储能产业深度研究报告Word文件下载.docx

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电网能量管理智能化的发展趋势已然确定，对电力可靠性和经济性的要求显著增强，同时还要兼具绿色环保等特点，这为储能产业的发展提供了前所未有的发展机遇。

储能技术的存在意义在于为电力发、输、配、用各环节提供了有效的能量缓冲和能量润滑，并且在一定程度上对电力使用进行更合理的二次调配，从而大大改进电力使用的可靠性和经济性。

图表2：

储能在智能电网能量管理中的应用

储能应用于可再生能源并网——高效缓冲器：

利用风能、光伏等可再生能源对传统化石燃料进行替代成为人类社会发展的必由之路。

截至2014年末，全球光伏和风力发电的新增容量分别增长了33%和44%，两者累计装机容量达到558GW，占全球发电装机容量比例为9.35%，发展迅猛。

国际能源署（IEA）预测到2020年，全球风电累计装机容量最保守估计也将超过610GW；

美国调查公司GrandViewResearch预计到2020年，全球光伏发电累计装机容量将接近490GW，可再生能源占电力能源的比重在逐年增加。

尽管如此，光伏和风能等可再生能源普遍具有随机性和间歇性的缺陷，大容量的瞬间波动会对主干电网造成很大冲击甚至导致电网崩溃，引发很多地方大量“弃光”、“弃风”现象的出现。

有效储能是新能源大规模并网的关键技术，它可以使风能和光伏成为更加稳定可靠的能源。

储能技术可以针对可再生能源发电的随机性、波动性问题加以有效解决，从而实现可再生能源发电的平滑输出，有效调节可再生能源发电引起的电网电压、频率及相位的变化，使大规模风电及光伏发电方便可靠地并入常规电网。

图表3：

储能在可再生能源并网中的应用

储能之于分布式发电及微网——电能“蓄水池”：

伴随着分布式能源、微网建设的快速普及，中小型储能系统的应用也越来越广泛。

分布式能源可以“即插即用”，其不需要远距离输送，具有能效利用合理、损耗小、污染少、运行灵活等特点，是电力工业和能源产业的重要发展方向。

分布式能源系统分为并网式和离网式两种工作类型，储能装臵可以充分发挥其电能“蓄水池”的作用，保证分布式能源系统的工作稳定。

图表4：

储能在分布式能源系统中的应用

储能之于新能源汽车——动力核心+电能双向通道：

新能源汽车特别是电动汽车产业的发展将汽车生产与电力系统有效结合起来，在整个电动汽车体系中，电池不仅是车辆的动力来源，同时还具备了成为备用电源的可能。

通过动力电池的梯次使用和车载电池/电网（家用微网）之间的“V2G（V2H）”互动模式，汽车的动力电池作为储能产品可以向电网提供电能。

囿于当下的电池技术，目前动力电池的发展仍以“V1G（V1H）”单向模式为主，即车载电池只从电网充电而不放电。

在“V1G（V1H）”模式中，通过调整车载电池的充电速率而对电网频率加以调节是提高电能质量的一种可行方式，其特别适合未来应用于家庭储能、分布式发电及微网，以实现整个微网的能量双向互动，促进分布式电网的高效利用。

图表5：

V2G/V2H系统与PHV、EV汽车的能量双向互动

2、储能主要的技术路线

化学储能综合优势明显：

目前储能涉及的技术路线较多，大致可分为三大类：

物理储能、化学储能和其他储能。

其中物理储能包括抽水蓄能、压缩空气储能和飞轮储能等，化学储能包括铅酸、铅炭、锂离子、镍氢、液流和钠硫电池等各类电池储能，其他储能则包括超导储能、超级电容储能、燃料电池以及金属-空气电池等新兴技术。

这其中化学储能技术由于具有普适性强、成本易控、技术成熟度较高等优势，已成为目前发展速度最快的储能技术，广泛应用于电力、通讯、交通、新能源汽车等各个领域。

图表6：

各类储能技术路线的技术特点

技术

分类

路线

特点

优点

缺点

物理储能

抽水蓄能

采用水、空气、蓄能论等作为储能介质；

储能介质不发生化学变化

容量大，寿命长，运行费用低

受地理条件严重制约，建设周期长，能量效率较低

压缩空气储能

安全系数大，寿命长

能量密度低，与电站匹配度较差

飞轮储能

储能密度高，使用寿命长，安装维护方便

能量密度较低，自放电率极高

化学储能

铅酸电池

利用化学元素做储能介质；

充放电过程伴随储能介质的化学反应或者变价

技术成熟，成本低廉，安全稳定性高

比能量密度较低，循环寿命较短

铅炭电池

技术较成熟，成本低，循环性能及功率性能较好

比能量密度相对较低，循环寿命仍需进一步改进

锂离子电池

循环寿命长，比能量大，安全环保

成本高，大电流充放电性能一般

全钒液流电池

能量效率高，安全性好，可快充和深度放电

能量密度和功率密度较低

锌溴液流电池

成本低于钒液流电池，且能量密度较高

溴和溴盐有毒且有腐蚀性，锌在循环过程中产生支晶，减少电池的使用寿命

镍氢电池

比能量较大，使用寿命较长，较环保

有记忆效应，成本较高

钠硫电池

比能量高，大电流充放电性能较好

存在安全隐患和保能耗能矛盾，有废料

其他储能

超级电容器

活性炭电极；

电荷以静电吸附方式存在于电极表面；

充放电过程几乎没有电化学反应

功率密度高，大电流充放电性能强，循环寿命长，可靠性好

比能量密度极低

超导储能

利用超导体的“零电阻”特性储能

反应速度快，转化效率高

材料要求较高，稳定性和使用寿命一般

燃料电池

将燃料的化学能直接转化为电能

能量转化率高，比能量高，环保，可靠性好

成本高，配套技术不够成熟

金属-空气储能

金属与氧气通过氧化还原反应组成电池

比能量密度高

稳定性差，循环寿命较短

3、储能应用的效益分析

储能应用收益衡量困难是目前阻碍储能产业继续向前发展的主要原因。

明确储能电站能实现的所有收益，确定收益具体的相关方，是全面计算衡量储能价值，进一步确定储能应用结算机制、利益分成机制的必要前提，为进一步出台储能相关的政策、补贴标准、价格机制提供借鉴。

一般储能收益的计算方式是按照现有机制给储能提供的市场机会计算储能的投资回报，对于没有直接回报或者市场机制不支持间接回报的收益不做计算。

该方法应用比较比较简单，适用于投资人观察现有的市场机会和计算收益。

目前美国咨询公司Navigant设计的软件ESCT、中国防化科学研究院以及中科院工程热物理研究所就是采用这种方法。

风电场的储能收益基本可量化：

储能在风电的应用收益主要分两个部分：

削峰填谷收益和跟踪计划出力收益。

在进行削峰填谷的收益计算时，决定收益的主要因素为电价（包括充电/购电电价，放电/供电电价）、电量和储能电池效率。

储能应用于风电场削峰填谷时，收益计算公式为：

其中B为年收益总额，单位（元/年）；

P为风电上网电价，单位（元/kWh）；

η为储能电池系统的能源效率；

Q为总放电量，单位kWh。

储能应用于跟踪计划出力的收益，主要由电价、风电场装机容量、安装储能后多发电力决定，计算公式为：

其中，B为年收益总额，单位（元/年）；

P为当地风电上网标杆电价，单位（元/kWh）；

C为风电场的装机容量，单位（kW），T1、T0分别为安装储能电池前后风电场年利用小时数。

根据公式

（1）和

（2），我们可以大致推断出一个风电场储能装臵在理想条件下的收益总额。

例如一个装机容量80MW的风电场，采用8MW/16MWh（假定效率为80%，循环寿命≥10,000次）的储能系统，该项目的年收益总额接近1,500万元，其中削峰填谷收益在220万左右，跟踪计划出力收益超过1,200万。

未来随着储能系统成本的降低，特别是随着国家政策及相关补贴政策（包括储能电价补贴、储能系统安装补贴以及峰谷电价等）以及相关调度机制的贯彻落实和完善，未来储能拥有良好的盈利前景。

分布式发电及微网储能收益点基本明确：

CNESA的项目数据库显示，截至2013年底，分布式发电及微网领域业已成为最热点的储能应用领域之一，美国、中国及欧洲是发展最快的地区。

包含储能系统的分布式发电及微网项目主要应用于社区、工业、商业、户用、偏远地区以及军方等领域。

其中，社区类的项目数量是最多的，占所有项目数量的50%，主要分布在美国和日本；

其次是海岛和偏远地区类储能项目，分别占总项目数量的12%和9%，主要在中国和美国。

储能在分布式发电及微网系统中主要有四个收益点：

分时电费管理，容量费用管理，提高供电可靠性以及提高电能质量。

图表7：

分布式发电及微网储能盈利点分析

2012年4月，金风北京亦庄经济开发区厂区“金风智能微网工程”完成建设，该项目为并网分布式发电及微网。

项目包含风力发电2,500kW，太阳能光伏发电503kW，储能电池540kWh，感应电机300kW，微型燃气轮机130kW。

微网系统目前主要为厂区提供生产和生活用电，储能系统主要起到控制联络线功率的长期波动以及进行瞬时功率调节的作用。

计算表明，该项目的运行，每年可以为公司节约电费134万元左右，同时向电网售电每年可获利40多万，具有一定的经济效益，此外该项目还在节能减排方面做出了一定的贡献。

调频辅助服务领域储能收益仍处于探索阶段：

目前储能在调频辅助服务领域应用政策最完善的国家是美国，其于2011年颁布的755号法令和2013年颁布的784号法令，使储能技术能获得更合理的定价，增强了储能技术在调频辅助服务里的竞争优势。

截至目前，储能尚不能作为一种独立的电力资源参与我国的辅助服务市场。

在现有中国市场条件下，与辅助服务规则范围内的发电厂联合运营，提供调频辅助服务是储能最有可能参与该市场的方式。

在这种模式下，储能用作调频辅助服务的收益大致分为三部分：

一次调频考核减少的费用、自动发电控制（AGC）考核减少的费用、AGC调节补偿费用。

由于储能装臵是和火电等发电机组联合运行，所节约的考核费用的多少，与机组参与调频辅助服务的容量、储能容量、机组本身性能等密切相关，储能减少的考核费用需要针对具体项目具体分析。

AGC调节补偿方面的收益主要来自于以下几个方面：

可用容量补偿、可用时间补偿、调节电量补偿等，其随区域电网的不同相应有所差别。

二、储能产业技术路线日渐清晰，铅炭+锂电成为主流选择

通常储能技术路线的选择主要涉及三个基本因素，即技术成熟度、应用领域的广泛性与配臵成本的高低。

相比于其他储能方式，化学储能的应用领域更为广泛，技术成熟度也相对较高，成本下降的空间也较大，因而成为各国储能产业研发和创新的重点领域。

抽水蓄能与铅酸电池技术最为成熟，锂离