟 创 了欧—技术与创新平 （ETIPs）， 欧盟国家 £及 的研究—æ 与ø中， 以 作为˝欧—能源技术 ˜的 一 。欧—技术与创新平 Ł” 资 技能和研 究 ¡，推动关键能源技术的›ƒ开。尤ø是， 欧—技术与创新平 电 ˜`和 欧—技术与 创新平 太fl能 ˜`推动 两 ƒ再生能源技术 的æ 和 统 成。 8 3：欧盟欧— 能源技术 ˜的 `结 在国家层面上，德国政⁄于2006年ˆ动了第一项 高 技 `， 对该 了 •æ 。最 新的高 xii 是2018年发布的2高 技 2025， 在支持研究与创新。ı点 是 保 ł ƒ持§ 气候保护与能源 交Ł øœ ª与保ß以及经济与 作4.0（ 动 一）。 中 包括 和 § 育方面的˝资以及社 与（ 动 fi）。在ƒ持§ 和气候保护 ， 包括 ¥ 世界 （Realworld Laboratories）`，以支持 研究到 证再到›ƒ 入的转型。 4：德国高 技 2025 社会挑 战 德国的 未来能 力 开放式 创新与 创业文 化 弗劳恩— 协 的能源研究 弗劳恩— 协 是德国的一˙“用研究协 。 协 创»于1949年，目Ø在整˙德 国 内经 着76家 和研究单 。øæ — 超”30,000，以 学家和 程师为§，每 年的研究ƒ 为29欧。弗劳恩— 协 的 研究ƒ 中有25 源自于受委托的合 研究，ø中…部分都是由德国 £界委托的。 弗劳恩— 协 有十˙ 分布在德国的各˙ ‰ ， 事能源研究 作，包括弗劳恩— 协 统与创新研究 （ISI） 协 太fl能 统研究 （ISE 弗劳恩— 协 能 统研究 （IWES）和协 能源 经济学和能源 统研究 （IEE）。ø研究跨» 广泛， 研究到技术 点项目的 `， 直到经济和技术模拟。 2020年，弗劳恩— 协 创 了ENIQ，一˙ 于柏林的能源平 ， 在协 ł 间 的能源研究。 9 德国 育和研究部 在 定一项新的ª面 ：未 来的研究与创新 。 xii 项 经ø他部¯批准 ，将 代 Ø的高 技 。在能源部¯，当 Ø草案的重点在于新技术的开发，例„fi氧化碳清 ¡（CDR） 作为 育§ 的ƒ持§ 国 技 合作 生º 样 的保护以及ƒ持§ £的 。 项 在为2025年 Ø的跨部¯创新与研究 合作奠定˚¸。 „， 项 ˝ 了衡 创新与 研究发currency1的指 。例„，草案中 了3.5%的BIP 研发˝资， Œ 2025年 Ø研发的形成 。 项 包括 »德国创新与技术转 。 欧盟和国 层面上的合作 有¶常重要的意义。 德国在 学 研究与开发 拥有 厚的 力。ø …学院中有… 的 Ø研究 。德国的… 院 校 众 。德国最重要的» 研究 包括¶… 学 弗劳恩— 协 （Fraunhofer- Geselschaft） 亥ˆ—兹德国研究中 协 莱 布尼˛协 德国† ˜ 朗 学 以及承 担研究任务的联邦 。 处“ 及… 学术 以及由联邦政⁄和ø›资†的 。 2.5 与中国的 关 和德国与欧盟一样，中国 致力于推动能源转型。 中国 在2030年 Ø ¥碳¥ ， 在2060 年 Ø ¥碳中和。中国 定的目 是：2030 Ø， ¥¶化石燃 在一•能源消费中的 ¥到…约25%， ¥1,200øœ的太fl能发电和 电œ 。 中国的 ˜，到2060年，¶化石 燃 在 能源消费 中的 “该¥到80%。要 ¥ ˛远…目 ，就必须…´扩…ƒ再生能源的 规模， ¥低碳技术的重突破。 Ł2021年底，中国的ƒ再生能源 œ ¥到 1,063øœ， 居世界第一。仅去年一年，中国新 的 电和太fl能发电 œ 就与德国的 œ一样 。尤ø是，中国目Ø 在…规模扩太 fl能发电 ¡（2021年 新 œ 的31.1%）。 xiv 2021年，中国连§第九年成为世界上光伏 œ 最…的国家。 xv 和德国一样， 有˚动 的ƒ再生能源的 一直在‚速 ，中国要顺 ¨‰将 能源整合到电力 统中是一项艰巨的 。，迫切需要 高水平的灵活 ，以降低电 网压力， 保 “ ª 。 „我 在Ø一”分布式能源报告中 述， xvi 自 2016年起，中国分布式光伏发电的 就开始‰ 高。 xvi 是， Ł目Ø，£在中国太fl能 œ 中仅到较小的 例。户用光伏 ‹是一˙ 对较新的`念，目Ø在中国的发currency1 在缓慢 速。 直到目Ø，户用光伏的…部分 都 益于中国的 光伏ˆ贫 ˜， ˜的目的是推动分布式光伏在 村‰ 的使用。2017年到2021年，中国屋 顶光伏的 œ 19.4øœ 到了27.3ø œ。 xvii 2021年底，中国电池储能的 œ “超”4ø œ。ø中1.2øœ 于电网currency1，剩余的…部分œ 则 于发电厂内。 5：新型储能，按 置列示 来源：德国国 合作 ，2022 xix 负荷侧电网侧 发电侧 10 中国 §…力˝资发currency1电池储能技术。 中国 电力规˜ 院（EPPEI）最新发布的一”报告， 在 十四五`规˜2021年到2025年的五年规 ˜）期间，中国ƒ 在电网中 入55øœ的电 池储能œ 。 xx 中国的目 是在2030年 Ø ¥ 100øœ的储能œ 。 xxi 在用户currency1储能方面，到目 Ø为止， ª顾和经济 限 了储能技术在中 国的 发currency1。 ， 的创新，包括成 下降和 ªæ ， ƒ能帮†中国 …规模‰“用分布式能源技术， 速中国的能源转型。 ”去fi十年间，技术创新“成为中国发currency1的一˙ 支柱。 时，中国 在 ˙关键能源技术 处 于世界 水平，包括光伏 力 和电池储 能技术。未来，…力推 创新（尤ø是研发）ƒ ‹ 是中国政⁄ 作的重中 重。 xxii 是中国当 Ø 十四五`规˜中最突Œ的§ 一，ø中包括 在2025年 Ø，研发经费˝入年› …于7% 的目 。在最近的中国 产党第fi十•ª国代表… 上，中国再一•重申了 技 创新的远…目 。 ¶极ø准 ， ¨ 册 是衡 一 ˙国家创新活动的一方式。在方面，中国疑 “发currency1成为ƒ再生能源 的重要创新贡献国。 6：中国绿色 ¨申请的 （2010-2021） 来源： Wang 202 xxii 11 3.1 创新型分布式发电技术的概况 Ł”各 创新型发电技术ƒ以 高ƒ再生能源发电 ，而 ˛技术“经处于各 ł 的开发 。 ˛创新型技术§要是 能和光伏的新“用， 包 括ø他技术，例„潮汐能或 联合‚ 方案。尤ø 是， 为”去几十年间涌¥的新技术和创新，光伏 的成 …´下降， xxiv „下 7 示。配电层面上 有ø他ƒ能 成 下降中受益的发电技术，例„小 规模生º质。 7：光伏模 价 的历史发currency1 xxv 创新发电技术的 例包括： 钙钛矿太fl能板是能够 高能效的创新 光伏电池。 电池ƒ能¥到超”20%的能效水平。 £光伏 ¥了 £…‰使用和光伏发电的联合使 用。 双用途‡了用的效·， ƒ能 有†于降低…‰使用冲突。德国在 £光伏方面拥 有巨…潜力。ø 既包括 定作º和密 植作 º与 用光伏 统的配合植， 包括使用… ‰ …规模放牧，在光伏currency1 边 整。 漂浮式光伏指的是在水面上漂浮的光伏板。水面的 冷却效果 ƒ使ø发电 高于 ‰光伏 筑一 化光伏指的是将光伏模 成到简直结 中。 筑º结 ¨ „用于近消费端的电力生产。 路 成光伏是将太fl能模 成到铁路或 路中 及附近 ，尤ø是高速»路。 光伏ƒ以用 屋顶或 ß的形式，或 置于铁路 间。 （Skysails） xxvi 指的是约200到400 高» 上的动力 。 以 能为动力，在 ¥ 到 当的高» ，的 动固定在‰面上 的 ，再由 Œ动发电 ，最 成发电。 合式屋顶光伏和 能 xxvi 指的是光伏和 能的 合 统。 统小规模‰存在于屋顶“用中。 光伏模组（ Euro 201 9/W p ） 光伏模组价格的历史发展 累积产出 [GWp] 装机容量增加一 倍，价格降低25% 3 创新型发电技术——超越传统光伏 在发电技术 ，各 新技术目Ø都 在开发当中。发电技术的创新包括对…规模技术的æ ，例„ 电和 太fl能发电–分布式发电资产，以及钙钛矿（Perovskite）太fl能板或 潮汐能–新型发电技术。 ˛新 的‚ 方案ƒ以 高效·，降低成 ，‚ 传统ƒ再生能源发电技术的 。目Ø，中国在光伏模 造 处于世界 ‰ ，推动了技术的发currency1。扩… 方式，将 分布式发电技术Ł括在内，将及中国› ƒ以及ª›ƒ。 12 潮汐水力发电 xxvii 的 作方式与 力 。 潮汐推动 转动，Œ动发电 的转子转。 统ƒ以 于有 潮汐流的ß底。 3.2 中国的潜在角色 在光伏 造 ，中国是 ƒ 的世界 。 ª 太fl能 “Æ ª 于中国：中国在太fl能 板有 造 （例„ 电池 和模 ）的ª 都超”80%，世界顶 的光 伏 “ 中有10家 于中国。 xxix 2021年， 中国Œ 太fl能板及ø他的价值超”280 。 xxx 最重要的是，中国在压低ª 光伏成 方面发挥着 十分重要的作用，对ª 能源转型产生了巨…的 。 年以来，中国‰ ¡的光伏技术 造 转 为Ø 的创新 。 ¢¿成了 转 ， 包括中国有的创 合资¢£及» 伙伴关 的方 式 巨…的国内›ƒ » 间的技术 以及ˆ 持 的政⁄政策和研究˚¸ ¡。 xxxi 8：太fl能 件产 ，按国家列示 来源：能源部，2022 xxxii ”去十年间，中国“成为光伏电池和模 创新的§ 要来源，fiø在ª ¨申请中 例 在ł 高。自2011年起，在持§创新的帮†下，中国 光伏生产的排放 »下降了一 。 xxxii 十四五`规˜期间及 ，中国的政策 定 £ 明ø有意 §成为顶 光伏生产国以及创新光伏技 术的 。下一代的 “经成为中国政⁄ 和…学的研究重点，越来越 的 £ 开始 用 的路⁄。 xxxiv „上 述，有 项分布式发电的创新技术未来ƒ 以作为光伏的…¥。ƒ于 国部 的巨…潜力以及 未来ª ›ƒƒ能对 技术的需求， 中国§ currency1ø产£方§，包括在研发上的 力以及政策“动 的新技术推广，以顺着部 学º« æ ˛技术。 例：中国的光伏 “ ‹˚绿能 技›”有限» 2000年创»于 （fi ）的太fl能发电技术» 2021年，‹˚绿能 技›”有限» ¨‹为世界 顶 的太fl能 造 。ø产· 合包括创新 型‚ 方案，例„漂浮式光伏或 £光伏。‹ ˚¨˙证为太fl能 电池模及ø他光伏 ‚ 方案的国家¢£研发创新 。2021年12 fl31 ，» 的– ¨ 为1,387˙，研发 ˝资 ¥到—†‡123.6 。 » 的技术创新包括 刚石 切·技术（给 整˙ £Œ来了Ł少每年300—†‡的生产成 节约） RCZ 生 技术（ 点是高速的 生 载及高¥电œ ）以及…规模PERC 太fl能电池技术（‚ 了单 产·的 始¶减 ， 高了电池效·）。最近，øP型•质结 电池的效·（26.12%）创下了新的世界纪录。 ‹˚ 为屋顶光伏扩œ的推广起到了示 Œ‚作 用。‹˚新近发布了一˙„ 小程”，用户ƒ以 Ł” ˙小程”¶ 一站式屋顶太fl能发电服 务，包括»电 …护和负 “用。 13 表1：ł 型‰电技术的概况及ø接入电网的 况 配电电网 电电网 家¿/小¢£ `和服务 £ „型储能 ´100千œ 小型储能 1-10兆œ 中型储能 10-100兆œ …型储能 100-1000兆œ fl 电转气 /周 ˆ水‰能 ˆ水‰能 电转气 小时/ 电池 电池 ˆ水‰能 压˜空气储能 电池 ˆ水‰能 压˜空气储能 分¯/小时 电池 电池 电池 ˆ水‰能 压˜空气储能 ˘/分¯ 超˙电œ¨ 飞 发电 电池 （ˆ水‰能） 压˜空气储能） 电池 （ˆ水‰能） 压˜空气储能） 来源：˚¸新能源 经，2022 4.1 创新技术的概况 第2节‚˝了部 灵活 技术的 › 。 于 储能 型，£ ƒ以为电网 ł 的服务（ 见 报告分散式灵活 和ƒ再生能源的整合`了‚ æ）。 xxxv 最重要的去中 化储能服务包括： • …型能源服务，包括套¨和 电œ • ˛†服务，包括黑ˆ动和电压支持 • 消费 能源 `服务，包括电力质和 的光伏自用消费 • ˇ网，包括家用太fl能 统和„型电网服 务 xxxvi • 配电˚¸ ¡服务，包括配电‡˙— 和 电压支持 ⁄ 与 都在 创新型储能技术， 在德 国，传统电池储能是最受 的选 。随着成 的 下降和产·选 的 ，德国的分布式储能 统在 ”去两年间 了指 ˙ 。 Ł2022年，德 国“经 了超”500,000套光伏储能 统， 储 能œ 约为4.4øœ时，储能 Œœ 约为2.5ø œ。 xxxvii ˛储能 统ƒ以Ł” 自用消费 例 4 创新型储能——超越锂离子电池 储能ƒ能为 统尤ø是电网 一 列灵活 服务。配电层面上最常见的 型是电池储能。 “有一 列 小型电池和储能‚ 方案， «‹需要创新以¿ 成 下降， 高能效，‚ 资源ƒ用 受限–¥ 。 在光伏方面，中国 »起了重要的锂离子电池 造能力。未来，中国必须扩…ø产£方§，以¿ 的 创新储能技术的开发，为国内和Œ 使用。 14 减少 值负 及 值太fl能发电 入 ，为分布式 电力的整合做Œ巨…贡献。 最常见的小型储能 统 型是电池。电池储能ƒ持 § ˘Ł 。传统电池是锂离子电 排放电 池 氧化 ›流电池 电池和 电池。 ˛ 型的电池都ƒ以在›ƒ上 到。 ‰池« 在使用 中， 欧盟§规 止新的“用，只有少 例„。电池§要是能够 较高的效·， 为 »高， 以在 ª 方面存在一定的Æ。 目Ø，各 创新型‚ 方案都在开发当中。在 2030年 Ø，新的潜在成 下降´»Ł 少为50%。ł 技术的潜力各有ł （ 见下 9）。 „，2030年 流电池的成 2016年 下降66%。 „， ˛创新‚ 方案将有†于‚ 当Ø的 。 一就是电池生产对能源和资源的需求。随着 电池在电力 统中重要 的 高，电池生产的资源 和能源需求 高。电池的生产 有高能源密 。新的‚ 方案ƒ以— 使用 ª， 有†于 降低能源需求。 „，传统电池离ł开 定的有限 › ，例„锂。 和 –› 有 各 ¿ ，例„ 化— Ł 和生ºŁ 。 9：电池储能 统——“ 能源成 下降潜力 xxxvii xxxix 当Ø的研发Øı于¥有锂离子电池的æ 以及锂˚ 电池的Œ代·。锂离子和未来的锂˚电池¨‹为高 能电技术， 为£ 有高能源密»（电池单 重 中ƒ以储存的能 ）。值 在以下方面˝ 资 有º对 的研究——æ 锂离子电池以„的 “ 储能技术， 有固定“用潜力的Œ代技 术。 xlxli xli 了‚与当Ø新电池技术创新与研究有关 的 æ， 见附录6.1。 能 源 安 装成本（美元 / 千瓦时） 注： LA = 铅酸； VRLA = 阀控式密封铅 酸； NaS = 钠硫电池 ；NaNiC l = 钠氯化镍； VRF-B = 钒氧化 还原电 池； ZBEB = 锌溴液流 电池； NCA = 镍钴铝； NMC/L MO = 镍锰钴氧化物 /锂锰氧化 物； LFP = 酸铁锂； LTO = 钛酸锂。 铅酸 高温 锂离子流体 能电网 为了¥分发挥灵活 在电力网¨中的潜力，需 要 能电网。 能电网由Ł 介和 能电表 – 件 成，用以 ， ¥ 件 间的 Ł 。 能电网 需要使用 件，包括 与 统 间 交«的Ł 程”。 能电表 在 研究，以期 ¥能效的 高， æ 电动 的双向¥电–目的。研 究包括º对 件和 件两方面。 …的— 能 件 ƒ 在未来高 例ƒ再生能源 统的 配 需方面发挥重要作用。 15 ¡了电池以„， 有ø他Ø ƒ观的储能技术 处 于ł 的开发 。ø中包括： • 热储能，例„ æ电池 • 重力储能，例„与 电 配合使用 • 小型 ‰能 附录6.2到0详ı描述了 ˛技术。 ˛技术发currency1 † ，将在 电 统中发挥ł 作用——重力储 能ƒ以 ˛†服务，热和 储能ƒ以 发电/ 负 转移。 4.2 中国的潜在角色 中国最新的 十四五`规˜Ø 未有‰ 了储能 的发currency1。到目Ø为止，高成 一直是储能 统…规 模发currency1的 。 ， 规˜中 Œ的§要目 一就是到2025年， ¥单 储能成 下降30%， 以 高储能技术的成 力。 将 储能成 自2025年起…´下降。 规˜，¡ˆ水‰能„ 的 有新型储能 统的£化“该在2030年 Ø 成。— 储能使用 ª是中国创新 作的 ı一˙重点。2022年8fl，中国 成»了国 家储能产£创新联盟，致力于推动储能 £的技术 创新。 xlii 规˜中的成 下降和技术创新ł仅对中国碳中和目 的 ¥Ł关重要， 对储能 £在ª 的 力和 广泛 “ 有巨… 。 目Ø，ª 锂电池 “ 重 于中国。中国储能 锂离子电池›ƒ的价值¥到6000 —†‡（8300 万欧 ），电池产能在2021年就¥到32øœ 时。 xliv ˚¸社（Bloomberg）的报告，ª 90% ł的‰电池产自中国。 xlv 在 十四五`规˜期间，中国 ˜ 一 推动各 电池储能 统的发currency1，包括 离子 新型锂离子 ø和氧化 › 流。 xlvi 10：锂离子产能，按国家列示 来源：˚¸新能源 经（2021），能源部（2022） xlvi 在分布式发电技术方面，要Æ 能源转型的需求， 只⁄一 §ı‰ 的技术是ł够的。为了Æ 自 œ的未来储能需求 开 新的Œ ，中国“该 §currency1ø在 的研发方式。ƒ于《巴黎协定》 Œ了 的目 ，技术和›方面都ƒ能 有 广ß的Ø 。 16 创新是能源转型的重要“动力。光伏成 的‚速下 降以及——在较低程»上—— 力发电技术¿ 了 ”去十年间 技术“用的速。必须Ł” 的 创新 一 降低转型成 ，‚ 目Ø 而`见 项 ，包括› ¿ `´（碳排放¡„） 和空间规˜顾 。 一点尤ø 用于分布式发电和储能技术。⁄ ˚ 于 的未来 电研究发¥， ˛分布式发电技术 将在碳中和能源 统中发挥重要作用，用于Æ ‰需求。储能技术则需要用来 “与 ƒ再生能 源 关的˚动 入 。˚于研发的推 和 速的 学º« ，光伏及锂离子电池–成 技术的成将 一下降 而降低在 £化国家的“用 ， ¿ 技术在新的发currency1中国家的部 。 ¡了ł 下降的成 以„，创新型发电和储能技术 ƒ以 化空间使用，æ ¥有技术的Ł害 ，Œ 代或 …¥˚于 有› 的ø他技术。 ，£ 有¿ 及 速分布式发电扩¢的潜力。 例包括： • 钙钛矿太fl能板 化了空间的使用， 为 £ ƒ以附着于ø他 未使用的表面，例 „ 筑º„»面或 用于 护 产的墙壁。 • £光伏板ƒ在发电的 时，将…‰用于 £生产目的。 • 氧化 ›流电池使用的是钒– ，与锂 离子电池中广泛使锂 ， 有 广泛的› ˚¸。 • 重力电池临时储存由 ‡质 产生的重力 能，¥使用电网的”剩能 ‡质 ， 将质 放下重新转化为电能。 型的储能避免了 有和有Ł 的使用。 在创新方面，政⁄发挥着重要作用：经济学家 Œ 为溢Œ效“， £的研发 作ƒ能效·低下。在 清洁能源技术方面， 一 必‹ 重，清洁 能源技术的›ƒ ØØ 于政⁄政策，¥政⁄必 须打造ƒ¿成 技术发currency1及“用的ª ¿ 。在 欧—，欧盟和德国都推 目 远…的研发政策， 在形成有¨于能源转型的创新。ø中包括 … 的 研…† 。 在˝ 方面，德国的研究 网¨致力于支持能源 转型，包括10家弗劳恩— 协 。 是，¡ 研发以„，创新 包括 ˙ 。支持创新技术部 的 ˜有†于推动技术的扩¢和成 下降：十年 Ø用于推广光伏及ø他ƒ再生能源技术的上网电价 政策 ¥了 。¡了 期ˆ持以„，› ƒ 必须 “小规模ƒ再生能源的 入， “将 ø整合到›ƒ和电网中。 样的，储能的经济ƒ 极…‰ 于ª 选 ，例„网¨电价和˛† 服务的 ，必须Ł”æª ¿ ，¥分发挥电 池在能源转型中的潜力。⁄明 的一点是，新的创 新技术极有ƒ能离ł开 期的ˆ持 ˜和›ƒ网¨ 的 整。 中国 »起了规模庞…fiˇ—印象深刻的光伏和储 能 造产£，为ª 能源转型做Œ了重要贡献。 „，… 的 ¨证明了中国在 的研发中 了值‹ 成就。在能源转型的 一 ，中 国§currency1ø视野：Ł”˝资研发؃观的新技术， 成ø在 ‰的部 ，能够 推动能源 转型的重要技术，最 Æ ª ›ƒ上ł 的 需求。¡了研发 作以„，“该对 技术 ˆ持，推动技术的上›。 政策有†于 ¥ 《巴黎协定》中 定的远…的减排目 ，包括在中 国 内以及Ł”Œ —伸到中国 „。 5 结论：创新对分布式发电的未来至关重要 17 6.1 电化学储能 概况介绍1： 属-氧气/空气电池 ˇ‹ 属-氧气/空气电池 ˚ æ 属-氧气/空气电池¨用空气中含有的氧气作为阴极 `。而在øfl极 使用的 属 方面，存在ł 的`念，例„锂 锰 铝或锌。为 对较高的电池电压以及较低的 锂重 ，锂-空气电池是研究的ı点。ø瓶颈在于使用空气 造成的`´使øƒ逆 复 杂。 „，fl极的稳定 损害了 ·密»。 xlvii 技术就绪水平 要 ¥ 属-空气电池的ƒ逆 ，必须在研发方面 重…突破，⁄ 件都要形成颠覆 的‚ 方案。 锂-空气模型的 ·密»低。必须´ 高反“的动力学。 xlix 潜力 属-氧气/空气电池的` 能 密»高， 为£对§ 没有自重要求（` 上，锂-空 气 统ƒ以 ¥3,450œ时/千 的能密»）。 为 需使用 贵的fl极 ， 电池 ƒ能价 低廉。 家ƒ 到2030年，锂-氧气电池的›ƒ准入 准为…于300œ时/千 和 ¥放• …于500•。 l “用 及反“的缓慢动力学使 属-空气/氧气电池ł太ƒ能¨用于 辆中。 属-空气/氧气 电池一开始ƒ能用作固定储能 统（ESS）， 为BMS 压˜¨或 储氧¨（锂-氧气）– 附 ł 产生负面 。 乏循¿稳定是将ø作为固定储能 统 存的顾 。`念 是ƒ 的， 为£ 有超高的储能œ 和低循¿·，与ˆ水‰能的 。 li 点项目 e-Zinc» 将在 国德 萨 州Bull Creek打造一˙ 点项目，使用锌-空气电池 统来储 存”剩的力发电œ 。 是e-Zinc» ¥将开currency1的‰示 项目 一， 有一˙示 项 目是Zinc» 与 ¨福尼 州能源委æ合作开currency1的 用服务项目，项目˝入为130万 。 lii Form Energy» ƒ 将在2023年 Ø，在明尼 ¥州的»用事£ Great River Energy点 一˙1兆œ/150兆œ时的锂-空气 统。 liii 6 附录：创新储能技术的概况介绍 18 概况介绍2： 属- 电池 ˇ‹ 属- 电池 ˚ æ 属- 电池¨用了 属fl极和 阴极的氧化 ›电 。 的最 的 属，按 程»排”，分Ø是锂（ 属锂） 和锰。 存