儲能為核心的新能源革命技術(shù)路徑探索

1歐陽明高1清華大學車輛與運載學院1SCHOOLOFVEHICLEANDMOB2儲能為核心的新能源革命技術(shù)路徑探索2.新能源動力系統(tǒng)技術(shù)研發(fā)3.新能源革命技術(shù)路徑展望能源轉(zhuǎn)型歷程與新能源革命每次能源革命都是先發(fā)明了新動力裝置和交通工具，然后帶動對能源資源的開發(fā)利用，并引發(fā)工業(yè)革命美國超越英國英國超越荷蘭硒第三次新經(jīng)濟模式如何改變世界第三次能源革命—-新能源技術(shù)革命硒第三次新經(jīng)濟模式如何改變世界新能源革命的“五大支柱”四，發(fā)展能源(電能)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)；但是儲能是瓶頸，需要靠電池、氫能、電4新能源動力系統(tǒng)新能源電力系統(tǒng)新能源動力系統(tǒng)新能源電力系統(tǒng)意意可變發(fā)電儲能系統(tǒng)算電網(wǎng)儲能系統(tǒng)WBEVchargerstatiBEVchargerstati推動能源轉(zhuǎn)型和新型電力系統(tǒng)發(fā)展，是面向碳中和的中國新能源革命重要技術(shù)路徑5Storagetime電池和氫能各有特點，兩者互補性強，共同構(gòu)成主流儲能方式存儲時間功率6電解水長周期大規(guī)?？稍偕茉吹臍鋬δ芊绞诫娊馑?逐步替代燃煤作用：調(diào)峰規(guī)模：大規(guī)模作用：調(diào)峰規(guī)模：大規(guī)模能量的時空轉(zhuǎn)移規(guī)模：中大規(guī)模7能量的時間轉(zhuǎn)移78長周期大規(guī)模可再生能源的氫儲能方式可再生能源制氫合成氨，制備成常溫運輸?shù)囊喊?，成本低廉、化學性質(zhì)穩(wěn)定，再投入燃氣輪機進行火力發(fā)電，實現(xiàn)了可再生能源長周期存儲、長距離運輸，并助力火力脫碳日本SIP'綠氨合成發(fā)電項目·JGC公司在2018年底于日本郡山示范工廠完建設了可再生能輪機零碳氨供給零碳氨供給實用供應鏈驗證大規(guī)模供應鏈搭建小型燃氣輪機中型燃氣輪機小型燃氣輪機中型燃氣輪機大型燃氣輪機氨摻燒(燃煤鍋爐)氨摻燒(燃煤鍋爐)動力電池大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化與電化學儲能電站隨著全球電動化進入高速發(fā)展階段，帶動中國動力電池行業(yè)飛速發(fā)展，2023年規(guī)劃產(chǎn)能大于1TWh,2025國內(nèi)電池年需求/出貨量預計1.2TWh;其中車用動力電池占主導2020中國儲能總裝機量比例壓縮空氣儲能壓縮空氣儲能電化學儲能抽水密能熔融鹽儲熱數(shù)據(jù)來源：中關(guān)村儲能聯(lián)盟電力/儲能電池總裝機量年份9數(shù)據(jù)來源：網(wǎng)絡公開資料、SPIR、智研咨詢、電動1家、起點鋰電大數(shù)據(jù)基于車網(wǎng)互動的儲能方式基于車網(wǎng)互動的儲能方式為何開展車網(wǎng)互動?——“削峰填谷”,減小電網(wǎng)功率需求◆隨著電動汽車數(shù)量增加，智能有序充電和V2G逐漸表現(xiàn)出優(yōu)越性◆無序充電的功率需求是有序充電的兩倍以上，而V2G則可以反過來減小功率需求電動汽車動力電池儲能的能量潛力時間(時)時間(時)時間(時)G車網(wǎng)互動的廣泛應用場景G低壓配電網(wǎng)(農(nóng)村地區(qū)典型場景)WAN通信WAN通信集群后可參與V2G>③V2mG(AC):組和可再生能源單元②②集群后可參與V2G③00電化學儲能：車網(wǎng)互動與儲能電站對比01容量02時間03空間04固定成本05安全風險定定聲聲2增增高高XXNN零零低低儲能為核心的新能源革命技術(shù)路徑探索1.新能源革命儲能瓶頸技術(shù)2.新能源動力系統(tǒng)技術(shù)研發(fā)3.新能源革命技術(shù)路徑展望張家口氫能研究院與創(chuàng)業(yè)企業(yè)群3.光儲氫-充放互動能源系統(tǒng)南京電控動力創(chuàng)新中心與創(chuàng)業(yè)企業(yè)群——深圳電動汽車智慧能源創(chuàng)新中心與創(chuàng)業(yè)企業(yè)群動力系統(tǒng)發(fā)動機電堆動力系統(tǒng)發(fā)動機電堆膜電極剝洋蔥模式建立了氫能燃料電池的技術(shù)體系(已突破)2005年2013年2005年2013年氫儲能與電解水制氫技術(shù)研發(fā)質(zhì)子交換膜電解堿性電解清華培育出科創(chuàng)版上市公司，中國氫能第一股——億華通科技公司億華通體系氫能全鏈條布局億華通體系氫能全鏈條布局2021年，聯(lián)合建立北京國際氫能中心(有限公司)輛數(shù)京輝張張家口賽區(qū)工作輛數(shù)京輝張張家口賽區(qū)工作京輝大興跨賽區(qū)5行500輛燃料電池汽車，張家口和北京2022年運行1000輛序序號中石油福田4賽區(qū)內(nèi)5條線路，100賽區(qū)兩工條線路，90輛車制氫廠中國石油環(huán)字京輝示范線路(抵離、跨賽區(qū))示范線路(賽區(qū)內(nèi))中石油金龍站史石油北京賽字大興站電化學儲能與鋰離子電池的安全事故電動自行車安全事故2021年共發(fā)生1.8萬起，死亡57人，受傷157,說明技術(shù)水平和安全規(guī)范起決定作用l432102機由鵝oo000n0543tCC清華大學電池安全實驗室◆清華大學車輛學◆清華大學車輛學院電池安全實驗室及其附屬四川宜賓電池安全實驗基地(投資超過2億元),專注于鋰離子電池安全研究，對全球廠家和機構(gòu)開展合作和提供服務，參動力電池安全技術(shù)研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化車網(wǎng)互動的關(guān)鍵技術(shù)基礎動車一直插在樁上，會不會出問題?現(xiàn)在的電動車會不會無法滿足V2X需求?池頻繁充電，是否能滿足?狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)jection整車級充康口實時安金技術(shù)重性克電技術(shù)級充康口實時安金技術(shù)場1先進率母律技術(shù)離壓平世架構(gòu)先進率母律技術(shù)n安全長毒使充能理外部混制冷部柱術(shù)先進使充地端隨術(shù)雙向互聯(lián)電池電池子安全設計標準政策支撐標準政策支撐禁禁4"4◆面向市郊V2H+光儲充系統(tǒng)的軟硬件與通訊技術(shù)開發(fā)設備層控制層設備層能量管控邏輯設計能量管控邏輯設計管理層◆以多層級硬件安全和軟件監(jiān)控技術(shù)為核心，構(gòu)建面向園區(qū)的V2X智慧系統(tǒng)車網(wǎng)互動儲能：分布式能量管理平臺能量管理平臺功能效果：設備配置、系統(tǒng)監(jiān)控、能量優(yōu)化、互動展示零C云智慧能源平臺產(chǎn)品特點●智能展示●智能運維●能量預測優(yōu)化●能量管理調(diào)度●能源交易應用場景●園區(qū)綜合能源管理●光儲充微網(wǎng)能量管理●車網(wǎng)互動V2G調(diào)度●虛擬電廠聚合交易光-儲-充-換一體化互補型智慧能源系統(tǒng)——電動汽車時代的”加油站”儲能和快換系統(tǒng)能量管理和微網(wǎng)控制保護系統(tǒng)能量管理和微網(wǎng)控制保護系統(tǒng)集超充、重卡換電、光伏發(fā)電、智能微網(wǎng)一體的的城市級區(qū)域級城市級區(qū)域級場站級實時調(diào)度日前計劃實時調(diào)度日前計劃外部地區(qū)發(fā)同層級的價格激勵。市級控制中心市級控制中心區(qū)域級虛擬電廠臺給出各場站的功率調(diào)發(fā)電和總體負荷，給區(qū)域虛擬電廠和本市遠端發(fā)電下達指令。數(shù)據(jù)監(jiān)測與預測平臺進場站級控制單元能量管理和聚合的指導，并開展安全預警。能量管理平臺負責場站/樓宇級的本地能量控制。儲能為核心的新能源革命技術(shù)路徑探索1.新能源革命儲能瓶頸技術(shù)2.新能源動力系統(tǒng)技術(shù)研發(fā)3.新能源革命技術(shù)路徑展望0新能源汽車市場前景預測與展望2021—2030年：快速增長0年份年份2021年前數(shù)據(jù)來源：國家統(tǒng)計局，《中國汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展年報(2021)》未來十年電動汽車智慧能源生態(tài)1T:光伏進入太瓦時代1T:電池進入太瓦時時代1百萬：燃料電池汽車進入百萬輛時代(1億干瓦發(fā)電功率) **0*車網(wǎng)互動分布式短時儲能的潛力與前景96分的0—G.He,ct—G.He,ct--J.Li,etal.,--CNESA、能源局、天風證券_2021--發(fā)改委、廣發(fā)證券_2020--工信部、東吳證券_2021--清華能源經(jīng)濟所能源結(jié)構(gòu)20%*2小時--清華能源經(jīng)濟所能源結(jié)構(gòu)_40%*2小時--新能源動力系統(tǒng)團隊RE95-V0G--新能源動力系統(tǒng)團隊RE95-V2G(非化石能源發(fā)電比例)未來中國電力系統(tǒng)的點線面特征能源基地+特高壓輸電+儲能電站第一火電機組+高壓輸電網(wǎng)+抽水蓄能負荷+低壓配電網(wǎng)+分布式光伏+2030年中國新型電力系統(tǒng)特征求比為4:5,分別為1億kW、1.3億kW?；痣婌`活性改造壓力(裝機量占27%)高時間h用戶側(cè)(面)65%的用戶側(cè)儲能需求位于中東南部地區(qū)，約1億kW/3.2億kWh,峰2060年中國新型電力系統(tǒng)特征發(fā)電側(cè)(線)62%的發(fā)電側(cè)儲能需求位于西北部地區(qū)，約4億kW,保障風光基地可再生能源的可靠并網(wǎng)。西北風光基地向負荷區(qū)域的特高壓輸電線路建設需匹配氫儲能需求。西北地區(qū)儲能調(diào)節(jié)風光并網(wǎng)電網(wǎng)側(cè)(點)西北部地區(qū)與中東南部地區(qū)的電網(wǎng)調(diào)峰需求比為4:1,分別為4.4億kW、1.2億kW?！粑鞅钡貐^(qū)的調(diào)峰需求主要依賴于氫