長時儲能技術(shù)支撐新型電力系統(tǒng)分析報告

1、2019 Kehua Hengsheng Co., Ltd.長時儲能技術(shù)支撐新型電力系統(tǒng)探析2022.9.714:10-14:30目錄CONTENTS010203雙碳目標下儲能發(fā)展趨勢及面臨的挑戰(zhàn)科華S3液冷儲能系統(tǒng) 科華簡介及儲能應(yīng)用雙碳目標下儲能發(fā)展趨勢及 面臨的挑戰(zhàn)中國提出雙碳目標2015年12月，締約方通過巴黎協(xié)定，并明確了本世紀 末將全球溫升控制在不超過工業(yè)化前2度的目標，并將1.5 度溫控目標確立為應(yīng)對氣候變化的長期努力方向。2020年9月，在第75屆聯(lián)合國大會一般性辯論上，中國向全 世界承諾將采取更加有力的政策和措施，CO2排放力爭于2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現(xiàn)

2、碳中和。2020年9月22日，國家主席在75屆聯(lián)大一般性辯論上通過視頻發(fā)表重要講話，宣布 中國國家自主貢獻一系列新舉措。力爭2030年前二氧化碳排放達到峰值，努力爭取2060年前實現(xiàn)碳中和。12月12日，國家主席在氣候雄心峰會上通過視頻發(fā)表重要講話，宣布到2030年， 中國單位國內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放將比2005年下降65%以上，非化石能源占一次能源消 費比重將達到25%左右，森林蓄積量將比2005年增加60億立方米，風電、太陽能發(fā)電總裝 機容量將達到12億千瓦以上。雙碳目標實現(xiàn)路徑能源供給側(cè)能源消費側(cè)煤電為主轉(zhuǎn)為風光 清潔能源發(fā)電為主電能替代能源轉(zhuǎn)型實現(xiàn)路徑汽車電動化能源消費革命化石能源替代

3、低碳化對電網(wǎng)造成很大沖擊！可控能源轉(zhuǎn)型 為波動能源超級快充的短 時大功率沖擊截止2019年底國內(nèi)電力裝機及發(fā)電量10.4億KW2億KW2億KW裝機占比大，發(fā)電量占比??！2021中國各類裝機及發(fā)電量根據(jù)國家統(tǒng)計局、國家能源局、中電聯(lián)等機構(gòu)的公開數(shù)據(jù)，整理2021年中國各類電源裝機及發(fā)電量統(tǒng)計表如下：風+光：26.7%風+光：11.68%24億KW裝機占比大，發(fā)電量占比?。】捎眯r數(shù)低+波動性碳達峰及碳中和下的新能源裝機預(yù)測：中國2060年前碳中和研究報告2030中國清潔能源裝機占比將占67.5%，全國48%的電力都將由太陽能、風能提供。2060年，中國煤電裝機將全部退出；工業(yè)領(lǐng)域?qū)⒁噪娔苤鲗?dǎo)，輔

4、以氫能；電動汽車的保有量將達到3.9億，實現(xiàn)超96%的電源裝機和發(fā)電量由清潔能源承擔。24%48%78%這么高比例風光會帶來哪些挑戰(zhàn)？雙碳目標下新型電力系統(tǒng)挑戰(zhàn)：發(fā)、用波動加劇間歇性 隨機性波動性 難預(yù)測性風光發(fā)電特性北京目前機動車保有量600萬輛，假如一半改為電動 車為300萬輛，按每部車快充功率100KW，若是十分 之一的車（30萬輛）同時充電則需要電網(wǎng)功率3000萬KW，單純電動車充電功率就等于北京目前最大負了。北京2021.1日最大負荷雙 高 特 點高滲透比高比例電 力電子大量電力電子變換裝置轉(zhuǎn)動慣量不足解 決 之 道發(fā)輸用雙碳目標下新型電力系統(tǒng)挑戰(zhàn)新能源體量占比大， 隨機性波動加??！

5、抽蓄等傳統(tǒng)靈活調(diào) 節(jié)資源緊張！電力系統(tǒng)安全問題 突出！中國新能源資源與 負荷中心分布不均 問題特高壓輸電大力發(fā)展抽蓄、電化學(xué)儲能技術(shù)調(diào)度技術(shù)、微網(wǎng)技術(shù)光伏鴨型曲線與負電價山東2022實時電價風光能源出力波動特性風電日出力特性圖光伏日出力特性圖日負荷曲線圖秒級短周期波動日內(nèi)中周期波動季節(jié)性長周期波動抽蓄、電儲能氫能？光伏大比例裝機，無儲能 的話，中午棄光，晚上負 荷高峰缺電！美國德州2021年2月極寒天氣大面積停電事故，2020年底湖南、浙江拉 閘限電虛擬同步機技術(shù)，增加電力電子裝置旋轉(zhuǎn)慣量！波 動近期部分新能源儲能項目配置日期儲能項目名稱光伏/風電容量儲能配置容量功率占比時長H2021.12三

6、峽烏蘭察布風光儲2000MW550MW2H27.50%22月7日華能內(nèi)蒙三個風電儲能項目800MW240MW/480MWh30%28月15日國家電投札達光伏儲能項目20MW4MW/20MWh20%58月15日國家電投八宿邦達二期光伏儲能項目20MW4MW/20MWh20%58月19日國家電投新疆光伏儲能項目子包130MW/90MWH38月29日三峽西藏昌都市光儲30MW7.5MW30MWH25%48月22日國家能源集團國華新疆風電儲能項目200MW50MW/200MWh25%4新能源儲能發(fā)展趨勢：長時儲能發(fā)電用電儲能波動波動功率占比：5%10%20%儲能時長：1h2h3h10MW百MW大功率長

7、時儲能需求趨勢！安全收益（壽命）MW:MWh=1:31000V系統(tǒng)630kW3h=1890kWh120Ah3.2V1P224S=716.8V120Ah=86kWh需要簇數(shù)量：1890/86=22簇280Ah3.2V1P224S=716.8V280Ah=200kWh需要簇數(shù)量：1890/200=9.5簇1500V系統(tǒng)1.5MW3h=4.5MWh120Ah3.2V1P420S=1344V120Ah=161.28kWh需要簇數(shù)量4500/161.28=28簇280Ah3.2V1P420S=1344V120Ah=376.32kWh需要簇數(shù)量4500/376.32=12簇5000個電芯大功率長時儲能面臨

8、的挑戰(zhàn)11760個電芯15MW?150MW?挑戰(zhàn)1：安全安全設(shè)計問題保護與失效對策電芯串并？輔助供電設(shè)計？通信設(shè)計？防消一次器件開斷能力消防隔離：電芯-pack-簇-集裝箱之間。安裝施工接頭鎖緊？電池外殼破損？爬電距離？材料問題 電池！電芯質(zhì)量BMS故障一次保護回路失效失效失去保護失效產(chǎn)生事故運維問題例行檢查制度事故應(yīng)對流程及日參演練核心數(shù)據(jù)采集儲存分析使用問題挑戰(zhàn)2：收益（壽命）收益（壽命）電芯出廠壽命木桶效應(yīng)放電深度充放電倍率運行溫度先天：一致性有限度！后天：糾正/加劇材料體系生產(chǎn)管控庫存溫度及時間 高低個體差異。簇1 BMS我充滿了 簇n BMS停止充電！停止放電！ 我放完了大功率長時儲

9、能電池組問題木桶效應(yīng)導(dǎo)致可用容量 非正常下降！安全問題： 直流側(cè)短路保護 絕緣檢測 高穿問題 電芯數(shù)量巨大， 失效概率上升科華S3液冷儲能系統(tǒng)長時間儲能解決方案-科華S3液冷儲能系統(tǒng)S液 冷Saf安e全tySimple精簡S智m能art3.45MW/6.88MWH-5.175MW10.32MWH系統(tǒng)3.45MW35KV1.725M W1.725M WDCDC1DCDC10簇1簇101.725MW/3.44MWH1.725MW/3.44MWH20柜120柜220柜3科華S液冷儲能系統(tǒng)液冷電池模塊電池PACK一簇一充放簇級控制器輔助供電系統(tǒng)配電箱20尺預(yù)制化集裝箱預(yù)制化集裝箱液冷機組制冷系統(tǒng)外置消

10、防主機消防系統(tǒng)標準20尺3.44MWhS液冷儲能系統(tǒng)制冷劑 循環(huán)冷卻液 循環(huán)返回液冷機組出水口進水口50%乙二醇水溶液R410A液冷系統(tǒng)原理科華S3液冷儲能系統(tǒng)特點安全3簇級DCDC控制， 降低短路電流風險簇級絕緣監(jiān)測及 隔離PCAK級開始的 三級消防設(shè)計PCAK：消防、MSD開關(guān)、防爆閥、集裝箱：防爆設(shè)計、氣體消防+水消防、聯(lián)動設(shè)計、布線傳統(tǒng)多簇并聯(lián)絕 緣檢測難題！科華S3液冷儲能系統(tǒng)特點精簡320英尺標準柜模塊化設(shè)計內(nèi)置DCDC/模 塊化PCS方便運輸（高、重？）柜內(nèi)無現(xiàn)場安裝工作靈活拼接方便運輸（高、重？）柜內(nèi)無現(xiàn)場安裝工作靈活拼接新舊電池混用高效省地提升系統(tǒng)可用性責任清晰科華S3液冷儲

11、能系統(tǒng)特點智能3BMS/DCDC/PCS/液冷/消防/EMS 多級聯(lián)動深度電力電子化海量溫度數(shù)據(jù)云 圖顯示及管理簇間均衡簇間絕緣定位簇級隔離科華三級消防全氟己酮123效果成本環(huán)?？煽啃詨勖豪鋬?yōu)勢提升集裝箱能量密度，減少項目占地：20英尺柜從風 冷1.5MWH提升到液冷3.44MWH降低電芯溫差，提升電池壽命：集裝箱內(nèi)從8-10降 低到5內(nèi)安全：電池PACK IP66防護等級，大大降低火災(zāi)擴散 風險降低輔源功耗，提升系統(tǒng)效率省錢溫差小占地小功耗小安全好科華系統(tǒng)優(yōu)勢一簇一充放控制，減少大型儲能系統(tǒng)的木桶效應(yīng)集中式大功率PCS并網(wǎng)，臺數(shù)少，電網(wǎng)調(diào)度方便，響應(yīng)更快集中式大功率PCS具有更強的黑啟動能

12、力，適合需要黑啟動/ 離網(wǎng)運行應(yīng)用場景PCS采用戶外1+X設(shè)計，擴容/維護方便多級消防保障體系科華在數(shù)據(jù)中心多年的液冷應(yīng)用經(jīng)驗積累科華公司簡介及儲能 應(yīng)用科華發(fā)展歷程2010年深圳A股上市（002335）2015年自主研發(fā)核級UPS 填補國內(nèi)技術(shù)空白2018年中國儲能用戶側(cè) 市場占有率第一1988年科華數(shù)據(jù)前身 在漳州創(chuàng)立1996年獲評“國家重點 高新技術(shù)企業(yè)”01020304050607082020年深耕“新基建” 聚焦數(shù)據(jù)中心 拓展數(shù)字轉(zhuǎn)型09102014年2016年2019年2021年獲評“國家認定企業(yè)布局建設(shè)北上廣數(shù)中標國內(nèi)首個電廠雙碳目標下，三大技術(shù)中心”據(jù)中心及全國云服自投火電儲能

13、調(diào)頻業(yè)務(wù)加速綠色發(fā)展，務(wù)網(wǎng)點項目成立科華數(shù)能集團?？迫A核心業(yè)務(wù)數(shù)字化和場景化的智慧電能綜合管理智慧電能高可靠電源保障電氣保護及節(jié)能一體化 系統(tǒng)集成服務(wù)與智慧能源新能源儲能、微網(wǎng) 光伏、充電樁電站建設(shè)、綜合能源數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施 I D C 運營、增值服務(wù) I D C 全生命周期管理儲能業(yè)務(wù)市場領(lǐng)先地位優(yōu)勢CNESA發(fā)布儲能產(chǎn)業(yè)研究白皮書2022 科華數(shù)能入圍5項榜單！中國儲能 PCS 提供商 2021 年度國內(nèi)新增投運 裝機量排行榜Top2中國儲能 PCS 提供商 2021 年度全球市場儲能PCS出貨量TOP2中國儲能系統(tǒng)集成商 2021 年度國內(nèi)新增投運 裝機量排行榜Top3中國儲能系

14、統(tǒng)集成商 2021 年度國內(nèi)市場儲能 系統(tǒng)出貨量排行榜Top5中國儲能系統(tǒng)集成商 2021 年度海外市場儲能 系統(tǒng)出貨量排行榜Top10企業(yè)1企業(yè)2企業(yè)3企業(yè)4企業(yè)5企業(yè)6企業(yè)7企業(yè)8企業(yè)92021 年中國儲能PCS國內(nèi)新增投運裝機量排行榜2021 年中國儲能 PCS 提供商 全球市場儲能 PCS 出貨量排行榜企業(yè)1企業(yè)2企業(yè)3企業(yè)4企業(yè)5企業(yè)6企業(yè)7企業(yè)8企業(yè)9數(shù)據(jù)：CNESA儲能產(chǎn)業(yè)研究白皮書2022 光伏產(chǎn)品 家族圖譜SPI225/250K-B-HSPI320/350K-B-HSPI3125K-B-HUD/TSPI45009000K-B-HUD/TSPI3040K-BSPI5060K-B

15、SPI100125K-BSPI136150K-BHV大型地 面電站工商業(yè) 分布式戶用 光儲光伏 配件SPI30006000-B2SPI817K-BSPI1725K-BSPB16/20/24C1-M-D子陣控制器KM-ACU4G/GPRS/WIFI棒WiseSolarAPP/云平臺WiseEnergy智能箱變SPI700010000-B儲能產(chǎn)品 家族圖譜BCS630K-BBCS1725K-B-H BCS1725K-B-HUDBCS2500K-B/TBCS3450K-B-HUD/TBCS6900K-B-HUD/TEMS：KM-EMS10(工控機）/ KM-EMS20(服務(wù)器）并離網(wǎng)切換柜：BTS2

16、00-1000K-K/SDC/DC：SPT200/250K-L/H儲能電池集裝箱系統(tǒng)2-4MWh（風冷）大型儲 能電站工商業(yè)儲能 用戶側(cè)儲能其它配 套設(shè)備儲能電 池集成BCS100K-A BCS250K-A BCS500K-ABCS100K-A-UD/Li BCS100/125K-B-HM BCS100K-B-UD/LiBCS1750K-B-HG SPH系列儲能電池集裝箱系統(tǒng)3.44MWh（液冷）儲能解決方案 主要應(yīng)用場景01共享儲能方案發(fā)電側(cè)共享用戶側(cè)分布式共享02發(fā)電側(cè)儲能方案新能源風儲、光儲應(yīng)用火電AGC調(diào)頻應(yīng)用03電網(wǎng)側(cè)儲能方案大型電網(wǎng)儲能電站分布式多站融合儲能電站配電臺區(qū)儲能方案04

17、用戶側(cè)儲能方案工商業(yè)儲能方案分布式光儲方案05微電網(wǎng)方案光儲柴系統(tǒng)微網(wǎng)燃氣機組+儲能系統(tǒng)06家用光儲方案戶用光儲充一體機湖南 郴州鯉魚江12MW/6MWh 湖南電網(wǎng)10MW/20MWh金富力工商業(yè)4MW/11.28MWh河南 中廣核封丘風儲3MW/6MWh 中廣核新野風儲4MW/8MWh 駐馬店風儲4MW/8MWh河南電網(wǎng)21MW/21MWh 中廣核沈丘風儲3MW/6.216MWh河北張家口2.5MW/2.5MWh金力工商業(yè)7MW/20.832MWh西藏 崗巴40MW/200MWh 日喀則5MW/40MWh 西藏電網(wǎng)1MW/2MWh上海申能外三電廠10MW/10MWh安徽靈璧10MW/10MW

18、h 渦陽10MW/10MWh皖能 103MW/206MWh廣東陽西電廠26MW/13MWh 深圳南山熱電9MW/9MWh 廣州電網(wǎng)17.5MW/35MWh南產(chǎn)投用戶側(cè)13.35MW/27MWh 惠州用戶側(cè)4.6MW/25.3MWh廣東懷集5MW/10MWh臺灣臺塑集團3MW/6MWh工商業(yè)儲能5MW/10MWh 臺電：30MW/30MWh全球2.6GW/3.8GWh儲能裝機量內(nèi)蒙儲能烏蘭察布30MW/30MWh神源圍場光儲45MW/90MWh烏蘭察布興和縣150MW/300MWh 阿拉善2MW/3.5MWh天津濱海新區(qū)10MW/10MWh山東臨清7MW/14MWh、日照3MW/6MWh 滕州5MW/10Mwh、聊城10MW/11MWh 濱州6MW/12MWh、新泰5MW/10MWh 德州3MW/6MWh、棗莊5MW/10MWh齊河3MW/6MWh、華潤財金30MW60MWh江蘇電網(wǎng)側(cè)鹽城22.6MW/48MWh 電網(wǎng)側(cè)江北30MW/60MWh 工商業(yè)泰州10MW/54MWh新疆 國網(wǎng)綜能巴楚15MW30MWh 兵團三師光儲80MW160MWh 粵水電巴楚22.5MW45MWh華能新疆第一批60MW/125MWh甘肅網(wǎng)域型項目8MW/24MWh 大唐甘