中國儲能行業(yè)藍皮書-灼識咨詢-2023-02-雙碳

CIC灼識咨詢儲能行業(yè)藍皮書2——電化學儲能“碳中和”自2020年提出后已成為我國長期發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃，頂層設(shè)計逐步完善，隨著未來碳達峰、碳中和的目標逐步實現(xiàn)，以新興低碳清潔能源作為電力供應(yīng)核心的能源結(jié)構(gòu)成明確趨勢 20202020年9月，中國首次明確給出碳中和時間表20202020年9月習近平主席在第七十五屆聯(lián)合國大會發(fā)表講話:20212021年3月，碳中和被首次寫入政府工作報告2021年兩會，碳中和被首次寫入政府工作報告，成為國家長期戰(zhàn)略規(guī)劃：20212021年10月起，逐步完善碳中和“1+N”政策體系“1“1”頂層設(shè)計作的路線圖、施工??“N”政????策??落地《碳排放權(quán)交易管理辦法》《科技支撐碳達峰碳中和行動方案》《碳排放權(quán)交易管理辦法》 至2060年碳達峰我國各類電源裝機總量占比情況預(yù)測100%75%50%25%0%8%32%46% 43% 54%27%29%21%5%6%5%5%20202025E2030E2050E2060E4%9%47%31%8%8%32%46% 43% 54%27%29%21%5%6%5%5%20202025E2030E2050E2060E4%9%47%31%8%火電水電光伏風電核電及其他據(jù)全球能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展合作組織估計，我國新能源裝機總量占據(jù)全球能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展合作組織估計，我國新能源裝機總量占?至2030年碳達峰，我國新能源裝機總量占比將達到53%，超過?至2060年碳中和，新能源的裝機總量占比將來到87%，成為最主要的“碳中和”趨勢下新興低碳清潔能源將成為電力新能源發(fā)電呈波動性和間歇性荷（效率）的實時平衡，新能源難達要求后減，與用戶側(cè)曲線存在時滯，同時受氣象條件影響較大，增加了出力的隨機性；季節(jié)上，光伏日出電力具有波動性和不穩(wěn)定性 居民及第三產(chǎn)業(yè)用電增加負荷波動西藏青海蒙西陜西寧夏河北新疆甘肅新能源發(fā)電呈波動性和間歇性荷（效率）的實時平衡，新能源難達要求后減，與用戶側(cè)曲線存在時滯，同時受氣象條件影響較大，增加了出力的隨機性；季節(jié)上，光伏日出電力具有波動性和不穩(wěn)定性 居民及第三產(chǎn)業(yè)用電增加負荷波動西藏青海蒙西陜西寧夏河北新疆甘肅山西吉林蒙東 20%8%6%4%2%0%棄風率棄光率 ●8.9% 新能源發(fā)展加壓消納，棄風光頻現(xiàn)2021年我國部分地區(qū)棄光率與棄風率2011201320152017以清潔可再生能源為主的能源結(jié)構(gòu)當前存在一系列挑戰(zhàn)，首先其供電過程存在波動性和間歇性，其次會使消納端承壓，引發(fā)棄風、棄光現(xiàn)象，最后也難以解決居民及第三產(chǎn)業(yè)用電增加導致的負荷波動問題45403530252050多云陰雨優(yōu)位地區(qū)風能、光伏的供電上限大幅抬高，遠遠超出其右端消納能力，發(fā)生棄風、棄光現(xiàn)象造成資源的浪費·2021年全國棄風率達3.1%，青海、蒙西地區(qū)達到10.7%和8.9%；全國棄光率達··居民和第三產(chǎn)業(yè)用電占比不斷提高，電網(wǎng)也需要從適應(yīng)工業(yè)負荷向適應(yīng)民用負荷過渡，由加大了負荷預(yù)測的難度微電網(wǎng)等）在電力系統(tǒng)中的占比不斷提升，用b3儲能配置支撐系統(tǒng)慣量，補充電網(wǎng)調(diào)頻能力儲能在發(fā)電側(cè)參與平抑波動的應(yīng)用模式1儲能系統(tǒng)可以平抑新能源供電的?當新能源發(fā)電出力功率Pw因其波動性和間歇性而超過或不達輸出所需功率Pout時，可利用儲能系統(tǒng)運作的功率Pb對Pw進b3儲能配置支撐系統(tǒng)慣量，補充電網(wǎng)調(diào)頻能力儲能在發(fā)電側(cè)參與平抑波動的應(yīng)用模式1儲能系統(tǒng)可以平抑新能源供電的?當新能源發(fā)電出力功率Pw因其波動性和間歇性而超過或不達輸出所需功率Pout時，可利用儲能系統(tǒng)運作的功率Pb對Pw進2儲能系統(tǒng)可以提供額外儲量支撐?對超發(fā)電量進行存儲，可以在迫急時緩解調(diào)峰壓力，也可以儲能系統(tǒng)儲能系統(tǒng)在解決新能源發(fā)電所面臨的挑戰(zhàn)中發(fā)揮重要作用，不僅能夠平抑新能源并網(wǎng)的波動性，還能有效應(yīng)對尖峰供電，節(jié)省電網(wǎng)投資，也能對新能源發(fā)電較差的調(diào)頻能力予以彌補1利用儲能系統(tǒng)解決可再生能源并網(wǎng)波動性與消新能源發(fā)電22儲能配置應(yīng)對尖峰供電，節(jié)省電網(wǎng)投資開支 超95%最大負荷為尖峰供電，其占全年運行時長僅0.63% 年尖峰供電?儲能設(shè)備配置可提供可靠容量支撐應(yīng)對突發(fā)性尖峰供電，如采用500萬千瓦/2小時電池儲能以解決上述問題，則投資縮減至200億元左右，大幅節(jié)省了電網(wǎng)投資機組轉(zhuǎn)動慣量與調(diào)頻能力有有無?使用電化學儲能為代表的的儲能方式，能提供快速響應(yīng)速率，在電網(wǎng)頻率發(fā)生系統(tǒng)性波動時提供電網(wǎng)慣量支撐，并自動響應(yīng)進行調(diào)頻表前儲能表后儲能儲能行業(yè)按照用戶類型劃分，可以劃分為商業(yè)儲能以及戶用儲能，其中商業(yè)儲能分為表前儲能和表后儲能，戶用儲能為表后儲能應(yīng)用領(lǐng)域使用場景商業(yè)儲能應(yīng)用領(lǐng)域使用場景商業(yè)儲能戶用儲能表后儲能后儲能以及便攜式儲能，并主要與戶用光伏 1 1限題目前主要儲能技術(shù)為機械類儲能，而電化學儲能有著儲能響應(yīng)速度快、環(huán)境適應(yīng)性強，并可進行雙向調(diào)節(jié)和分散配置的特點，隨著技術(shù)成熟，電化學儲能越來越多的投入到應(yīng)用中??按照儲能技術(shù)的不同可分為電化學儲能、機械類儲能、電磁儲能、熱儲能、化學儲能等。其中電化學 電化學儲能主要技術(shù)包括鋰離子電池、鉛蓄電池、鈉離子電池以及液流電池，其中鋰電池是目前主流，鈉離子電池及液流電池技術(shù)也是目前行業(yè)研發(fā)的焦點液流電池液流電池深開度控充制鈉離子電池鉛蓄電池環(huán)壽命問題、環(huán) 9——電化學儲能儲能由研發(fā)示范向商業(yè)化初期過渡產(chǎn)業(yè)孵化，培育一批未來領(lǐng)軍企業(yè)儲能由研發(fā)示范向商業(yè)化初期過渡產(chǎn)業(yè)孵化，培育一批未來領(lǐng)軍企業(yè)體并發(fā)揮產(chǎn)業(yè)推動作用發(fā)示范向商業(yè)化初期過度?；l(fā)展，儲能在推動能源變革和能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展中的作用全面展現(xiàn)2018年2月《關(guān)于提升電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力的指導意見》：?加快新型儲能技術(shù)研發(fā)創(chuàng)新，開展在風電、光伏發(fā)電配套儲能設(shè)施試點工作儲能行業(yè)自“十二五”規(guī)劃被寫入國家級政府文件后，從研發(fā)示范向商業(yè)化初期，再走向全面規(guī)?；?、市場化的過程中，得到全周期的頂層設(shè)計支持，政策環(huán)境持續(xù)向好臺革命中的重要研究和創(chuàng)新方向202120212016年12月《能源生產(chǎn)與消2016年12月《能源生產(chǎn)與消智能化，加快開發(fā)先進儲能系統(tǒng)，建設(shè)基于用戶側(cè)的分布式儲能設(shè)備2011年3月《第十二個五年規(guī)2021年7月《關(guān)于加快推動新型儲儲能從商業(yè)化初期向規(guī)模化發(fā)展轉(zhuǎn)變，裝機規(guī)模達3000萬千瓦以上，在推動能源領(lǐng)域碳達峰碳中和過程中發(fā)揮顯著作用儲能全面市場化發(fā)展2021年8月2022年6月《關(guān)于進一步推動新型儲能參與電力市場調(diào)度運用通知》：參與電力市場勢提供輔助服務(wù)，由相關(guān)發(fā)電側(cè)并網(wǎng)主體、電力用2021年2月《推進電力源網(wǎng)荷儲一體化和多?探索構(gòu)建源網(wǎng)荷儲高度融合的新型電力系統(tǒng)發(fā)展路徑設(shè)計、建設(shè)、運營，優(yōu)先發(fā)展新能源，推進多能互補2021年3月《第十四個五年規(guī)劃和2035年遠景目標綱要》：?在氫能與儲能等前沿科技和產(chǎn)業(yè)變革領(lǐng)域，組織實施未來產(chǎn)業(yè)孵化與加速計劃，謀劃布局一批未來產(chǎn)業(yè)《關(guān)于促進儲能技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導意見》：輸電和新能源發(fā)電并網(wǎng)的要求，加快現(xiàn)代電網(wǎng)體系建設(shè)?依托信息、控制和儲能等先進技術(shù)，切實加強城鄉(xiāng)電網(wǎng)建設(shè)與改造，增強電網(wǎng)優(yōu)化配置電力能力和供電可靠性商業(yè)電化學儲能解決方案示意2 發(fā)電側(cè)儲能2 ?商業(yè)電化學儲能解決方案示意2 發(fā)電側(cè)儲能2 ?商業(yè)儲能方案中目前以電化學儲能為主，儲能解決方案通常由儲能系統(tǒng)集成產(chǎn)品和儲能系統(tǒng)軟件產(chǎn)品共同組成，另外儲能解決方案的安裝建設(shè)和運營也是非常重要的環(huán)節(jié)系統(tǒng)管理軟件組成，會根據(jù)場景將微電網(wǎng)內(nèi)各部分連接 （例如智慧能源管理平臺）（例如集裝箱儲能產(chǎn)品）變壓器變流器溫控系變壓器變流器溫控系統(tǒng)消防系統(tǒng)（例如基于綠能管理平臺）商業(yè)儲能產(chǎn)業(yè)鏈上游為各類硬件設(shè)備和軟件系統(tǒng)，中游為儲能系統(tǒng)提供商、儲能系統(tǒng)軟件提供商以及儲能解決方案提供商，下游應(yīng)用場景包括發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)以及工商業(yè)儲能池管理系統(tǒng)（BMS）、方案提供商，其中儲能系統(tǒng)提供商主要負責提供儲件設(shè)備的集成；儲能系統(tǒng)平臺提供商主要負責軟件????核心差異分布方式????核心差異分布方式儲能系統(tǒng)集成產(chǎn)品常以集裝箱作為載體，可依據(jù)其分布方式進一步劃分為集中式儲能系統(tǒng)和分布式儲能系統(tǒng)，而按照其溫控系統(tǒng)差異區(qū)分為風冷式儲能系統(tǒng)和液冷式儲能系統(tǒng)大規(guī)模儲能系統(tǒng)往往與電網(wǎng)配套，以集裝箱作為載體，在其中組裝了電池系統(tǒng)、能量管理系統(tǒng)（大規(guī)模儲能系統(tǒng)往往與電網(wǎng)配套，以集裝箱作為載體，在其中組裝了電池系統(tǒng)、能量管理系統(tǒng)（EMS）、電池管理系統(tǒng)（BMS)、變流器系統(tǒng)(PCS）、溫控系統(tǒng)、消防系統(tǒng)等，通常我們按其分布方式和溫控系統(tǒng)形式以進一步細分。?風冷式儲能系統(tǒng)?模塊、變頻器、傳感器、膨脹閥等空調(diào)空調(diào)空調(diào)空調(diào) 系統(tǒng)平臺系統(tǒng)平臺儲能能源管理系統(tǒng)平臺作為儲能系統(tǒng)配套的信息管理系統(tǒng)之一，需要具備全面的設(shè)備監(jiān)控分析功能及運維管理功能，通常包含用戶終端、應(yīng)用層及信息層并鏈接整體儲能系統(tǒng)中的通訊層及設(shè)備層），能系統(tǒng)的整體決策系統(tǒng)。能量管理系統(tǒng)包括電網(wǎng)級的能量管理系統(tǒng)和微網(wǎng)級的能量管理系統(tǒng)，儲能系統(tǒng)服務(wù)器數(shù)據(jù)存儲，記錄實時數(shù)據(jù)和重要歷史數(shù)據(jù)，并提供歷史信息?作業(yè)調(diào)度系統(tǒng)：儲能站的整體與局部電量資源的存儲、傳輸儲能站通過EMS搭配調(diào)度中心，直接參與電網(wǎng)調(diào)度、虛擬為儲能電站內(nèi)人員提供全?應(yīng)用層主要功能包括：能量變換決策系統(tǒng)、能源用實時信息監(jiān)測、整體運維源網(wǎng)荷儲儲能EMS基本架構(gòu)示意APPAPP終端…服務(wù)器作業(yè)調(diào)度平臺BMS在電化學儲能中至關(guān)重要，最核心的功能包括感知、管理、保護和通信。BMS能夠與PCS、EMS、溫控、消防系統(tǒng)全面鏈接，進行信息交互，為儲能站實現(xiàn)智能化管理），能電池狀態(tài)的系統(tǒng)。區(qū)別于電動車的BMS系統(tǒng)，儲能BMS相對更加龐大，一個完整的儲能系統(tǒng)BMS由BMS從控單元PPCSEEMS??通信接口通信接口顯示終端：顯示電池運行狀態(tài)及其他相關(guān)信息；用管理單元,對整個儲能電池堆的電?主控：電池簇管理單元,負責收集從控單元信息,并?從控：電池單體管理單元,采集單?對電池參數(shù)的測量和估算，包括電壓、電流、溫度等基本參數(shù)、狀態(tài)的監(jiān)?SOC（StateofCharge，電池剩余容量）BMS中最重要的參數(shù)。SOC算?SOH（StateofHealth，電池健康狀態(tài)）用用容量時即通過電池運行過程數(shù)據(jù)估算出當前電池的實際容量，與額定容量的比值即為SOH，準確的SOH會提高電池衰減時 ?電池的不一致性會影響電池組的性能，在串聯(lián)成組的電池組系統(tǒng)中，整個?BMS的管理功能能夠通過均衡技術(shù)來解決整體電池模組的不一致性，包括?均衡技術(shù)主要包括：量耗散型單向均衡（被動均衡）和能量轉(zhuǎn)移型雙向均障等級（輕微故障、嚴重故障、致命故障），并且在不同故障等級情況下采取包括限功率或直接切斷高壓等不同的處理措施?BMS一端與電池相連，另一端與PSC和EMS相連接，使得儲能站能夠?qū)?法屬于BMS核心控制算法，主流的SOC估算方法有開路電壓法、電流積保護功能工商業(yè)儲能場景工商業(yè)儲能場景儲能應(yīng)用場景多樣，其三大核心應(yīng)用場景為發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)以及工商業(yè)儲能，在不同場景下，儲能在市場上體現(xiàn)的價值也有所不同發(fā)電側(cè)場景發(fā)電側(cè)場景改善火電機組的AGC（自動發(fā)電控制）能供電線纜提供額外的通道，減少電網(wǎng)阻塞保障電力典型儲能系統(tǒng)解決方案包括交流耦合儲能方案、直流耦合儲能方案以及分布式儲能方案，覆蓋應(yīng)用場景包括大型風光電站、大型光伏電站、小型工商業(yè)、光儲充電站等，為下游需求方提供各類具有交流耦合儲能方案直流耦合儲能方案分布式儲能方案.能量損耗低，設(shè).可應(yīng)用于大型.分布式儲能系統(tǒng).可應(yīng)用于小型布局，易于運風光電站、火備投資少，在白光伏電站直流接入位置靈活，工商業(yè)、光儲行管理和電網(wǎng)電機組快速調(diào)天負載較少晚上耦合、直流微效用更好，當負.適用于大型儲可獨立運行，分.模塊化儲能系負載較多晚上大型用戶側(cè)儲布式儲能系統(tǒng)是統(tǒng)，對于不同滿，組件可以向與電網(wǎng)調(diào)頻調(diào)能源系統(tǒng)的必要場景具有適配方案示意方案示意方案示意組件匯流箱光伏逆變器電池系統(tǒng)儲能變流器EMS監(jiān)控等ACDC通訊●●● EMS監(jiān)控等組件組件匯流箱電池系統(tǒng)+DC/DC儲能系統(tǒng)組件光伏逆組件...EMS監(jiān)控等交流配發(fā)電側(cè)場景電網(wǎng)側(cè)場景工商業(yè)儲能場景5.51中國電化學儲能累計裝機規(guī)模74.3%23.3%+59.8%4020 +82.8%5.513.270.390.272.5%2022E2023E2016201720182019202020212024E2025E2026E2021預(yù)測57.3836.7323.269.01發(fā)電側(cè)場景電網(wǎng)側(cè)場景工商業(yè)儲能場景5.51中國電化學儲能累計裝機規(guī)模74.3%23.3%+59.8%4020 +82.8%5.513.270.390.272.5%2022E2023E2016201720182019202020212024E2025E2026E2021預(yù)測57.3836.7323.269.01中國電化學儲能市場潛力巨大，隨著電力市場的逐漸完善，儲能相關(guān)技術(shù)持續(xù)發(fā)展，同時上下游產(chǎn)業(yè)鏈配套日趨完善，儲能市場預(yù)計仍將保持快速增長2016-2026年中國電化學儲能市場規(guī)模，以累計裝機量計2021年中國電化學儲能市2016-2026年中國電化學儲能市場規(guī)模，以累計裝機量計GW——電化學儲能基本介紹切入儲能系統(tǒng)解決方案業(yè)務(wù)的形式特點代表公司市場中主要有三類企業(yè)提供儲能系統(tǒng)解決方案，它們分別依托儲能系統(tǒng)集成產(chǎn)品、儲能系統(tǒng)軟件產(chǎn)品以及儲能系統(tǒng)安裝建設(shè)服務(wù)切入儲能系統(tǒng)解決方案領(lǐng)域基本介紹切入儲能系統(tǒng)解決方案業(yè)務(wù)的形式特點代表公司依托儲能系統(tǒng)集成產(chǎn)品的廠商依托儲能系統(tǒng)軟件產(chǎn)品的廠商依托儲能系統(tǒng)安裝建設(shè)的廠商依托儲能系統(tǒng)集成產(chǎn)品的廠商依托儲能系統(tǒng)軟件產(chǎn)品的廠商?均以儲能系統(tǒng)構(gòu)成器件的研發(fā)作為企業(yè)的核心驅(qū)動力，為客戶生產(chǎn)供應(yīng)儲能系統(tǒng)中某個?往往是兩類核心器件電池和PCS的研發(fā)商，?以信息技術(shù)研發(fā)公司為主，專注于儲能系統(tǒng)內(nèi)某一部件（如電池管理系統(tǒng)）或系統(tǒng)?以適應(yīng)更多應(yīng)用場景為基礎(chǔ)進行儲能軟件設(shè)計，解決方案用作軟件展示和應(yīng)用平臺?主要為全國性或地方性的EPC承包商等，通過切入儲能系統(tǒng)解決方案設(shè)計以保障業(yè)?該類廠商目前大多通過中標后與專業(yè)性企?單一或某些電氣器件起家，逐步延伸生產(chǎn)鏈?只生產(chǎn)部分核心器件，通過采購方式補充系?始終專注于儲能系統(tǒng)集成產(chǎn)品提供，進行全?BMS或EMS軟件服務(wù)商，依賴數(shù)字化對系統(tǒng)壽命和運行效率賦能，從而與優(yōu)秀資源?廠商軟件設(shè)計廣泛適用于各儲能產(chǎn)品，選