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文檔簡介
電化學(xué)儲能行業(yè)ESG白皮書EVERY
TIME
YOU
TRY
IS
A
LIMITED
EDITION摘要在全球能源轉(zhuǎn)型的浪潮中,電化學(xué)儲能嶄露頭角。本白皮書深度剖析電化學(xué)儲能行業(yè)全貌,從基礎(chǔ)的儲能技術(shù)及電化學(xué)儲能技術(shù)解析,
到其價值鏈、市場系統(tǒng)集成與多元應(yīng)用場景的呈現(xiàn),全方位洞察行業(yè)架構(gòu)。進(jìn)而深入探究鋰離子、鈉離子、液流、鈉硫等關(guān)鍵電池類
型,以及特斯拉、寧德時代、緯晟儲能等企業(yè)的
ESG
實踐案例,為行業(yè)發(fā)展提供寶貴借鑒與指引。
榮續(xù)智庫上?,F(xiàn)代服務(wù)業(yè)聯(lián)合會ShanghaiServices
FederationPREFACE前言隨著全球?qū)η鍧嵞茉吹男枨笈c日俱增,以及能源結(jié)構(gòu)調(diào)整步伐的不斷
加快,電化學(xué)儲能作為一種關(guān)鍵的能源存儲解決方案,正逐漸步入發(fā)展的黃金時期,深刻地改變著能源格局與工業(yè)生態(tài)。電化學(xué)儲能技術(shù)以其獨特的優(yōu)勢,在電力系統(tǒng)削峰填谷、可再生能源并網(wǎng)消納、分布式能源與微電網(wǎng)的穩(wěn)定運行等多個領(lǐng)域發(fā)揮著不可替代的作用,為構(gòu)建清潔、高效、智能的能源體系提供了堅實的支撐。本白皮書旨在全面且深入地呈現(xiàn)電化學(xué)儲能行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀與未來趨
勢,為廣大讀者提供系統(tǒng)而詳實的行業(yè)洞察。在內(nèi)容編排上,我們首
先對電化學(xué)儲能行業(yè)進(jìn)行了概覽,詳細(xì)介紹了各類儲能技術(shù)以及電化
學(xué)儲能技術(shù)的特點、電化學(xué)儲能的價值鏈構(gòu)成、市場系統(tǒng)集成模式以
及豐富多樣的應(yīng)用場景,使讀者能夠?qū)π袠I(yè)的基本框架有清晰的認(rèn)識。我們著重關(guān)注了電化學(xué)儲能行業(yè)的
ESG
發(fā)展。深入解讀了相關(guān)政策法規(guī),剖析了如產(chǎn)品質(zhì)量與安全、可持續(xù)/負(fù)責(zé)任供應(yīng)鏈、污染物管理、
電池循環(huán)經(jīng)濟(jì)、碳足跡管理等一系列核心議題,展現(xiàn)了行業(yè)在可持續(xù)
發(fā)展道路上的努力與挑戰(zhàn)。此外,還分別對鋰離子電池、鈉離子電池、液流電池、鈉硫電池等主流技術(shù)路線進(jìn)行了細(xì)致的闡述,分析各自的
技術(shù)特點、應(yīng)用前景與發(fā)展瓶頸。最后,通過特斯拉、寧德時代、緯晟儲能等行業(yè)領(lǐng)軍企業(yè)的
ESG
實踐案例,為其他企業(yè)提供了具有參考
價值的實踐范例與經(jīng)驗借鑒。希望本白皮書能夠為讀者帶來電化學(xué)儲能行業(yè)的ESG
前沿,共同推動電化學(xué)儲能行業(yè)朝著更加綠色、可持續(xù)的方向蓬勃發(fā)展。ANALYS研究員萬紅軍
高級注冊ESG
分析師:23RZQLKC002073A馮詩佳
CFAESG
證書:102159114李奎
高級注冊ESG分析師:24RZQLKC600663A卞
勇
CFAESG
證書:102168833高級注冊ESG分析師:23RZQLKC003198A李江波
高級注冊ESG
分析師:24RZQLKC005221A鄭田喜
高級注冊ESG
分析師:24RZQLKC600736A謝
攏CFAESG
證書:100338760陳堯中級注冊ESG分析師:24RZQLKC006160B季淵杰
高級注冊ESG
分析師:23RZQLKC002529A石卉晞
高級注冊ESG
分析師:24RZQLKC600574A35電化學(xué)儲能的相關(guān)政策40電化學(xué)儲能的ESG
核心議題議題1:產(chǎn)品質(zhì)量與安全議題2:可持續(xù)/負(fù)責(zé)任供應(yīng)鏈議題3:污染物管理議題4:電池循環(huán)經(jīng)濟(jì)
議題5:碳足跡管理目錄第一章電化學(xué)儲能行業(yè)概覽07
儲能技術(shù)及電化學(xué)儲能技術(shù)09
電化學(xué)儲能的價值鏈17
儲能市場系統(tǒng)集成22
電化學(xué)儲能的應(yīng)用場景CONTENTS第二章電化學(xué)儲能行業(yè)的ESG
發(fā)展第五章液流電池第三章鋰離子電池第四章鈉離子電池63
特斯拉67
寧德時代68
緯景儲能第六章鈉硫電池第七章企業(yè)ESG
實踐案例第一節(jié)儲能技術(shù)及電化學(xué)儲能技術(shù)一
、儲能行業(yè)簡介能源的發(fā)展歷程呈現(xiàn)出從固態(tài)(如柴火與煤)、液態(tài)(石油)逐步邁向氣態(tài)(天然氣)的演變軌跡,與
此同時,能源中的碳含量也經(jīng)歷了從高碳(柴火和煤)、中低碳(石油與天然氣)向無碳(新能源)的
過渡態(tài)勢。展望未來,能源領(lǐng)域大概率會沿著資源類型減碳化、生產(chǎn)技術(shù)持續(xù)進(jìn)階以及利用方式多元化
這三個主要方向持續(xù)推進(jìn)。當(dāng)下,全球能源領(lǐng)域正同步推進(jìn)化石能源低碳化變革、新能源規(guī)?;兏镆?/p>
及能源管理智能化變革,這三大變革相互交織,共同塑造出“新煤炭”“新油氣”“新電網(wǎng)”的全新
能源格局。自工業(yè)化時代起始,伴隨能源形態(tài)的更迭轉(zhuǎn)換,二氧化碳排放量呈現(xiàn)出持續(xù)攀升的態(tài)勢,進(jìn)而引發(fā)了全
球氣溫升高、冰川消融、海平面上升等一系列嚴(yán)峻的環(huán)境問題,人類生存環(huán)境正面臨前所未有的嚴(yán)峻威
脅與巨大挑戰(zhàn)。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示,自1850年起,大氣中二氧化碳濃度從280×10-6攀升至450×10-6,
全
球
氣
溫
上升幅度達(dá)0
.9至1
.2℃,海平面上升高度約為20厘米。尤其是在近30年間,全球氣溫與海平面上升
速率顯著加快,氣溫每10年上升0
.2℃,海平面每年上升0
.32厘米。倘若到本世紀(jì)末全球氣候升溫幅
度達(dá)到2℃,海平面上升高度將介于36至87厘米之間,屆時99%的珊瑚礁將面臨消失殆盡的厄運,
陸地約13%的生態(tài)系統(tǒng)將遭受嚴(yán)重破壞,眾多動植物物種亦將面臨滅絕的高危風(fēng)險。因此,削減二氧
化碳等溫室氣體排放,有效控制全球氣溫上升幅度,已然成為全人類的共同使命與奮斗目標(biāo)。人類活動所產(chǎn)生的二氧化碳排放主要源于化石燃料的燃燒過程。大力發(fā)展新能源、積極推進(jìn)能源轉(zhuǎn)型、
逐步減少對化石能源的依賴,并構(gòu)建綠色低碳的能源體系,乃是減少二氧化碳排放、實現(xiàn)全球碳中和目
標(biāo)的關(guān)鍵舉措與重要途徑。新能源作為第三次能源轉(zhuǎn)換進(jìn)程中的核心力量,在實現(xiàn)碳中和目標(biāo)的宏偉征
程中必然要承擔(dān)起主導(dǎo)性的關(guān)鍵作用。新能源的應(yīng)用與儲能系統(tǒng)的協(xié)同運作是實現(xiàn)能源高效利用與穩(wěn)定供應(yīng)的關(guān)鍵路徑。新能源具有間歇性與
波動性等特質(zhì),例如風(fēng)能和太陽能,其發(fā)電功率會隨自然條件的變化而產(chǎn)生顯著波動。儲能系統(tǒng)則能夠
在新能源發(fā)電過剩時儲存電能,在發(fā)電不足之際釋放電能,以此平衡電力供需,確保電力供應(yīng)的穩(wěn)定性
與持續(xù)性。通過這種有機(jī)結(jié)合,不僅可以有效提升新能源在能源結(jié)構(gòu)中的占比,推動能源體系朝著清潔
低碳的方向轉(zhuǎn)型,還能為各類用電場景提供更為可靠、優(yōu)質(zhì)的電力服務(wù),無論是工業(yè)生產(chǎn)中的大型設(shè)備
運轉(zhuǎn),還是日常生活中的家庭用電需求,都能得到更好的保障與滿足。鋰離子電池以其能量密度、高效的充放電效率以及迅捷的響應(yīng)速度等優(yōu)勢,在當(dāng)下新型儲能技術(shù)領(lǐng)域中發(fā)展勢頭最為迅猛,占比超過90%。在大型儲能電站的應(yīng)用場景中,方形電池憑借其適配性與穩(wěn)定性
等特點占據(jù)主導(dǎo)地位;而于戶用儲能領(lǐng)域,大圓柱電池則正呈現(xiàn)出加速滲透的強(qiáng)勁態(tài)勢。鈉離子電池在容量方面已逐漸逼近磷酸鐵鋰電池,其豐富的資源儲備優(yōu)勢日益凸顯,故而有望在儲能等
諸多領(lǐng)域?qū)︿囯姵赜枰杂辛ρa(bǔ)充。鈉離子電池理論比容量可觀,原材料來源廣泛且合成工藝簡便,能夠
在很大程度上復(fù)用鋰電路線,產(chǎn)業(yè)傳導(dǎo)路徑順暢,在眾多新興技術(shù)中率先具備了產(chǎn)業(yè)化的基礎(chǔ)條件,當(dāng)
下發(fā)展態(tài)勢也成熟完備。伴隨長時儲能技術(shù)路線需求的持續(xù)攀升,全釩液流電池迎來了前所未有的發(fā)展契機(jī)。全釩液流電池具備
循環(huán)壽命超長、容量巨大、生命周期經(jīng)濟(jì)性優(yōu)良以及環(huán)境負(fù)荷較低等諸多優(yōu)點,有效突破鋰離子電池在
長時儲能方面的局限性,因而具備可觀的發(fā)展?jié)摿?。然而,?dāng)前其初始投資成本偏高,制約了它的大規(guī)
模推廣應(yīng)用。但隨著儲能電站時長的逐步拉長、電解液租賃模式的推行以及離子交換膜等關(guān)鍵材料實現(xiàn)
國產(chǎn)替代,全釩液流電池有望在儲能市場中占據(jù)更為重要的一席之地。第一章電化學(xué)儲能行業(yè)概覽
7/8二
、電化學(xué)儲能簡介電化學(xué)儲能通常也被稱為電化學(xué)電池,是指利用化學(xué)反應(yīng)將電能以化學(xué)能的形式儲存起來,并在需要的
時候?qū)⒒瘜W(xué)能轉(zhuǎn)化為電能釋放出來的一種儲能方式。主要包括鋰離子電池儲能、鈉離子電池儲能、鉛蓄
電池儲能、液流電池儲能、鈉硫電池儲能等。圖1:儲能技術(shù)的分類機(jī)械儲能抽水蓄能壓縮空氣蓄能飛輪蓄能重力蓄能電化學(xué)儲能鋰離子電池鈉離子電池鉛蓄電池液流電池鈉硫電池儲能技術(shù)化學(xué)儲能氫儲能氨儲能電磁儲能超導(dǎo)儲能電容儲能超導(dǎo)電容儲能熱儲能熔融鹽儲能儲冷榮續(xù)智庫電化學(xué)儲能行業(yè)ESG白皮書第一章電化學(xué)儲能行業(yè)概覽
9/102.
關(guān)鍵設(shè)備-電池管理系統(tǒng)(BMS)
:負(fù)責(zé)對電池組進(jìn)行監(jiān)測、評估、保護(hù)以及均衡管理,確保電池在安全、有
效的條件下運行。主要用于對儲能電池組或動力電池組進(jìn)行監(jiān)控、保護(hù)和管理,確保電池的安全、
可靠和高效運行。由傳感器、控制器、均衡電路、保護(hù)電路、通訊接口組成。-能量管理系統(tǒng)
(EMS)
:
主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控和能量調(diào)度等功能,是整個系統(tǒng)的決策中樞
設(shè)備,尤其在儲能領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。由傳感器與數(shù)據(jù)采集模塊、控制器與決策模塊、執(zhí)行機(jī)
構(gòu)、通訊模塊、用戶界面等組成。-
儲能變流器
(PCS)
:
也稱為雙向儲能逆變器,用于控制電池的充電和放電過程,并進(jìn)行交直流的
變換,是實現(xiàn)電能雙向流動的核心部件。由功率模塊,控制單元、傳感器、濾波器、冷卻系統(tǒng)等
組
成
。-熱
管
理
系
統(tǒng):
包括冷卻系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)等,用于維持電池組在適宜的溫度范圍內(nèi)工作,防止過熱
或過冷影響電池性能。圖3:電化學(xué)儲能行業(yè)的價值鏈上游電網(wǎng)和負(fù)荷充放電儲能變流器能
量交直流變換和調(diào)
能量電池組
管理系統(tǒng)控制電池溫度
監(jiān)控和優(yōu)化電池狀態(tài)熱管理系統(tǒng)
電池管理系統(tǒng)來源:搜狐《儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀、趨勢及機(jī)遇!》電化學(xué)儲能行業(yè)價值鏈分為上游原材料及零部件、中游出能解決方案、下游各場景應(yīng)用。一
、上游:原材料及零部件1.
核心設(shè)備——電池組電池組是儲能系統(tǒng)的最核心部件,用于儲存和釋放電能,。電池組充電和放電的功能,對可再生能源的
發(fā)展至關(guān)重要,從而對雙碳目標(biāo)和國家可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)提供重要的保障。電池組由諸多電池單體通過串聯(lián)的方式組合而成,是儲能電池組的基本單元,通常包括正極、負(fù)極、
電解質(zhì)和隔膜等部分。常見的儲能電池單體有鋰離子電池、鈉離子電池、鉛蓄電池等。儲能類型特點鋰離子電池儲能能量密度高、循環(huán)壽命長鈉離子電池儲能原材料來源廣泛且工藝簡便,但能量密度較低、循環(huán)壽命較短液流電池儲能安全性高、儲能容量大、可靈活調(diào)節(jié),但系統(tǒng)較為復(fù)雜,成本較高鉛蓄電池儲能成本較低,但能量密度相對低、循環(huán)壽命短榮續(xù)智庫電化學(xué)儲能行業(yè)ESG白皮書中游儲能解決方案儲能系統(tǒng)集成產(chǎn)品主要負(fù)責(zé)硬件設(shè)備的集成主要提供管理軟件和系統(tǒng)儲能系統(tǒng)軟件產(chǎn)品發(fā)電側(cè)源網(wǎng)互濟(jì)電網(wǎng)側(cè)荷網(wǎng)互濟(jì)工商業(yè)儲能新能源電站傳統(tǒng)電站電網(wǎng)公司工商業(yè)上游儲能電池儲能逆變器PCS電池管理系統(tǒng)BMS能量管理系統(tǒng)EMs其它零部件第二節(jié)電化學(xué)儲能的價值鏈圖2:電化學(xué)儲能行業(yè)的價值鏈儲能系統(tǒng)安裝儲能系統(tǒng)運維表1:主要電化學(xué)儲能電池的特點監(jiān)控[度下游第一章電化學(xué)儲能行業(yè)概覽
11/12-
鈷酸鋰:結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、容量比高、綜合性能突出,具有較高的體積能量密度,適合對體積要求較高的小型儲能設(shè)備;但安全性差、成本非常高,主要用于中小型號電芯,如筆記本電腦、手機(jī)、
MP3/4
等小型電子設(shè)備中,在大規(guī)模儲能領(lǐng)域的應(yīng)用相對較少。-錳酸鋰電池:錳酸鋰資源豐富、成本較低,合成工藝相對簡單。其高溫性能較好,在較高溫度下
的循環(huán)穩(wěn)定性相對不錯;但能量密度和循環(huán)壽命相對較低,長期使用過程中容量衰減較快,因此
在對儲能性能要求較高的大型儲能項目中的應(yīng)用受到一定限制。-
富鋰錳基電池(固態(tài)電池):能量密度鋰電池最高、循環(huán)次數(shù)很高、耐高溫,安全性高、富鋰錳基
材料豐富,但尚處于發(fā)展階段,沒有大規(guī)模商業(yè)用,有望成為下一代鋰電池。(2)負(fù)極材料負(fù)極材料同樣重要,常見的負(fù)極材料包括嵌入型負(fù)極材料、合金化負(fù)極材料和轉(zhuǎn)換型負(fù)極材料,以及石
墨、硅基材料等。-天然石墨:成本較低、導(dǎo)電性好、結(jié)晶度高等優(yōu)點,在充放電過程中鋰離子的嵌入和脫出相對容
易,因此能夠?qū)崿F(xiàn)較高的充放電效率。天然石墨主要用于低端電動汽車以及一些對能量密度要求
不那么極致的儲能領(lǐng)域。不過,天然石墨的倍率性能較差,在大電流充放電時性能下降明顯;另
外,它的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性相對較差,在長期的充放電循環(huán)過程中可能會出現(xiàn)結(jié)構(gòu)坍塌等問題,影響電
池的使用壽命。-
人造石墨:通過對原材料進(jìn)行高溫處理、石墨化等工藝制備而成。相較于天然石墨,人造石墨的
結(jié)構(gòu)更加規(guī)整,顆粒大小和形狀可以根據(jù)需求進(jìn)行調(diào)控,因此具有更好的循環(huán)性能和倍率性能,
能夠滿足高功率儲能設(shè)備的需求。目前,人造石墨是儲能電池負(fù)極材料中應(yīng)用最為廣泛的一種,
在各類儲能電站、便攜式儲能設(shè)備等領(lǐng)域都有大量應(yīng)用。-硬碳:指在高溫下難以石墨化的碳材料,其來源廣泛,可以是生物質(zhì)(如椰殼、果殼、動植物組
織等)、合成聚合物(如酚醛樹脂、聚丙烯腈等)或化石燃料(如瀝青、煤焦油等)。硬碳材料具
有較高的比容量,能夠儲存更多的鋰離子,這使得基于硬碳負(fù)極材料的儲能電池具有較高的能量
密度。此外,硬碳的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較好,在充放電過程中不易發(fā)生結(jié)構(gòu)坍塌,循環(huán)壽命較長。不過,
硬碳材料的首次充放電效率相對較低,且其成本相對較高,目前主要應(yīng)用在一些對能量密度和循
環(huán)壽命要求較高的儲能場景。(1)正極材料正極材料是電化學(xué)儲能設(shè)備中最重要的組成部分之一,常見的正極材料包括鋰離子電池的層狀、尖晶石和聚陰離子型正極材料,鈉離子電池的層狀過渡金屬氧化物和聚陰離子型鈉離子電池正極材料等。-
磷酸鐵鋰是近年來廣泛使用的鋰電池正極材料,具有高安全性、低成本、長壽命、循環(huán)次高、無
污染;能量密度,充電性能都不如三元鋰。-
三元鋰:由鎳、鈷、錳三種元素組成,具有高能量密度的特點,充電速度快,但是安全性與磷酸
鐵鋰電池沒法比,成本也比磷酸鐵鋰電池高,循環(huán)壽命比較低。原材料磷酸鐵鋰,三元鋰,鈷酸鋰、錳酸鋰石墨、硬碳、鈦
酸鋰、硅基材料、
金屬合金材料、介孔碳材料鋰離子電解液,液流電解液,鎳氫電池電解液,堿錳電池電解液聚乙烯
(PE)、聚丙烯
(PP)
等材料鋰電材料正極材料負(fù)極材料電解液隔膜儲能電池PCSBMSEMS其他3.電池組的原材料組成核心設(shè)備電池組部分,可以進(jìn)一步拆解至底層原材料。主要有正極材料、負(fù)極材料、電解液/電解
質(zhì)、隔膜材料、導(dǎo)電添加劑等。圖4:電池的原材料及組成上
海
現(xiàn)
代
服
務(wù)
業(yè)
聯(lián)
合
會ShanghaiServices
Federation榮續(xù)智庫電化學(xué)儲能行業(yè)
ESG白皮書第一章電化學(xué)儲能行業(yè)概覽
13/14電池電解液,但釩電解液成本較高,占電池成本的比例較大。鐵鉻液流電池是最早被提出的液流電池技術(shù)之一。其電解液在正負(fù)極兩側(cè)分別含有不同價態(tài)的鐵
離子和鉻離子,通過它們的氧化還原反應(yīng)來實現(xiàn)電能的儲存和釋放。不過,該技術(shù)存在負(fù)極析氫、
正負(fù)極電解液互串交叉污染、鉻氧化還原性差、最佳工作溫度較高等問題。(4)隔膜隔膜用于分隔正負(fù)極材料,防止短路,同時允許離子通過,是電化學(xué)儲能設(shè)備中不可或缺的組成部分。-
聚烯烴類隔膜:如干法單拉隔膜、干法雙拉隔膜、濕法聚烯烴隔膜,它們是主流的隔膜,利用聚乙烯、聚丙烯等聚合物,加上添加劑、改良劑,并通過不同的工藝來生產(chǎn),成本與性能各有特點。-復(fù)合類隔膜:多層復(fù)合隔膜(如
PP
與
PE
復(fù)合)結(jié)合多種材料優(yōu)勢,或是有機(jī)/無機(jī)復(fù)合隔膜
(無機(jī)材料涂覆聚烯烴等),以提升電池性能。-
特殊材質(zhì)類隔膜:陶瓷隔膜(基膜加陶瓷層)增強(qiáng)安全性;無紡布隔膜(靜電紡絲制)孔隙率大;
纖維素基隔膜(纖維素纖維制)環(huán)??稍偕?;納米纖維涂層隔膜(納米纖維涂覆基膜)改善多種
性能。二、中游:儲能解決方案中游將電池組、電池管理系統(tǒng)(BMS)、
能量管理系統(tǒng)(EMS)、儲能變流器(PCS)等子系統(tǒng)集成到一個系統(tǒng)中,并進(jìn)行安裝和維護(hù)。1.
系統(tǒng)集成
(詳細(xì)內(nèi)容請見本章第三節(jié))儲能系統(tǒng)集成是將儲能電池、電池管理系統(tǒng)
(BMS)、
能量管理系統(tǒng)
(EMS)、
儲能變流器
(PCS)、
熱
管理等各個單元進(jìn)行有機(jī)組合,實現(xiàn)儲能系統(tǒng)的整體功能和性能優(yōu)化,為儲能技術(shù)各類場景打造
“
一
站式”解決方案。儲能系統(tǒng)集成主要包括技術(shù)整合、方案設(shè)計、項目實施和運維服務(wù)四大方面。系統(tǒng)集成技術(shù)的好壞直接影響儲能系統(tǒng)的效率、可靠性、安全性和成本。-
系統(tǒng)集成能夠讓儲能系統(tǒng)核心部件相互配合、協(xié)同工作,充分發(fā)揮各自的性能優(yōu)勢,從而提高整
個儲能系統(tǒng)的效率和可靠性。-鈦酸鋰材料:具有獨特的尖晶石結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)使得鈦酸鋰在充放電過程中具有良好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定
性,能夠承受快速的充放電循環(huán),因此具有較長的循環(huán)壽命。鈦酸鋰的倍率性能優(yōu)異,在大電流
充放電時性能表現(xiàn)良好,適合應(yīng)用于需要快速充放電的儲能場景,如調(diào)頻儲能等。此外,鈦酸鋰
的安全性較高,在充放電過程中不會產(chǎn)生明顯的熱量。但是,鈦酸鋰的能量密度相對較低,限制
了其用于能量密度要求較高的領(lǐng)域。-
硅基材料:包括納米硅粉、硅碳復(fù)合材料等。硅的理論比容量非常高,是一種極具潛力的負(fù)極材
料。硅基材料在充放電過程中能夠吸收大量的鋰離子,從而實現(xiàn)高能量密度的儲能。然而,硅在
充放電過程中體積膨脹可達(dá)300%以上,破壞電極結(jié)構(gòu),影響電池的循環(huán)性能。對此,研究人員通
過將硅與碳材料復(fù)合等方法,來緩解硅的體積膨脹問題,提高硅基負(fù)極材料的性能。目前,硅基
材料仍處于研發(fā)和改進(jìn)階段。-金屬合金材料:
一些金屬合金(如錫基合金、鋁基合金等)被用作儲能電池的負(fù)極材料。金屬合
金材料具有較高的比容量和較好的導(dǎo)電性,能夠提供較高的能量輸出。但金屬合金材料在充放電
過程中也會面臨體積膨脹、電極結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定等問題。-介孔碳材料:具有三維孔狀結(jié)構(gòu)和高比表面積,這種結(jié)構(gòu)使得介孔碳材料能夠提供更多的鋰離子
存儲位點,從而具有較高的比容量。同時,介孔碳材料的導(dǎo)電性較好,能夠?qū)崿F(xiàn)快速的電荷傳輸,
具有較好的倍率性能。此外,介孔碳材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較好,在長期的充放電循環(huán)過程中能夠保
持較好的性能。介孔碳材料的制備可以利用廢舊瀝青等廢棄物作為碳源,不僅能夠降低成本,還
能夠?qū)崿F(xiàn)資源的回收利用。(3)電解液電解液是電化學(xué)儲能設(shè)備中用于傳導(dǎo)離子的液體或凝膠,其性能直接影響電池的穩(wěn)定性和壽命。-
鋰離子電解液:常規(guī)液態(tài)電解液的主要成分包括有機(jī)溶劑、鋰鹽等。六氟磷酸鋰是最常用的鋰鹽,
具有較高的離子導(dǎo)電率和較好的電化學(xué)穩(wěn)定性。另外,根據(jù)使用場景,通過添加不同的添加劑,可以制成高/低溫電解液、高壓電解液等,應(yīng)對不同需求。-
液流電解液:全釩液流電池電解液由釩元素構(gòu)成,能避免正負(fù)極互異元素的交叉污染,理論上可永久循環(huán)使用。
該電解液具有能量效率高、循環(huán)壽命長等優(yōu)點,是目前商業(yè)化程度較高、技術(shù)成熟度較強(qiáng)的液流榮續(xù)智庫電化學(xué)儲能行業(yè)ESG白皮書第一章電化學(xué)儲能行業(yè)概覽
15/16運維方面-
日常巡檢:日常運維的關(guān)鍵是巡檢。運維人員需要定期檢查電池系統(tǒng)的外觀,查看電池模組是否
有鼓包、漏液等情況。檢查連接線路的緊固程度,防止因線路松動而引發(fā)故障。對于
BMS
和
PCS
,
檢查其運行狀態(tài),查看數(shù)據(jù)是否正常,如電池的電壓、電流、溫度等參數(shù)是否在正常范圍內(nèi)。同
時,還要檢查冷卻系統(tǒng)是否正常工作,確保儲能系統(tǒng)在合適的溫度下運行。-
故障診斷與修復(fù):當(dāng)儲能系統(tǒng)出現(xiàn)故障時,快速準(zhǔn)確的故障診斷。運維人員可以通過
BMS
記錄的
數(shù)據(jù)來分析故障原因。例如,如果某個電池模組的電壓出現(xiàn)異常下降,可能是該模組內(nèi)部的電池
單體出現(xiàn)了短路或者老化等問題。在診斷出故障原因后,及時修復(fù)。-性能優(yōu)化與升級:隨著技術(shù)的發(fā)展和儲能系統(tǒng)的使用,需要對系統(tǒng)進(jìn)行性能優(yōu)化和升級。例如,
通過軟件升級來優(yōu)化
BMS
的控制算法,提高電池的充放電效率和使用壽命。在適當(dāng)?shù)臅r候,也可
以對儲能系統(tǒng)的硬件進(jìn)行升級,如更換更高性能的
PCS,
以提高系統(tǒng)的功率轉(zhuǎn)換效率,更好地滿
足實際應(yīng)用需求。三、下游:應(yīng)用
(詳細(xì)內(nèi)容請見本章第四節(jié))風(fēng)/光發(fā)電站,數(shù)據(jù)中心儲能,光儲充電站,工商用戶儲能,通信基站儲能,有軌電車,微電網(wǎng),生態(tài)
園區(qū),普通家庭戶儲,別墅儲能等。四、價值量的分布從價值量的分布角度來看:-
儲能系統(tǒng)成本占比:電池成本占52%,儲能變流器
(PCS)
占19%,電池管理系統(tǒng)
(BMS)
占
15%,能量管理系統(tǒng)
(EMS)
占2%,其他配套系統(tǒng)占12%。-
電池各組件的成本占比:正極占38%,負(fù)極占29%,隔膜占3%,電解液占9%,電池殼體及蓋
板占6%,人工、電費占9%,折舊占6%。從成本占比來看,整體電池廠商、正極材料和儲能變流器(PCS)是整個價值鏈中比較重要的部分,毛
利率可以達(dá)到20%-30%,其他環(huán)節(jié)的價值量較為平均,毛利率約10%-20%。-不同的應(yīng)用場景對儲能系統(tǒng)的需求存在差異,如戶用、工商業(yè)、發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)等場景的儲能需
求各不相同。系統(tǒng)集成商能夠根據(jù)客戶的具體需求,提供定制化的儲能系統(tǒng)解決方案,滿足客戶
的個性化需求。-對儲能項目的規(guī)劃、設(shè)計、采購、安裝、調(diào)試等各個環(huán)節(jié)進(jìn)行有效的管理和協(xié)調(diào),確保項目按時、
按質(zhì)、按量完成。在項目實施過程中,能夠及時解決出現(xiàn)的問題,降低項目的風(fēng)險和成本。-
通過對儲能系統(tǒng)的整體設(shè)計和優(yōu)化,能夠采取有效的安全防護(hù)措施,提高系統(tǒng)的安全性,降低安
全事故的發(fā)生概率;從系統(tǒng)的角度出發(fā),綜合考慮儲能系統(tǒng)的初始投資、運行維護(hù)成本、設(shè)備壽
命等因素,進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計和選型,降低儲能系統(tǒng)的全生命周期成本。-作為產(chǎn)業(yè)鏈的中間環(huán)節(jié),能夠向上銜接設(shè)備廠商,向下服務(wù)于用戶,促進(jìn)儲能產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)之間
的協(xié)同發(fā)展。2.
儲能系統(tǒng)的安裝和運維為了整個系統(tǒng)高效、安全、穩(wěn)定的運行,全方位、專業(yè)的安裝和運維必不可少。安裝方面-
場地準(zhǔn)備:選擇合適的安裝場地。對于大型儲能系統(tǒng),需要考慮場地的承載能力,確保地面能夠
承受儲能系統(tǒng)的重量。同時,要考慮環(huán)境因素,如溫度、濕度和通風(fēng)條件。例如,鋰電池儲能系
統(tǒng)在高溫環(huán)境下性能可能會受到影響,所以安裝場地要有合適的溫度控制措施,或者良好的自然
通風(fēng)條件,以保證系統(tǒng)在適宜的溫度范圍內(nèi)運行。-設(shè)備安裝順序:安裝電化學(xué)儲能系統(tǒng)時,要按照一定的順序進(jìn)行。
一般先安裝電池模組,要確保
模組的安裝位置準(zhǔn)確,連接牢固。在連接電池模組之間的線路時,要嚴(yán)格按照電氣安裝規(guī)范操作,
保證線路連接的正確性和安全性。之后安裝電池管理系統(tǒng)
(BMS),它是電化學(xué)儲能系統(tǒng)的大腦,
能夠?qū)崟r監(jiān)測電池的狀態(tài),所以其安裝和調(diào)試非常關(guān)鍵。最后安裝功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)
(PCS)
以及其他
輔助設(shè)備,如冷卻系統(tǒng)等。-
安全防護(hù)措施安裝:在安裝過程中,做好安全防護(hù)措施,以應(yīng)對可能出現(xiàn)的火災(zāi)情況。同時,設(shè)
置合理的電氣安全防護(hù)裝置,如漏電保護(hù)開關(guān)、過流保護(hù)裝置等,確保在發(fā)生電氣故障時能夠及
時切斷電路,保障人員和設(shè)備的安全。榮續(xù)智庫電化學(xué)儲能行業(yè)
ESG白皮書第一章電化學(xué)儲能行業(yè)概覽
17/18-
技術(shù)突破階段(20
世紀(jì)末-21世紀(jì)初):鋰離子電池技術(shù)在這一階段取得重大突破,其能量密度、
循環(huán)壽命等性能指標(biāo)不斷提升,并且逐漸從消費電子產(chǎn)品領(lǐng)域向電動汽車和儲能系統(tǒng)擴(kuò)展;國家
開始出臺政策,支持儲能技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用,特別是在可再生能源和電動汽車領(lǐng)域,這為儲能系
統(tǒng)集成的發(fā)展提供了政策支持和發(fā)展機(jī)遇。-
商業(yè)化應(yīng)用階段(21世紀(jì)初-2010年代):電動汽車市場的快速增長推動了鋰離子電池技術(shù)的大
規(guī)模生產(chǎn)和成本下降,這也為儲能系統(tǒng)的商業(yè)化應(yīng)用奠定了基礎(chǔ);儲能項目的數(shù)量和規(guī)模迅速增
加,儲能系統(tǒng)開始廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)、通信基站、數(shù)據(jù)中心等領(lǐng)域,成為平衡新能源波動性和
提高電網(wǎng)穩(wěn)定性的關(guān)鍵技術(shù)。-系統(tǒng)集成和智能化階段(2010年代-至今):這一階段,儲能系統(tǒng)與電力電子設(shè)備、能量管理系統(tǒng)、
通信網(wǎng)絡(luò)等進(jìn)行深度集成,實現(xiàn)了更高效的能源管理;同時融合了大數(shù)據(jù)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等
技術(shù),儲能系統(tǒng)具備了智能監(jiān)控、優(yōu)化調(diào)度和預(yù)測分析等功能。通過對儲能系統(tǒng)的實時監(jiān)測和數(shù)
據(jù)分析,可以實現(xiàn)對儲能系統(tǒng)的優(yōu)化運行和故障預(yù)警,提高了系統(tǒng)的可靠性和效率。這個階段最顯著的特點,就是出現(xiàn)了多種不同的集成方案,以滿足不同應(yīng)用場景的需求。例如,
集中式儲能集成方案通過將多個電池簇在直流側(cè)進(jìn)行并聯(lián)后連接到儲能變流器,主要面向源網(wǎng)側(cè)
的大型儲能電站;集散式方案在電池簇和直流母線之間增加了能量優(yōu)化器(DC/DC),提高了對電
池的控制精度;分布式方案則將電池簇、PCS、BMS
等集成到一體化的小機(jī)柜中,實現(xiàn)了靈活擴(kuò)
容和更高的安全性,廣泛應(yīng)用于用戶側(cè)和大型的源網(wǎng)側(cè)項目。二、儲能系統(tǒng)集成的關(guān)鍵技術(shù)儲能系統(tǒng)集成的關(guān)鍵技術(shù)主要包括電池技術(shù)、儲能變流器(PCS)技術(shù)、電池管理系統(tǒng)(BMS)
技術(shù)、能量管理系統(tǒng)(EMS)技術(shù)、熱管理技術(shù)、安全防護(hù)技術(shù)、系統(tǒng)集成與測試技術(shù)。1.電池技術(shù):包括電池選型與成組技術(shù)-電池選型:根據(jù)不同的應(yīng)用場景和對能量密度、功率密度、循環(huán)壽命、安全性等需求,選擇合適
的電池類型,如鋰離子電池、鉛蓄電池、液流電池等。-成組技術(shù):成組過程中,需要確保電池組的一致性,包括電壓、容量、內(nèi)阻等參數(shù)的一致性,以
提高電池組的性能和壽命,通過優(yōu)化電池成組方式,提高電池組的一致性和可靠性。來源:wind、券商研報、普華永道第三節(jié)儲能市場系統(tǒng)集成儲能系統(tǒng)是一個多學(xué)科技術(shù)融合的系統(tǒng),它涵蓋電化學(xué)、電力電子、
IT、電網(wǎng)調(diào)度等多個領(lǐng)域技術(shù),各
技術(shù)領(lǐng)域相互關(guān)聯(lián)且存在復(fù)雜的交互作用。而且儲能系統(tǒng)包含多種硬件設(shè)備,不同廠家、不同型號的設(shè)
備在性能、接口、通信協(xié)議等方面存在差異。這對不同領(lǐng)域的技術(shù)融合、設(shè)備之間的兼容性問題提出了
很高的要求,在技術(shù)積累和市場需求的驅(qū)動下,逐漸形成了儲能市場的系統(tǒng)集成。一
、儲能系統(tǒng)集成的發(fā)展歷程儲能系統(tǒng)集成是依托儲能技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展起來的,它起源于20世紀(jì)中期,大致經(jīng)歷了探索階段、技
術(shù)突破階段、商業(yè)化應(yīng)用階段和智能化階段,具體如下:-
初期探索階段(20世紀(jì)中期-20世紀(jì)末):這一時期,政府和市場對儲能技術(shù)的關(guān)注度較低,儲
能技術(shù)的發(fā)展主要依賴于科研機(jī)構(gòu)和少數(shù)企業(yè)的自主研發(fā)。在儲能技術(shù)方面,主要集中在抽水蓄
能和鉛蓄電池等傳統(tǒng)技術(shù)上。儲能系統(tǒng)主要用于電網(wǎng)的調(diào)頻和調(diào)峰以及一些特定的應(yīng)急備用場景,
應(yīng)用范圍較為狹窄。儲能電池PCS
溫控
儲能系統(tǒng)集成
儲能EPC市場規(guī)模500~1200億元140~190億元
75~150億元1500~3000億元2800~3800億元15%~20%20%~30%25%~30%10%~20%10%~15%集中度高較高較低中較高行業(yè)特點·
參與者以動力電池企業(yè)居多,具備技術(shù)積累優(yōu)勢,格局“一
超多強(qiáng)”·
頭部企業(yè)擴(kuò)產(chǎn)、參
與者增多導(dǎo)致競爭
加劇·
技術(shù)壁壘較高,是
儲能系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)
節(jié)·
主要參與者為光伏
逆變器廠商·
電芯容量增大對溫
控的要求提高·精密溫控、工業(yè)溫控、汽車溫控參與
者技術(shù)較為成熟,
具有競爭優(yōu)勢·參與者眾多,競爭
較為激烈·
系統(tǒng)集成方案尚不
統(tǒng)一·
技術(shù)壁壘正在形成,
競爭優(yōu)勢包括對電網(wǎng)的理解、核心部
件和系統(tǒng)自研能力、
項目經(jīng)驗·參與者以央國企為主,其他企業(yè)多以聯(lián)合體參與競標(biāo)·
資質(zhì)、資金壁壘較
高越芬大容量電芯組串式、構(gòu)網(wǎng)型、高壓、大容量、液冷,一體機(jī)液冷交直流一體化、高壓
級聯(lián)式榮續(xù)智庫電化學(xué)儲能行業(yè)ESG白皮書表2:儲能價值鏈核心環(huán)節(jié)的價值分布第一章電化學(xué)儲能行業(yè)概覽
19/20-
系統(tǒng)熱管理:儲能系統(tǒng)中的其他設(shè)備,如
PCS
、變壓器等,也會產(chǎn)生熱量,需要進(jìn)行熱管理。系統(tǒng)熱管理需要考慮整個儲能系統(tǒng)的散熱需求,采用合理的散熱方案,確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。熱管理技術(shù)包括風(fēng)冷、液冷、相變材料冷卻等方式,需要具備良好的可靠性和耐久性,能夠在不同的環(huán)
境條件下正常工作,應(yīng)根據(jù)不同的應(yīng)用場景和需求選擇合適的熱管理方式。6.安全防護(hù)技術(shù):包括電氣安全和消防系統(tǒng)-
電氣安全:儲能系統(tǒng)涉及高電壓、大電流的電氣設(shè)備,需要采取有效的電氣安全防護(hù)措施,如接
地保護(hù)、漏電保護(hù)、過壓保護(hù)、過流保護(hù)等,防止電氣事故的發(fā)生。-
消防系統(tǒng):儲能系統(tǒng)存在火災(zāi)風(fēng)險,需要配備完善的消防系統(tǒng),如火災(zāi)探測器、滅火裝置等。消
防系統(tǒng)需要能夠及時發(fā)現(xiàn)火災(zāi)并進(jìn)行滅火,防止火災(zāi)蔓延,保障人員和設(shè)備的安全。7.
系統(tǒng)集成與測試技術(shù):包括系統(tǒng)集成設(shè)計、系統(tǒng)測試和驗證-系統(tǒng)集成設(shè)計:系統(tǒng)集成需要進(jìn)行全面的系統(tǒng)設(shè)計,包括電氣設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計、熱管理設(shè)計等。
系統(tǒng)設(shè)計需要考慮系統(tǒng)的性能、可靠性、安全性、可維護(hù)性等因素,確保系統(tǒng)的整體優(yōu)化。-系統(tǒng)測試和驗證:在系統(tǒng)集成完成后,需要進(jìn)行嚴(yán)格的測試和驗證,確保系統(tǒng)的性能和功能符合
設(shè)計要求。測試內(nèi)容包括電氣性能測試、功能測試、安全測試、環(huán)境適應(yīng)性測試等。三、
儲能系統(tǒng)集成的模式儲能系統(tǒng)集成主要有全鏈發(fā)展模式、專業(yè)化集成模式和設(shè)備商轉(zhuǎn)型集成商模式等三種模式。-全鏈發(fā)展模式:全鏈發(fā)展模式是儲能系統(tǒng)集成中一種較為全面且具有較高掌控力的發(fā)展模式,主
要指企業(yè)自己能生產(chǎn)制造儲能系統(tǒng)的主要部件,如電芯、儲能變流器
(PCS)等,然后通過自主設(shè)
計部門進(jìn)行系統(tǒng)集成服務(wù),提供一站式的解決方案。其主要特點是垂直整合產(chǎn)業(yè)鏈、自主研發(fā)與
創(chuàng)新能力強(qiáng)、定制化服務(wù)能力突出。采用全鏈發(fā)展模式的代表性企業(yè)有:寧德時代、比亞迪、國軒高科、億緯鋰能、欣旺達(dá)等。2.
儲能變流器
(PCS)
技術(shù):高效的電能轉(zhuǎn)換和功率控制與調(diào)節(jié)-
電能轉(zhuǎn)換:
PCS
負(fù)責(zé)將電池的直流電轉(zhuǎn)換為交流電
(DC/AC),
或者將交流電轉(zhuǎn)換為直流電
(AC/DC),實現(xiàn)電能的雙向流動。因此,PCS
需要具備高效的電能轉(zhuǎn)換效率,以減少能量損耗。一般會通過先進(jìn)的電力電子器件和控制技術(shù),如碳化硅
(SiC)
、
氮化鎵
(GaN)等新型半導(dǎo)體器
件,以及脈寬調(diào)制
(PWM)
技術(shù)、多電平技術(shù)等,提高PCS
的性能和效率。-功率控制和調(diào)節(jié):
PCS
需要能夠根據(jù)系統(tǒng)的需求,快速、準(zhǔn)確地調(diào)節(jié)輸出功率,實現(xiàn)對儲能系統(tǒng)
的功率控制。適應(yīng)不同的負(fù)載變化和電網(wǎng)波動,保證儲能系統(tǒng)的可靠運行。3.
電池管理系統(tǒng)
(BMS)
技術(shù):包括電池狀態(tài)監(jiān)測和電池均衡管理-電池狀態(tài)監(jiān)測:
BMS
采用高精度的傳感器和測量技術(shù),實時監(jiān)測電池的電壓、電流、溫度、
SOC等參數(shù),了解電池的運行狀態(tài)。通過對這些參數(shù)的監(jiān)測,可以及時發(fā)現(xiàn)電池的異常情況,如過充、
過放、過溫、短路等,采取相應(yīng)的保護(hù)措施,防止電池?fù)p壞。-
電池均衡管理:
BMS
需要通過均衡管理技術(shù),對電池組進(jìn)行均衡充電或放電,使單體電池的
SOC
保持一致,提高電池組的性能和壽命;均衡管理技術(shù)包括被動均衡和主動均衡兩種方式,被動均
衡通過電阻消耗多余電量實現(xiàn)均衡,主動均衡則通過能量轉(zhuǎn)移的方式實現(xiàn)均衡。4.
能量管理系統(tǒng)
(EMS)
技術(shù):主要包括能量優(yōu)化調(diào)度和系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制。-能量優(yōu)化調(diào)度:
EMS
根據(jù)系統(tǒng)的需求和電網(wǎng)的狀態(tài),對儲能系統(tǒng)的能量進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度,制定合理
的充放電策略,實現(xiàn)儲能系統(tǒng)的高效運行。例如,在峰谷電價差較大的地區(qū),
EMS
可以根據(jù)電價
變化,在低谷時段充電,高峰時段放電,為用戶節(jié)省用電成本。-
系統(tǒng)控制協(xié)調(diào):
EMS
需要具備良好的通信能力和兼容性,能夠與不同的設(shè)備和系統(tǒng)進(jìn)行通信和交
互,與電網(wǎng)、分布式能源、負(fù)荷等進(jìn)行協(xié)調(diào)控制,實現(xiàn)儲能系統(tǒng)與外部系統(tǒng)的無縫對接,實現(xiàn)系
統(tǒng)的集成和協(xié)同工作,維持微電網(wǎng)的穩(wěn)定運行。5.
熱管理技術(shù):包括電池?zé)峁芾砗拖到y(tǒng)熱管理-電池?zé)峁芾恚弘姵卦诔浞烹娺^程中會產(chǎn)生熱量,如果熱量不能及時散發(fā),會導(dǎo)致電池溫度升高,
影響電池的性能和壽命,甚至引發(fā)安全事故。因此,需要采用有效的熱管理技術(shù),對電池進(jìn)行散
熱或加熱,保持電池的溫度在合適的范圍內(nèi)。上
海
現(xiàn)
代
服
務(wù)
業(yè)
聯(lián)
合
會Shanghai
ServicesFederation榮續(xù)智庫電化學(xué)儲能行業(yè)ESG白皮書第一章電化學(xué)儲能行業(yè)概覽21/223.
多能聯(lián)儲與混合儲能技術(shù)推廣多能聯(lián)儲技術(shù)應(yīng)用:將不同形式和來源的能源(如風(fēng)能、太陽能、水能等)以及儲能系統(tǒng)進(jìn)行有機(jī)整合,
實現(xiàn)多能互補(bǔ)和協(xié)同運行。例如,通過智能控制系統(tǒng),在風(fēng)光資源充足時將多余電能存儲起來,在風(fēng)光
不足或用電高峰時,與其他能源形式一起供電,提高能源利用效率和系統(tǒng)穩(wěn)定性,減少對單一能源的依
賴
。混合儲能技術(shù)發(fā)展:結(jié)合多種不同類型的儲能電池(如鋰離子電池與超級電容器、鉛蓄電池與液流電池
等),以及其他儲能方式(如壓縮空氣儲能、飛輪儲能等),發(fā)揮各自優(yōu)勢,彌補(bǔ)單一儲能技術(shù)的不足。
比如在應(yīng)對短時間高功率需求時,超級電容器可快速放電;而在需要長時間儲能時,鋰離子電池或液流
電池發(fā)揮作用,實現(xiàn)儲能容量更大化、能量密度和輸出功率的增強(qiáng)、精度的提高等,滿足多樣化的應(yīng)用
場景需求。4.系統(tǒng)集成與安全技術(shù)提升系統(tǒng)集成優(yōu)化:致力于儲能系統(tǒng)的整體優(yōu)化設(shè)計,提高集成度和兼容性。包括對儲能設(shè)備、電力電子裝
置、監(jiān)控保護(hù)設(shè)備等各組件的優(yōu)化布局和協(xié)同工作進(jìn)行深入研究,減少系統(tǒng)能量損耗、提高響應(yīng)速度和
可靠性,降低成本。例如采用一體化設(shè)計,將電池管理系統(tǒng)(BMS)與儲能變流器(PCS)等深度融合,
簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu),提高系統(tǒng)性能。安全技術(shù)強(qiáng)化:儲能系統(tǒng)的安全性始終是關(guān)鍵問題。未來將加強(qiáng)安全技術(shù)研發(fā),如開發(fā)更精準(zhǔn)可靠的電
池安全監(jiān)測技術(shù),實時監(jiān)測電池內(nèi)部狀態(tài)(如溫度、電壓、電流等),及時發(fā)現(xiàn)過熱、過充、過放等異
常情況并采取保護(hù)措施;采用先進(jìn)的消防技術(shù)和滅火材料,提高儲能系統(tǒng)在火災(zāi)等緊急情況下的應(yīng)對能
力;制定完善的安全標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范,加強(qiáng)系統(tǒng)的安全評估和認(rèn)證,確保儲能系統(tǒng)在各種工況下安全穩(wěn)定運
行。第四節(jié)電化學(xué)儲能的應(yīng)用場景電化學(xué)儲能具有響應(yīng)速度快、能量密度高、無地域限制、項目建設(shè)周期短、經(jīng)濟(jì)性逐步提高等優(yōu)點。截
至2023年底,在全球電力儲能累計裝機(jī)量中新型儲能占比高達(dá)31.6%。在中國,新型儲能裝機(jī)占比高
達(dá)40%,其中以鋰離子電池為主要應(yīng)用的電化學(xué)儲能占比已超過97%。目前電化學(xué)儲能技術(shù)路線不斷
發(fā)展創(chuàng)新,其技術(shù)多元化發(fā)展趨勢明顯,新興技術(shù)例如鈉離子電池、液流電池將有望成為未來電化學(xué)儲
能的發(fā)展方向,但是目前尚處于研究階段,未開始商業(yè)化應(yīng)用。-專業(yè)化集成模式:專業(yè)化集成模式指企業(yè)專注于儲能系統(tǒng)集成方案的設(shè)計和優(yōu)化,為客戶量身定做高效、可靠的儲能系統(tǒng)解決方案。主要特點是自身專注系統(tǒng)集成方案設(shè)計,外部核心部件采購,
強(qiáng)調(diào)自身的專業(yè)服務(wù)能力。專業(yè)化集成模式的代表企業(yè)有華為、陽光電源、南都電源、科華數(shù)能等。-設(shè)備商轉(zhuǎn)型集成商模式:指原本是PCS
企業(yè)、電池廠商等單一設(shè)備供應(yīng)商,基于自身在某一設(shè)備領(lǐng)域的技術(shù)和產(chǎn)品優(yōu)勢,向系統(tǒng)集成商方向轉(zhuǎn)型。設(shè)備商轉(zhuǎn)型模式的代表企業(yè)有:科陸電子、金盤科技、科士達(dá)等。四、儲能市場系統(tǒng)集成技術(shù)發(fā)展方向1.
高性能儲能技術(shù)及新型電池應(yīng)用提升現(xiàn)有電池性能:持續(xù)改進(jìn)鋰離子電池性能,提高其能量密度、功率密度、循環(huán)壽命和安全性,降低
成本。比如通過優(yōu)化電池材料、電極結(jié)構(gòu)及制造工藝,使鋰離子電池在儲能系統(tǒng)中更具競爭力。新型電池技術(shù)研發(fā):積極探索鈉硫電池、液流電池、鉀離子電池等新型電池技術(shù)。這些新型電池各有優(yōu)
勢,如鈉硫電池能量密度高、液流電池壽命長且可深度充放電、鉀離子電池成本相對較低等,未來有望
在不同應(yīng)用場景中成為主流儲能技術(shù)1。2.
智能控制與管理系統(tǒng)優(yōu)化智能控制技術(shù)發(fā)展:采用高可靠性、高可用性的智能控制技術(shù),實現(xiàn)儲能電站與電網(wǎng)的高效通信和調(diào)度。
例如利用先進(jìn)的傳感器、通信技術(shù)和數(shù)據(jù)分析算法,實時監(jiān)測儲能系統(tǒng)和電網(wǎng)狀態(tài),精準(zhǔn)控制充放電過
程,提高運行效率和穩(wěn)定性1。能量管理系統(tǒng)升級:開發(fā)功能更強(qiáng)大、智能化程度更高的能量管理系統(tǒng)(EMS)
。EMS
不僅能實現(xiàn)對儲
能系統(tǒng)的實時監(jiān)控,還能優(yōu)化調(diào)度策略,根據(jù)電網(wǎng)需求、電價波動、新能源發(fā)電預(yù)測等因素,自動調(diào)整
儲能系統(tǒng)的充放電功率和時間,參與電力市場交易,實現(xiàn)收益最大化。此外,
EMS
還將具備更強(qiáng)的數(shù)
據(jù)分析和故障診斷能力,提前預(yù)警潛在問題,保障系統(tǒng)安全可靠運行。榮續(xù)智庫電化學(xué)儲能行業(yè)ESG白皮書數(shù)據(jù)來源:中關(guān)村儲能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟電化學(xué)儲能三大應(yīng)用場景為發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、用戶側(cè)。其中發(fā)電側(cè)儲能是目前主流的儲能應(yīng)用類型,其
次為用戶側(cè)儲能和電網(wǎng)側(cè)儲能。一
、發(fā)電側(cè)發(fā)電側(cè)儲能是指在火電廠、風(fēng)電廠、光伏電站內(nèi)建設(shè)集中式儲能電站。在中國,發(fā)電側(cè)主要通過解決棄
電提高發(fā)電收入以及參與調(diào)峰輔助服務(wù)獲取補(bǔ)貼實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)性,目前主要由政策驅(qū)動。儲能在發(fā)電側(cè)主要功能包括平抑出力、調(diào)頻/調(diào)壓、削峰填谷。其中削峰填谷是儲能在發(fā)電側(cè)最核心的
功能,即在新能源發(fā)電高峰時消納,在新能源發(fā)電不足時放電,來平滑發(fā)電輸出,提高新能源發(fā)電的利
用率。案例實踐:張北風(fēng)光儲輸示范工程工程采用世界首創(chuàng)的風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電、儲能系統(tǒng)和智能輸電“四位一體”的聯(lián)合發(fā)電技術(shù)路線,當(dāng)
風(fēng)電、光伏發(fā)電出力足夠時,可將多余的發(fā)電出力儲存到電池中;風(fēng)光出力不夠時,通過智能全景優(yōu)化
控制系統(tǒng)控制,使得儲能系統(tǒng)放出電量。該工程將風(fēng)電、光伏發(fā)電、儲能等電源聯(lián)合接入張北1000千
伏特高壓變電站,所發(fā)電能通過1000千伏張北一雄安特高壓交流輸變電工程送出。第一章電化學(xué)儲能行業(yè)概覽
23/24該工程已建成風(fēng)力發(fā)電裝機(jī)容量496兆瓦、光伏發(fā)電裝機(jī)容量100兆瓦、儲能容量32兆瓦。目前正在
籌建182兆瓦構(gòu)網(wǎng)型風(fēng)光儲示范工程,其中風(fēng)電136兆瓦、光伏14兆瓦,化學(xué)儲能30兆瓦、飛輪儲
能1.2兆瓦、超級電容儲能1.2兆瓦。每年可為雄安新區(qū)輸送70億千瓦時以上的綠色電力,實現(xiàn)雄安
新區(qū)100%清潔能源供電。特點1:該項目可以提供風(fēng)光儲七種運行組態(tài)的聯(lián)合發(fā)電,即風(fēng)力發(fā)電、儲能發(fā)電、太陽能光伏發(fā)電、
“風(fēng)+光”發(fā)電、“光+儲”發(fā)電、“風(fēng)+儲”發(fā)電、“風(fēng)+光+儲”發(fā)電。通過實時調(diào)節(jié)風(fēng)、光、儲各單元
的運行狀態(tài),使聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確、快速地參與電網(wǎng)調(diào)度任務(wù),解決了單一的風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電
難預(yù)測、難控制、難調(diào)度的技術(shù)問題,將不穩(wěn)定的間歇性、波動性電能變換成接近常規(guī)火電的綠色電源,
破解了大規(guī)模新能源并網(wǎng)的技術(shù)瓶頸。圖6:張北風(fēng)光儲輸系統(tǒng)風(fēng)光儲輸系統(tǒng)風(fēng)電場光伏電站調(diào)度控制中心智能變電站
智能電網(wǎng)儲能電站6
單+十
單+
熔融鹽儲熱,0.7%新型儲能39.9%二鉛蓄電池,1.2%
液流電池,0.6%超級電容,0.1%
L
其它,<0.1%來源:北極星電力網(wǎng)特點2:化學(xué)儲能技術(shù)被運用到風(fēng)力發(fā)電+太陽能光伏發(fā)電的聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)中,實現(xiàn)風(fēng)光儲聯(lián)合運行。
在風(fēng)力發(fā)電+太陽能光伏發(fā)電的聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)中加入儲能技術(shù),在發(fā)電量充沛時將電能儲存起來,在出
力波動時通過智能風(fēng)光儲聯(lián)合發(fā)電全景檢測與綜合控制系統(tǒng),進(jìn)行實時調(diào)節(jié)、抑制波動、削峰填谷,使上
海
現(xiàn)
代
服
務(wù)
業(yè)
聯(lián)
合
會Shanghai
ServicesFederation榮續(xù)智庫電化學(xué)儲能行業(yè)ESG白皮書1
T甲8
35
個
+
風(fēng)光儲聯(lián)合發(fā)電全景
檢測與綜合控制系統(tǒng)4
T
+
甲壓縮空氣0.6%飛輪儲能,0.2%圖5:中國電力儲能項目累計裝機(jī)分布抽水蓄能59.4%鋰離子電池97.3%風(fēng)光儲
7
運行組態(tài)2種7第一章電化學(xué)儲能行業(yè)概覽
25/26電站采用戶外預(yù)制艙式磷酸鐵鋰電池儲能系統(tǒng),包含3個儲能區(qū)域69個儲能單元。項目裝機(jī)容量為
225兆瓦,是國內(nèi)一次性投運單體規(guī)模最大的電網(wǎng)側(cè)電化學(xué)儲能電站。項目采用磷酸鐵鋰電池,具有工作電壓低,能量密度大,循環(huán)壽命長,安全性能好,自放電率小,無記
憶效應(yīng)的優(yōu)點,充放效率較第一代提升85%。由于海西區(qū)當(dāng)?shù)鼐邆涔夥c風(fēng)電兩種資源,項目初期考
慮到光伏中午超發(fā),風(fēng)電夜間超發(fā),因此儲能場站每天理想情況下可有2次調(diào)峰機(jī)會。另外,在電網(wǎng)
側(cè)線路的上游設(shè)置儲能裝置,當(dāng)線路出現(xiàn)擁堵時,可以將不能傳輸?shù)碾娔軆Υ娴絻δ苎b置中,當(dāng)線路負(fù)載低于其承載能力時,就可以將其釋放出去。在公開競爭的電力市場中,若在發(fā)電成本較高的一側(cè)安裝儲能裝置,則可以利用儲能裝置在低谷時充電,在高峰時釋放,有效地減少用電高峰時對其它裝置的用
電。該項目每年可調(diào)用充放電次數(shù)不低于300次,預(yù)計每年提供清潔能源電量約2.7億千瓦時,能夠有效
提升區(qū)域電力系統(tǒng)調(diào)峰能力和電力系統(tǒng)源網(wǎng)荷儲協(xié)同調(diào)度靈活性,提高能源利用效率和電網(wǎng)整體資產(chǎn)利
用率。三
、用戶側(cè)電化學(xué)儲能在用戶側(cè)的應(yīng)用分為戶用儲能和工商業(yè)儲能,多數(shù)以分布式儲能形式存在。戶用是指家用光伏配置儲能,通過存儲光伏發(fā)電為家庭用戶提供電力,使光伏發(fā)電無法工作的時間段(如夜間或陰雨天)仍能保證電力的自給自足,通過節(jié)省用電費用來實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)性。工商業(yè)指分布式光伏配置儲能及獨立儲能。光伏配置儲能的作用為節(jié)省工商業(yè)企業(yè)的用電費用并保證特
殊情況下的電力供應(yīng);而獨立儲能則通過峰谷價差套利,以節(jié)省企業(yè)用電成本實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)性。工商業(yè)儲能
主要用于工商業(yè)企業(yè)和數(shù)據(jù)中心。用戶側(cè)儲能主要功能有“削峰填谷”、新能源電力消納和容量管理,其中“削峰填谷”是用戶側(cè)最主
要的商業(yè)模式,既可用來套利也可用來存儲電能。對于一般工商業(yè)用戶而言,通常利用儲能在電價便宜
的時候充電,在電價貴的時候放電,來達(dá)到降低度電成本的效果;對于5G基站、數(shù)據(jù)中心等這類用戶
而言,電能斷供將會帶來巨大損失,所以儲能更多的是充當(dāng)備用電源的角色。隨著儲能電池市場的快速發(fā)展,電化學(xué)儲能有望在用戶側(cè)場景應(yīng)用更加豐富多元,為行業(yè)發(fā)展帶來持續(xù)動力。電能平穩(wěn)輸出,該工程示范電站10分鐘平均波動率低于5%、而常規(guī)風(fēng)電場10分鐘平均波動率在30%以上,是典型的并網(wǎng)友好型新能源電站。特點3:國家風(fēng)光儲輸示范工程可以實現(xiàn)黑啟動功能。在突然失去外部電網(wǎng)供電的情況下,通過自有大
規(guī)模電化學(xué)儲能電站的反向送電功能,由小至大,逐級啟動,最終完成整體啟動,成為具有黑啟動功能
的大規(guī)模新能源聯(lián)合發(fā)電站。二
、電網(wǎng)測電網(wǎng)側(cè)儲能是指儲能電站與配電網(wǎng)合作,參與電網(wǎng)的調(diào)峰、調(diào)頻等電力輔助服務(wù)獲取輔助服務(wù)補(bǔ)貼實現(xiàn)
經(jīng)濟(jì)性。電網(wǎng)側(cè)儲能主要的應(yīng)用場景包括獨立儲能(包括共享儲能等)、替代型儲能(包括變電站、移
動電源車等)。儲能在電網(wǎng)側(cè)的功能以電力輔助服務(wù)為主,主要包括調(diào)峰、調(diào)頻、無功調(diào)節(jié)、電力系統(tǒng)備用和黑啟動。
其中調(diào)峰、調(diào)頻是主要的輔助手段。案例實踐:青海海西蒙古族藏族自治州弘柳儲能電站該項目在光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)園區(qū)建設(shè)分布式儲能電站,為電網(wǎng)系統(tǒng)調(diào)峰調(diào)頻和緊急功率支撐等提供保障,有
助于促進(jìn)新能源消納、緩解電網(wǎng)阻塞、有效改善電能質(zhì)量和降低電網(wǎng)負(fù)荷壓力、實現(xiàn)電網(wǎng)穩(wěn)定運行。圖7:青海海西蒙古族藏族自治州弘柳儲能電站榮續(xù)智庫電化學(xué)儲能行業(yè)ESG白皮書來源:國際儲能網(wǎng)第一章電化學(xué)儲能行業(yè)概覽
27/28光儲充電站內(nèi)集光伏發(fā)電、大容量儲能電池、智能充電樁等多項技術(shù)為一體。通過儲能技術(shù),將一定量
的能量存儲在充電器內(nèi),在用電高峰時為車輛或家庭提供電力。當(dāng)電池電量相對充足時,充電器能夠?qū)?/p>
額外的能量售回電網(wǎng),為充電點運營商創(chuàng)造額外收益。隨著對快速電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施的新需求,儲
能充電樁是電網(wǎng)升級的替代方案,有助于平滑電網(wǎng)峰谷負(fù)載。案例實踐:智充科技聯(lián)合比亞迪推出
“NET
ZERO凈零系列”多功能儲能充系列產(chǎn)品采用比亞迪高性能弗迪電池作為儲能裝置,將超快充和智慧儲能系統(tǒng)集成起來。產(chǎn)品延續(xù)了數(shù)字能源網(wǎng)
絡(luò)的理念,增加支持綠電接入和智能微網(wǎng)系統(tǒng)。搭配新研發(fā)的X
Charge
SaaS
架構(gòu),凈零系列儲能充
一體機(jī)可在最大模式/經(jīng)濟(jì)模式/用戶自定義模式/能量存儲模式/動力電池與電網(wǎng)的能量交互模式5
種模式之間切換,優(yōu)化能耗,降低用電成本,最大節(jié)省近一半投資周期。凈零系列是充電樁與新型儲能
的有機(jī)結(jié)合,不僅能削峰填谷維護(hù)電網(wǎng)體系的運行效率,還實現(xiàn)了“停電也能充電”的突破,讓更多電網(wǎng)穩(wěn)定條件較差的地區(qū)實現(xiàn)充電可能。2.
數(shù)據(jù)中心+儲能數(shù)據(jù)中心是為集中放置的電子信息設(shè)備提供運行環(huán)境的建筑場所,其作為算力基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分,
是支撐5G、人工智能、云計算等新一代數(shù)字技術(shù)發(fā)展的數(shù)據(jù)中樞和算力載體,對數(shù)字經(jīng)濟(jì)增長起到重
要助推作用。儲能技術(shù)在數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用主要是為了應(yīng)對數(shù)據(jù)中心的能源需求、提高能源利用效率、保
障數(shù)據(jù)中心的穩(wěn)定運行。目前鉛酸蓄電池以其材料普遍、價格低廉、性能穩(wěn)定、安全可靠等特點,是數(shù)
據(jù)中心儲能電池的主要應(yīng)用形式。儲能技術(shù)在數(shù)據(jù)中心的優(yōu)勢包括:-
降低能耗成本:數(shù)據(jù)中心的能耗成本非常高,而儲能系統(tǒng)可以在低電價時段進(jìn)行充電,在高電價
時段進(jìn)行放電,降低數(shù)據(jù)中心的能耗成本。-
改善能源結(jié)構(gòu):數(shù)據(jù)中心通常依賴于傳統(tǒng)的化石能源,而儲能系統(tǒng)可以結(jié)合新能源(如太陽能、
風(fēng)能等)進(jìn)行使用,改善數(shù)據(jù)中心的能源結(jié)構(gòu),降低對傳統(tǒng)能源的依賴。-提高應(yīng)急響應(yīng)能力:在自然災(zāi)害等突發(fā)事件發(fā)生時,儲能系統(tǒng)可以為數(shù)據(jù)中心提供緊急備用電力,
提高數(shù)據(jù)中心的應(yīng)急響應(yīng)能力。用戶側(cè)儲能應(yīng)用場景:1.
新能源汽車+儲能儲能技術(shù)在新能源汽車領(lǐng)域的應(yīng)用非常重要,因為它可以解決新能源汽車所面臨的一些痛點問題,包括
車輛補(bǔ)能、充電時長、電池續(xù)航里程問題。目前,儲能技術(shù)在新能源汽車領(lǐng)域的具體應(yīng)用在于車載電池
和換電站方面,電池包括鋰離子電池儲能、液流電池儲能、鈉離子電池儲能;在充電樁領(lǐng)域有儲能充電
樁。-鋰離子電池是電動汽車的主要儲能技術(shù),目前廣泛應(yīng)用為車載動力電池和充換電站。它能夠在短時間內(nèi)儲存大量的電能,具有能量密度高、壽命長和較低的自放電率的特點。-
液流電池儲能:液流電池是一種新型的儲能技術(shù),其通過電解液來儲存電能。是未來電化學(xué)儲能
的發(fā)展方向之一。它具有功率密度高、可擴(kuò)展性和低成本等優(yōu)點。在新能源汽車中,液流電池通常用于平衡電池組的能量分布,從而提高電池組的整體性能。目前還沒有商業(yè)化應(yīng)用。-
鈉離子電池儲能:鈉離子電池作為一種新型的電化學(xué)儲能技術(shù)備受關(guān)注。與傳統(tǒng)的鋰離子電池相
比,鈉離子電池具有高能量密度、高功率密度、長循環(huán)壽命、低成本等特點。目前還沒有商業(yè)化
應(yīng)用。光儲充一體化充電站圖8:光儲充一體化充電站上
海
現(xiàn)
代
服
務(wù)
業(yè)
聯(lián)
合
會Shanghai
ServicesFederation
榮續(xù)智庫電化學(xué)儲能行業(yè)ESG白皮書來源:騰訊網(wǎng)第一章電化學(xué)儲能行業(yè)概覽29/30案例實踐:合盈數(shù)據(jù)(懷來)科技產(chǎn)業(yè)園“源網(wǎng)荷儲”一體化項目合盈數(shù)據(jù)中心采用“新型算力基礎(chǔ)設(shè)施+綠色能源”模式,通過實施“源網(wǎng)荷儲”一體化項目,實現(xiàn)綠
電就地消納,負(fù)荷就地用能,建設(shè)100%使用可再生能源電力的綠色數(shù)據(jù)中心。在規(guī)劃之初就全面采用
風(fēng)電、光電、水電綠色能源供給,是數(shù)字經(jīng)濟(jì)和雙碳戰(zhàn)略背景下數(shù)據(jù)中心綠色化、集約化發(fā)展的代表。新能源與數(shù)據(jù)中心項目完全投產(chǎn)以后,
一年可發(fā)綠電130億度,滿足數(shù)據(jù)中心每年的用電需求,可以
達(dá)成“投產(chǎn)即零碳”以及100%綠電供應(yīng)。實施“源網(wǎng)荷儲”一體化項目,實現(xiàn)綠電就地消納?!霸础笔侵冈趶埣铱诘貐^(qū),部署5.53W的風(fēng)能、光
伏新能源發(fā)電項目,項目并網(wǎng)發(fā)電后,平均每年可提供綠色電力4.7億度;“網(wǎng)”是通過當(dāng)?shù)爻墒斓碾?/p>
網(wǎng)設(shè)施及自建園區(qū)變電站來實現(xiàn)綠電供應(yīng);“荷”是懷來地區(qū)內(nèi)部署的大規(guī)模數(shù)據(jù)中心集群,現(xiàn)已有一
些頭部的互聯(lián)網(wǎng)客戶開服并且快速擴(kuò)展業(yè)務(wù),實現(xiàn)了能源的本地消納;“儲”是利用當(dāng)?shù)馗呶凰畮爝M(jìn)行
儲能,抽水蓄能電站可通過電網(wǎng)調(diào)度,在用電低谷時利用富余的風(fēng)電、光伏電能把水抽到山上,在用電
高峰時放水發(fā)電,是最為經(jīng)濟(jì)可靠的調(diào)節(jié)電源和儲能電源。同時也在不斷探索電化學(xué)儲能、氫儲能等先
進(jìn)的儲能技術(shù),以保證新能源電力的穩(wěn)定供應(yīng)。3.
零碳智慧園區(qū)+儲能傳統(tǒng)工業(yè)園區(qū)中設(shè)備較多,具有用電功率大、長時間高負(fù)荷、設(shè)備能耗大等特點。為達(dá)到減碳目標(biāo),智
慧園區(qū)中可再生能源被大量使用,但由于其不穩(wěn)定性,會導(dǎo)致供電不足或過剩的情況,這時就需要儲能
系統(tǒng)來調(diào)節(jié)供需電平。在“智慧園區(qū)+儲能”模式下,儲能系統(tǒng)可以收集太陽能、風(fēng)能等多余的電力,然后在主要用電時間供
應(yīng)到電網(wǎng)。這樣不僅能夠穩(wěn)定電網(wǎng),儲能系統(tǒng)可以在緊急情況下向電網(wǎng)提供備用電力來保證園區(qū)的正常
運轉(zhuǎn)。且我國工業(yè)園區(qū)有較高的電價差,適用于儲能項目的峰谷套利。案例實踐:江蘇溧陽零碳智慧園區(qū)園區(qū)通過建設(shè)全省規(guī)模最大的微電網(wǎng)、工商業(yè)新型儲能系統(tǒng)、光儲充檢一體化充電站等應(yīng)用場景,串聯(lián)
起了豐富的城市場景和工業(yè)場景,助力低碳減排、提高能效。智慧能源網(wǎng)共規(guī)劃鋪設(shè)光伏面積超720萬平方米,裝機(jī)總量超560兆瓦,通過“光伏+”和“儲能+”
等場景應(yīng)用,每年生產(chǎn)綠電超5.6億度,年均減少碳排放量超45萬噸,實現(xiàn)光伏發(fā)電100%就地消納,
綠電占比超40%,微網(wǎng)內(nèi)用戶能源成本下降20%。來源:澎湃新聞應(yīng)用模式:和林格爾數(shù)據(jù)中心集群綠色能源供給示范項目入選了“算力與綠色電力一體化融合”全國案
例,該項目采用了一種創(chuàng)新的綠色能源供給模式,該模式旨在通過高效利用可再生能源,實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心
的高效、綠色運行。這一模式的核心在于將算力與綠色電力一體化融合,通過新能源發(fā)電以及電網(wǎng)配套
基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè),實現(xiàn)綠色供電。項目以新能源發(fā)電以及電網(wǎng)配套基礎(chǔ)設(shè)施為主,其中綠色供電項目總?cè)萘?6萬千瓦,風(fēng)電裝機(jī)容量為
30萬千瓦,光伏裝機(jī)容量為6萬千瓦,配建6.5萬千瓦/26萬千瓦時的儲能系統(tǒng),以確保電力供應(yīng)的
穩(wěn)定性和可靠性。綠電直供中國移動、中國電信、并行科技等負(fù)荷側(cè)用戶數(shù)據(jù)中心,共計23萬千瓦負(fù)
荷。利用內(nèi)蒙古豐富的風(fēng)能、太陽能可再生資源,通過“風(fēng)-光一儲”一體化項目,將風(fēng)能通過風(fēng)力發(fā)電機(jī)
轉(zhuǎn)化為電能,將太陽能通過太陽能電池板轉(zhuǎn)化為電能,利用儲能技術(shù)在風(fēng)能和太陽能不足時提供穩(wěn)定的
電力供應(yīng),保證系統(tǒng)的連續(xù)運行,并有效解決風(fēng)能和太陽能發(fā)電的間歇性和波動性問題,提高能源利用
效率,為和林格爾新區(qū)內(nèi)4家數(shù)據(jù)中心用戶提供綠色電力。案例實踐:“全國一體化算力網(wǎng)絡(luò)”和林格爾數(shù)據(jù)中心集群綠色能源供給示范項目圖9:林格爾數(shù)據(jù)中心集群榮續(xù)智庫電化學(xué)儲能行業(yè)ESG白皮書第一章電化學(xué)儲能行業(yè)概覽
31/324.
港口+儲能在港口碼頭部署儲能系統(tǒng),與岸電系統(tǒng)相結(jié)合,形成智能化的港口岸電系統(tǒng)。當(dāng)船舶靠港時,儲能系統(tǒng)
可以迅速響應(yīng),為船舶提供穩(wěn)定的電力供應(yīng)。在船舶離港或電網(wǎng)電價低谷時段,儲能系統(tǒng)則充電儲存電
能,以備下次使用。這種應(yīng)用模式不僅減少了船舶輔機(jī)發(fā)電帶來的噪音和污染,還降低了船舶的運營成
本,提升了港口的環(huán)保形象。案例實踐:浙江省首個低碳碼頭示范工程——寧波舟山港“綠電碼頭”圖11:寧波舟山港“綠電碼頭”來源:網(wǎng)易在儲能應(yīng)用方面,以“聚焦用戶側(cè),供用能一體化”設(shè)計理念,因地制宜,利用屋頂、車棚、球場進(jìn)行
分布式光伏改造,建設(shè)“光儲充檢”一體化場站,打造“自發(fā)自用、余電上網(wǎng)”的智慧能源微網(wǎng)應(yīng)用場
景,為微電網(wǎng)提供穩(wěn)定的能源供應(yīng)?!肮鈨Τ錂z”,即為“光伏+儲能+充電+檢測”,由分布式光伏、大
容量儲能電池、智能充電樁等設(shè)施組成。它采用白天光伏發(fā)電,儲能吸收光伏轉(zhuǎn)換電力或谷電的方式,
既可以在用電高峰進(jìn)行動態(tài)增容,避免變壓器超容,也可通過削峰填谷與電網(wǎng)需求側(cè)相應(yīng),提高電能質(zhì)
量、提升場站收益,還能實現(xiàn)并網(wǎng)、離網(wǎng)兩種不同運行模式,有效緩解充電樁大電流充電時對區(qū)域電網(wǎng)
的沖擊。儲能充電樁不僅可以用于新能源車充電,還可以將新能源車的動力電池變?yōu)閮δ茉O(shè)備,實現(xiàn)新能源發(fā)電
消納以及辦公場所應(yīng)急用電。來源:搜狐通過集成和應(yīng)用風(fēng)電、光伏發(fā)電、儲能系統(tǒng)等可再生能源技術(shù),建設(shè)風(fēng)光儲一體化項目,依托智能能源
管理系統(tǒng),實現(xiàn)清潔能源在港口碼頭的高效利用和優(yōu)化配置,實現(xiàn)港口的綠色、低碳、可持續(xù)發(fā)展。項目風(fēng)電與光伏年發(fā)電量約5917萬千瓦時,輕松滿足港區(qū)岸電以及智能換電站等設(shè)備的用電需求。利
用風(fēng)機(jī)、光伏板將港口的自然風(fēng)光轉(zhuǎn)變成電能,為船舶、集卡、龍門吊等提供動力,用不完的綠色電能
將匯聚到儲能設(shè)備里,以備港口用電高峰期時使用,多余的電能則并入國家電網(wǎng)。該項目優(yōu)化了港口能
源供給結(jié)構(gòu),提高風(fēng)電、光伏等綠色清潔能源使用比例,為全國提供了一個可推廣、可復(fù)制的‘低碳
港口建設(shè)標(biāo)志性工程及典型能源低碳解決方案。榮續(xù)智庫電化學(xué)儲能行業(yè)
ESG白皮書圖10:江蘇溧陽零碳智慧園區(qū)第二章電化學(xué)儲能行業(yè)的ESG
發(fā)展區(qū)域國家政策具體內(nèi)容美洲美國美國各州和聯(lián)邦政府推出了一系
列支持電化學(xué)儲能發(fā)展的政策,
包括稅收減免、補(bǔ)貼、研發(fā)資金
支持等。聯(lián)邦投資稅收抵免(ITC):聯(lián)邦投資稅收抵免(ITC)允許光伏儲能系統(tǒng)的所有者在安裝后的稅收年度內(nèi),申請高達(dá)30%的稅收抵免。這一政策大幅降低了系統(tǒng)初期投資成本,促進(jìn)了光伏儲能技術(shù)的普及。雖然抵免比例在未來幾年內(nèi)將逐步減少,但I(xiàn)TC仍是推動市場增長的重要因素。凈計量政策:凈計量政策允許光伏系統(tǒng)用戶將多余電力回饋電網(wǎng),并根據(jù)電力生產(chǎn)量獲得抵扣。這項政策鼓勵用戶安裝光伏儲能系統(tǒng),通過儲存和回饋電力來降低電費。各州的
凈計量政策有所不同,但普遍支持了光伏儲能系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。綠色能源標(biāo)準(zhǔn)和可再生能源配額:綠色能源標(biāo)準(zhǔn)和可再生能源配額要求公共事業(yè)公司提高可再生能源使用比例,推動光伏儲能項目的發(fā)展。這些政策促使公司投資儲能系統(tǒng),以
滿足州政府的能源目標(biāo),從而推動市場擴(kuò)展和技術(shù)進(jìn)步。歐洲歐盟及其成員國關(guān)于電化學(xué)儲能的戰(zhàn)略規(guī)劃、資金支持計劃等歐盟通過“it
for55”計劃和REPowerEU計劃,明確了可再生能源發(fā)展目標(biāo),如到2030年可再生能源發(fā)電量占比提升至45%,并提出對某些屋頂強(qiáng)制安裝光伏的規(guī)定,這些措施直接促進(jìn)了儲能裝機(jī)需求的提升。歐洲各國如希臘和意大利也制定了具體的儲能安裝目標(biāo),預(yù)示著儲能市場將迎來顯著增長。儲能產(chǎn)業(yè)鏈本土化政策:為了減少對外部依賴,歐洲推行了一系列本土化措施。歐洲電池聯(lián)盟(EBA)和歐盟委員會通過《綠色協(xié)議產(chǎn)業(yè)計劃》等,提出加速本土電池產(chǎn)業(yè)鏈建設(shè),目標(biāo)是到2025年和2030年,本地制造能滿足當(dāng)?shù)仉姵匦枨蟮?9%和89%。同時,歐盟還推出多項法規(guī)和基金支持,如“創(chuàng)新基金”、“凈零工業(yè)法案”和“歐洲關(guān)鍵原材料法
案”,以保障原材料供應(yīng)、提升本土制造能力,并鼓勵技術(shù)創(chuàng)新。財稅支持政策:歐洲各國采取了多樣化的財稅優(yōu)患政策以促進(jìn)儲能技術(shù)的應(yīng)用。德國免除了屋頂光伏系統(tǒng)的所得稅和戶用光儲系統(tǒng)的增值稅,英國則通過撥款支持創(chuàng)新性長時儲
能項目,這些措施降低了用戶的成本負(fù)擔(dān),提升了儲能系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。市場規(guī)則政策:歐洲各國在市場規(guī)則上也進(jìn)行了調(diào)整,如德國通過法律修正案明確儲能系統(tǒng)的法律地位,簡化注冊流程英國取消了電池儲能項目的容量限制,提升了項目部署效
率,并不斷豐富儲能參與電力市場的服務(wù)品種,為儲能技術(shù)提供了更多參與機(jī)會和盈利途徑。亞洲日
本電化學(xué)儲能相關(guān)政策再生能源促進(jìn)法案與儲能激勵:日本政府在《再生能源促進(jìn)法案》下,對二次電池儲能系統(tǒng)提供了多項激勵措施,以推動可再生能源的廣泛使用。該法案包括對安裝儲能系統(tǒng)的
住宅和企業(yè)提供補(bǔ)貼,尤其是在與太陽能和風(fēng)能結(jié)合使用的情況下。這些補(bǔ)貼降低了儲能系統(tǒng)的初始投資成本,鼓勵更多消費者采用儲能技術(shù)。此外,政府還設(shè)立了電價優(yōu)惠機(jī)
制,對于將多余電力回饋至電網(wǎng)的用戶,提供額外的經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償。智能電網(wǎng)與儲能技術(shù)融合:日本政府致力于推動智能電網(wǎng)的發(fā)展,將二次電池儲能(電化學(xué)儲能)技術(shù)與智能電網(wǎng)系統(tǒng)相結(jié)合,以優(yōu)化能源分配和管理。政府推出了一系列政
策,支持智能電網(wǎng)的建設(shè)與應(yīng)用,包括提供資金支持和技術(shù)指導(dǎo),促使電力公司和私人企業(yè)加快智能電網(wǎng)與儲能技術(shù)的整合。通過這種融合,儲能系統(tǒng)不僅可以平衡電力供需,還能夠提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性和可靠性,減少電力浪費。災(zāi)害應(yīng)對與社區(qū)儲能支持:鑒于日本地震、臺風(fēng)等自然災(zāi)害頻發(fā),政府特別制定了社區(qū)儲能支持政策,重點在于提升災(zāi)害應(yīng)對能力。政策鼓勵地方政府在社區(qū)范圍內(nèi)部署二次電池儲能系統(tǒng),以保障在電力中斷時仍能維持關(guān)鍵設(shè)施的運行。政府提供專項資金支持這些社區(qū)項目,并推動與本地能源供應(yīng)商的合作,確保儲能系統(tǒng)在緊急情況下的高效運作。全國電網(wǎng)儲能一體化計劃:日本政府制定了全國電網(wǎng)儲能一體化計劃,旨在通過二次電池儲能技術(shù)來增強(qiáng)電網(wǎng)的靈活性和穩(wěn)定性。政策包括對儲能技術(shù)研發(fā)的資金支持,以及對
電網(wǎng)公司部署儲能系統(tǒng)的激勵措施。這一計劃的核心是通過儲能系統(tǒng)平衡峰谷負(fù)荷,減少電力浪費,同時提高電網(wǎng)應(yīng)對波動性可再生能源輸入的能力。電化學(xué)儲能行業(yè)
ESG白皮書
第二章電化學(xué)儲能行業(yè)的ESG
發(fā)展
35/36第一節(jié)電化學(xué)儲能的相關(guān)政策表3:國際電化學(xué)儲能的政策上?,F(xiàn)代服務(wù)業(yè)聯(lián)合會ShanghaiServices
Federation榮續(xù)智庫發(fā)布日期發(fā)布單位政策名稱主要內(nèi)容2023年6月國家能源局《新型電力系統(tǒng)發(fā)展藍(lán)皮
書》新型電力系統(tǒng)是以確保能源電力安全為基本前提,以滿足經(jīng)濟(jì)社會高質(zhì)量發(fā)展的電力需求為首要目標(biāo),以高比例新能源供給消納體系建設(shè)為主線任務(wù)的新型電力系統(tǒng)。這一系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)源
網(wǎng)荷儲多向協(xié)同、靈活互動,以堅強(qiáng)、智能、柔性電網(wǎng)為樞紐平臺,以技術(shù)創(chuàng)新和體制機(jī)制創(chuàng)新為基礎(chǔ)保障。2023年8月工信部等四部門《新產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化領(lǐng)航工程實施方案(2023
-
2035年)》聚焦鋰離子電池領(lǐng)域(電化學(xué)儲能),研制電池碳足跡、溯源管理等基礎(chǔ)通用標(biāo)準(zhǔn),正負(fù)極材料、保護(hù)器件等關(guān)鍵原材料及零部件標(biāo)準(zhǔn),以及回收利用標(biāo)準(zhǔn)。面向鈉離子電池(電化學(xué)儲
能
)、氨儲能/氨燃料電池、固態(tài)電池(電化學(xué)儲能)等新型儲能技術(shù)發(fā)展趨勢,加快研究術(shù)語定義、運鋪安全等基礎(chǔ)通用標(biāo)準(zhǔn),便攜式、小型動力、儲能等電池產(chǎn)品(電化學(xué)儲能)標(biāo)
準(zhǔn)。2023年11月國家能源局綜合司《關(guān)于加強(qiáng)發(fā)電側(cè)電網(wǎng)側(cè)
電化學(xué)儲能電站安全運行
風(fēng)險監(jiān)測的通知》等文件對新型儲能規(guī)劃設(shè)計、施工驗收等全過程提出安全管理要求。1.增強(qiáng)基礎(chǔ)臺賬管理能力。電力企業(yè)應(yīng)利用信息化技術(shù)建立電化學(xué)儲能電站基礎(chǔ)臺賬管理體系,保存本企業(yè)投資、運維的電化學(xué)儲能電站建設(shè)基礎(chǔ)臺賬信息,包括業(yè)主單位、建設(shè)單
位、設(shè)計單位、施工單位、建設(shè)規(guī)模、設(shè)計方案、接入系統(tǒng)方案,及其主要設(shè)
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