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新型储能行业知识大全(上)

1、储能的主要应用场景

储能主要应用于电网输配与辅助服务、可再生能源并网、分布式及微网以及用户侧各部分。在电网输配和辅助服务方面,储能技术主要作用分别是电网调峰、加载以及启动和缓解输电阻塞、延缓输电网以及配电网的升级;在可再生能源并网方面,储能主要用于平滑可再生能源输出、吸收过剩电力减少“弃风弃光”以及即时并网;在分布式及微网方面, 储能主要用于稳定系统输出、作为备用电源并提高调度的灵活性;在用户侧,储能主要用于工商业削峰填谷、需求侧响应以及能源成本管理。


表1 储能应用场景广泛,包括电网侧、可再生能源并网、用户侧等方面


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2、国内储能发展扶持政策


储能产业政策持续出炉,目标集中在可再生能源并网和电网侧,政策红利明显。自《十三五规划纲要》出台,我国各地方政府部门针对储能产业出台的政策层出不穷,储能产业在密集政策的推动下迅速发展。针对储能产业的政策主要集中在解决可再生能源并网出现的问题和电网侧调峰调频,电化学储能作为快速发展的储能方式,势必将得到较大的政策助力。
表 2:2016 年以来储能扶持政策频繁出台


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2019-2020 年行动计划出台,各部门各司其职保障储能产业化应用。2017年发改委等五部门联合发布《关于促进储能技术与产业发展的指导意见》,其中明确提到在十三五期间储能产业发展进入商业化初期,十四五期间储能储能产业规模化发展。2019 年 7 月为进一步的贯彻落实该项指导意见,发改委等四部门发布 2019-2020 年行动计划,其中对发改委、科技部、工信部、能源局的工作任务都做了详细部署,进一步推进我国储能技术与产业健康发展。


表 3:2019-2020 年行动计划出台明确各部门职责


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3、储能的主要方式


储能即是将电能转化为其他形式的能量储存起来。储能的基本方法是先将电力转化为其他形式的能量存放在储能装置中,并在需要时释放;根据能量转化的特点可以将电能转化为动能、势能和化学能等。储能的目的主要是实现电力在供应端、输送端以及用户端的稳定运行,具体应用场景包括:1)应用于电网的削峰填谷、平滑负荷、快速调整电网频率等领域,提高电网运行的稳定性和可靠性;2)应用于新能源发电领域降低光伏和风力等发电系统瞬时变化大对电网的冲击,减少“弃光、弃风” 的现象;3)应用于新能源汽车充电站,降低新能源汽车大规模瞬时充电对电网的冲击,还可以享受波峰波谷的电价差。
图 1:储能系统通过储能逆变器实现电能的充放电


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目前市场上主要的储能类型包括物理储能和电化学储能。根据能量转换方式的不同可以将储能分为物理储能、电化学储能和其他储能方式:1)物理储能包括抽水蓄能、压缩空气蓄能和飞轮储能等,其中抽水蓄能容量大、度电成本低,是目前物理蓄能中应用最多的储能方式。2)电化学储能是近年来发展迅速的储能类型,主要包括锂离子电池储能、铅蓄电池储能和液流电池储能;其中锂离子电池具有循环特性好、响应速度快的特点,是目前电化学储能中主要的储能方式。3)其他储能方式包括超导储能和超级电容器储能等,目前因制造成本较高等原因应用较少,仅建设有示范性工程。
表 1:物理储能和电化学储能是目前主要的储能方式


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储能主要应用于电网输配与辅助服务、可再生能源并网、分布式及微网以及用户侧各部分。在电网输配和辅助服务方面,储能技术主要作用分别是电网调峰、加载以及启动和缓解输电阻塞、延缓输电网以及配电网的升级;在可再生能源并网方面,储能主要用于平滑可再生能源输出、吸收过剩电力减少“弃风弃光”以及即时并网;在分布式及微网方面, 储能主要用于稳定系统输出、作为备用电源并提高调度的灵活性;在用户侧,储能主要用于工商业削峰填谷、需求侧响应以及能源成本管理。


表 4:储能应用场景广泛,包括电网侧、可再生能源并网、用户侧等方面


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4、储能商业模式及案例


4.1电网侧:调峰调频是储能企业的主要收入来源
储能电网侧应用的补偿费用普遍由发电厂均摊,具体盈利机制各地方有所不同。发电企业因提供有偿辅助服务产生的成本费用所需的补偿即为补偿费用,国家能源局南方监管局在 2017 年出台了《南方区域发电厂并网运行管理实施细则》及《南方区域并网发电厂辅助服务管理实施细则》, 两个细则制定了南方电力辅助服务的市场补偿机制,规范了辅助服务的 收费标准,为电力辅助服务市场化开辟道路。以广东地区为例,目前 AGC 服务调节电量的补偿标准可以达到 80 元/MWh,电力辅助服务存在盈利空间。
表 5:南方地区电力辅助服务补偿机制


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电网辅助服务主要集中在“三北”地区,华中、南方是重要的辅助服务地区。据国家能源局统计,2018 年全国除西藏外参与电力辅助服务补偿的发电企业共 4176 家,装机容量共 13.25 亿千瓦,补偿费用共 147.62 亿元,占上网电费总额的 0.83%。从电力辅助服务补偿费用比重来看,补偿费用最高的为“三北”地区,即西北、东北和华北区域,服务补偿费用占上网电费总额比重分别为 0.61%、1.82%和 3.17%;华中区域占比最低,为 0.23%。
图 2:2018 年电力辅助服务补偿费用地区分布


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调峰、调频与备用是补偿费用的主要组成部分。2018 年调峰补偿费用总额 52.34 亿元,占总补偿费用的 35.5%;调频补偿费用总额 41.66 亿元,占比 28.2%;备用补偿费用总额 42.86 亿元,占比 29.0%;前三者占补偿费用的比重超过 90%,是电网辅助服务补偿费用的主要组成;调压补偿费用为 10.33 亿元,占比 7.00%;其他补偿费用 0.43 亿元,占比 0.29%。
图3:2018 年电力辅助服务补偿费用组成结构


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用于电网辅助服务的储能项目中,火电辅助服务装机量最多,补偿费用占比最大。电力生产的构成决定了辅助服务的重要程度,火电作为主要发电单位,辅助服务的重要性不言而喻。2018 年火电辅助服务产生补偿费用 210.95 亿元,占比高达 80.55%;风电、水电在 2018 年分别产生补偿费用 23.72 亿元、20.94 亿元,费用占比依次为 9.06%、8%;核电及光伏等使用电网辅助服务产生的补偿费用占比仅为 2.4%。
图 4:2018 年电网辅助服务补偿费用占比


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表 6:部分已投运电网辅助服务项目

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4.2可再生能源发电并网侧:有效解决“弃光、弃风”问题
储能技术在并网侧的应用主要是解决“弃光、弃风”问题,改善电能质量。我国能源供应和能源需求呈逆向分布,风能主要集中在华北、西北、东北地区,太阳能主要集中在西部高原地区,而绝大部分的能源需求集中在人口密集、工业集中的中、东部地区;供求关系导致新能源消纳上的矛盾,风光电企业因为生产的电力无法被纳入输电网,而被迫停机或限产。据国家能源局统计,我国弃光、弃风率长期维持在 4%以上,仅2018 年弃风弃光量合计超过 300 亿千瓦时。锂离子电池储能技术能有效帮助电网消纳可再生能源,减少甚至避免弃光弃风现象的发生。风光发电受风速、风向、日照等自然条件影响,输出功率具有波动性、间歇性的特点,将对局部电网电压的稳定性和电能质量产生较大的负面影响, 锂离子电池储能技术在风光电并网的应用主要在于平滑风电系统的有功波动,从而提高并网风电系统的电能质量和稳定性。
图 5:2016 年至今中国弃光率、弃风率逐年下降


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在可再生能源并网领域,锂电储能收益主要依靠限电时段的弃电量存储。
储能电站在用电低谷期储存剩余电量,在用电高峰期释放电能,释放电量与指导电价的乘积即为储能电站的收益。目前在青海、辽宁等光照和风电资源较丰富的地区已经有对应储能项目投运。
表 6:可再生能源并网部分已投运项目


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4.3用户侧峰谷套利
峰谷电价的大力推行为储能套利提供可观空间。我国目前绝大部分省市工业大户均已实施峰谷电价制,通过降低夜间低谷期电价,提高白天高峰期电价,来鼓励用户分时计划用电,从而有利于电力公司均衡供应电力,降低生产成本,并避免部分发电机组频繁启停造成的巨大损耗等问题,保证电力系统的安全与稳定。储能用于峰谷电价套利,用户可以在电价较低的谷期利用储能装置存储电能,在电高峰期使用存储好的电能,避免直接大规模使用高价的电网电能,如此可以降低用户的电力使用成本,实现峰谷电价套利。

用户侧储能主要应用场景及案例


1充电站

光储充一体化,目前也是比较普遍的应用场景,一方面缓解了充电高峰时充电桩大电流充电对区域电网的冲击,另一方面通过峰谷差价,给充电站带来了非常可观的收益。目前已经覆盖了大部分地区,在全国江苏、广东、四川、云南、陕西、山东等等很多省份均有建设投运。

2工业园区

目前大多数用户侧储能项目都建设在工业园区内。2018年1月报道,江苏无锡星洲工业园内,新加坡工业园智能配网储能电站储能容量为20MW/160MWh,是当时全球最大商用储能电站。该项目是首个接入国网江苏省电力公司客户侧储能互动调度平台的大规模储能电站,也是首个依照江苏省电力公司《客户侧储能系统并网管理规定》并网验收的项目。除此之外,还有江苏启东螺丝厂、食品工厂、污水处理厂、信义空调园区等也有安装储能设施。

3数据中心

为进一步提升数据中心供电的稳定性和可靠性,万克能源和阿里巴巴合作,在阿里巴巴上海数据中心建设了数据中心储能系统,在双十一期间为数据中心提供了电力保障。储能系统并联接入数据中心,简化了数据中心供电的串联级数,优化改进了电源结构,大幅改善了数据中心应急电源的容量和备用时间,进而进一步增强了数据中心的供电可靠性。此外,储能系统还可通过削峰填谷、容量调配等机制,提升数据中心电力运营的经济性,节能降耗,低碳环保。

4通信基站

2018年1月4日,中国铁塔公司在北京与重庆长安、比亚迪、银隆新能源、沃特玛、国轩高科、桑顿新能源等16家企业,签订新能源汽车动力蓄电池回收利用战略合作签约仪式。据了解基站储能电池需求巨大,中国铁塔公司在全国范围内现有近200万座基站,备电、削峰填谷、新能源站等合计需要电池约13600万kWh,每年新增储能电池需求约2500万kWh。

5地铁、有轨电车

2018年5月9日,德令哈现代有轨电车项目首列车,在中车四方股份公司下线,该车采用超级电容和钛酸锂电池混合储能技术,堪称超级电容有轨电车的“升级版”。2018年已投入运营,是首列开进青藏高原的现代有轨电车,也是世界上运营海拔最高的有轨电车。

6港口岸电

港口是用电大户,随着港口规模的不断扩大,其对电能的消耗也得到越来越多的关注。港口主要用电负荷集中在大功率、长时间工作的设备。江苏连云港拟在港口岸电系统中建设5MW(1MW超级电容+4MW锂电)储能电站,满足总量10MW以上以及单个泊位3MW以上岸电接入需求,岸电满负荷运行的情况下,留有足够裕量,满足多种随机性电源和负荷的接入需求。

7岛屿

目前,在我国的一些偏远山区、海岛等远离城市的地方,仍然存在着一些未通电或者供电不稳定的“电力空白区”。2018年5月27日,我国首个远海岛屿智能微电网在三沙永兴岛建成,通过柴油发电、光伏、储能等多种能源互补,将永兴岛的供电能力提高8倍,同时也实现光伏等清洁能源100%的优先利用,未来还可以实现波浪能、可移动电源等多种能源的灵活接入。

8医院

2018年12月31日,由上海电建福建公司承建的福建玛高爱纪念医院750千瓦/1.8兆瓦时储能项目一期工程顺利投运。该工程为福建省首个医院系统储能项目,在电网正常供电时可以实现对电网的削峰填谷,在电网停电的情况下能够快速断开电网,保证医院重要负荷的供电,快速接入,充当UPS(不间断电源)的功能保证医院重要负荷不断电,为医院平稳运营提供坚实的电力保障。

9商场

南都电源的北京蓝景丽家用户侧商业综合体智慧能源储能电站位于北京市海淀区北三环,项目总规模1MW/5MWh,其中首期投运规模为500KW/2.5MWh,项目总占地170平米。储能系统在400V低压侧接入商场配电房母线,电站预期使用寿命为10年。该储能电站于2017年5月22日,实现了家居商场容量电费管理和电量电费的管理,解决了家居商城线路无法扩容改造,以及电动汽车充电接入带来的冲击电网的痛点,实现削峰填谷智慧储能服务,同时还可参与电力需求侧响应。此外,据北极星储能网了解,北京昌平多乐港也在规划建设储能设施以削峰填谷节约电力费用。

10军区营地

新疆某戍边高原营地,由电建集团新能源公司投资建设的全军首个军民融合可再生能源局域网项目于2018年8月启动,2018年12月26日正式并网。项目主要新建光伏、风力和储能电站,配套建设输电线路、应急柴油电站和智能微网管控系统等。建成后能源自给率超过90%,成为国内最大的可再生能源局域网,不仅能较好满足军地双方照明、供暖、制氧、取水和装备等综合用能需求,而且还可大大减轻油料、煤炭等后勤保障负担,初步构建绿色低碳、安全高效、可持续的高原现代能源体系。

11政务楼宇

2018年11月消息,阳光家庭光伏储能电站落户安徽庐江县政府大楼,成为政务楼宇光伏储能项目的全国首例应用.电站装机容量约6千瓦,采用阳光家庭光伏储能系统实现离网独立式发电供电。每年可发6000多度电,为大楼输送源源不断的清洁电力。

12田园生态园区

2018年12月5日,业主方上海玉海棠生态农业科技有限公司正式移交鉴定书。至此,上海电气电站集团的崇明三星田园“互联网+”智慧能源示范项目系统全部完成调试。该示范项目是针对三星镇新安村特有的生态环境、发展规划和居民需求,量身打造的集“风光储充”于一体的智慧能源项目,是建设崇明世界级生态岛的重要一环。白天CIGS薄膜光伏发电后存储在梯次利用动力电池中,晚上亮灯时,储能系统中的电释放出来,草帽论坛、海棠左岸等富有当地特色的建筑依次点亮。至此,一场以可再生能源、储能、能源管理系统为核心应用的乡村能源的升级和变革正在拉开序幕。

13银行

2018年11月3日,上海招商银行大厦1MW/2.56MWH储能系统顺利并网。该项目是上海市首个商业化应用楼宇用户侧储能项目,也是国内金融企业利用自有物业建成的首个储能项目。该项目由中国广核新能源控股有限公司(简称“中广核新能源”)出资建设,建筑物业主为上海招商银行股份有限公司,广州智光储能科技有限公司(简称智光储能)为该项目提供综合解决方案。项目坐落于上海市浦东新区中心位置,建设地点为招商银行上海大厦,占地103平米,利用“削峰填谷”模式为上海招商银行大厦提供节能服务。

14 酒店

由科陆电子参与建设的北京拉斐特城堡酒店1MW/2MWh储能项目,是削峰填谷应用类储能项目,是500MWh 储能设施国际采购项目中首个建成并投运的储能电站,从确认订单到完成交付仅历时45天。

据报道,截止2018年12月31日,江苏全省已建成用户侧储能电站60座,储能容量合计97MW、691MWh,其中48个储能项目总容量93.7MW应用于削峰填谷。主要供应商为南都电源、太湖能谷、中天科技、力信能源、宁德时代。