新型储能技术创新及绿色实践国家电投集团科学技术研究院李玉全CSPIC2021.AllRightsReserved●一、新型储能发展现状及趋势●二、产业实践与技术创新三、创新实践反馈与思考一、新型储能发展现状及趋势2ABT一、新型储能发展现状及趋国家电投势SPIC(一)新型储能发展全球产业发展现状口新型储能快速发展。截至2021年底，全球已投运储能项目装机规模约210GW。其中，抽水蓄能装机规模约180GW,占比首次低于90%。口美国、中国和欧洲引领全球新型储能市场的发展。新型储能累计装机规模超30GW,其中锂离子电池装机约23GW,占90%以上。新型储能装机中，美国是装机钠硫量电池最，大的国家，中国和欧洲紧随其后。抽水蓄能，2%86.2%熔融盐储热，数据来源：CNESA1.6%铅蓄电池，2.2%新型储能，锂离子电池，液流电池，12.2%90.9%0.6%其他，0.2%压缩空气，2.3%飞轮储能，1.8%全球储能市场累计装机规模占比(数据来源：CNESA2021)全球新增投运新型储能项目地区分布CSPIC2021.AllRightsReserved5一、新型储能发展现状及趋国家电投势SPIC(一)新型储能发展国内产业发展现状电力储能装机持续保持高速增长。2022年底，中国已投运的电力储能项目累计装机达59.4GW,同比增长37%。其中新型储能累计装机规模达到12.7GW。新增投运新型储能项目装机规模达6.9GW/15.3GWh,功率规模首次突破6GW,能量规模首次突破15GWh。(中关村储能产业技术联盟(CNESA)初步统计数据)熔融盐储热，其他，1.2%<0.1%铅蓄电池，5.9%抽水蓄能，新型储能，锂离子电池，液流电池，86.3%12.5%89.7%0.9%超级电容，0.2%飞轮储能，0.1%压缩空气，3.2%国内储能市场累计装机规模占比单位：万千瓦CSPIC2021.AllRightsReserved国内新型储能主要省份装机规模6一、新型储能发展现状及趋国家电投势SPIC(一)新型储能发展产业发展趋势口“十四五”中国新型储能市场规模将达到48.5GW至79.5GW中国新型储能市场累计规模5.73GW,新增规模电源侧储能占比41%,电网侧占比35%首次突破2GW,同步增长74.5%单位：GW—政策规划—BNEF—CNESA截止2022年底，26个省市明确公布了“十四五”25个省份发布“新能源+储能“配置方案储能目标，新型储能总规模接近67GW(北极星储能网)“十四五”新型序号‘十四五”新型储能配置储能配置储能比例及时长比例及时长序号省份储能省份序号省份序号省份10%,2h10%,2h装机目标(GW)装机目标(GW)1青海14河南10%2新疆10%-20%15海南10%1山西614北京0.73甘肃5%-20%,2h16贵州4内蒙古17辽宁10%-15%,4h2湖北215福建0.6陕西15%,2h江西10%,1h510%-20%,2h183浙江216吉林0.25宁夏福建10%610%,2h194广东217江西1山东江苏8%-10%,2h7山西10%,2h20广西5%-10%,2h5河北418江苏2.68河北10-15%,2h21大津9湖南10-15%,3h22上海10%-15%6安徽319辽宁110湖北5%-15%,2h23成都20%,4h11安薇24广东7内蒙古520广西212浙江10%,2h2510%8青海61310%,1h10%-20%,1h电化学储能年装机容量预测9河南2.2总计6710%⊙SPIC2020.AllRightsReserved.10天津0.511甘肃612山东513湖南2一、新型储能发展现状及趋势国家电投SPIC(二)储能是构建新型电力系统构建的基础保平滑出力，为新型电力系统提供频率电压支撑服务障光储联合运行平滑输出曲线为新型电力系统提供灵活性电源支撑——光伏侧功率——储能电池充放电功率——光伏+储能功率——SOC值1058调频时间11.09米1117荣112114111:5011:58120512191225123321247和2513031310131913213:3513451353140014051412142142914.35144214.491456150151115181528172发电侧电网侧用户侧A储能价值提升新能源消纳电网友好性提高电能质量提升电网稳定性提高分布式能源消纳削峰填谷、负荷转移辅助火电机组运提高电网备用容量转动惯量、无功支撑提高电网备用容量平移负荷、抑制波动提高供电可靠性行参与调频延缓增容需求辅助服务不间断电源综合能源系统供给平衡替代或延缓新建机组8⊙SPIC2020.AllRightsReserved.一、新型储能发展现状及趋国家电投势SPIC(二)储能是构建新型电力系统构建的基础保障口电力系统灵活运行能力主要是指电力系统能够可靠且经济有效地应对全时间尺度的供需平衡变化和不确定性，从而确保电力系统瞬时稳定性、并支持长期供电安全。包括：电力供给侧、电网基础设施、需求侧响应、电力存储等方面改造措施。口电力系统灵活性改造需要电力市场的强大支撑：电力市场划分为电能量市场、容量市场、辅助服务市场和输电权市场。口广义的储能实际上与电力系统性灵活性调节的概念是相互重叠的：包括不限于：削峰填谷、一二次调频、电能质量提升、电网支撑(如无功功率补偿)、提高设备利用率等。电力市场将有效支撑电力系统灵活性改造电力系统灵活性运行资源持续时间若干秒若干分钟若干小时若干天若干月划分维度子市场频率调整交易数量和额度集电运行备用负荷平衡季节性套利中市场性质式网交易品种电力批发市场电力零售市场跨公时间……………竞争模式区司联络线路输发抽水酱能氯燃料送电电力实物市场电力金融市场…厂灵活发电定位分第电能量市场容量市场辅助服务市场输电权市场…….………虿三电池储能需求响应终方中长期市场现货市场电端网数字电网智能充电…用公户司虚拟电厂单边市场双边市场发电储能改进电网灵活发电需求侧灵活性资料来源：IEA,《中国电力系统转资料来源：国家电网，《电力现货市场101SPIC2型02》0.AllRightsReserved.问》9一、新型储能发展现状及趋国家电投势SPIC三()储能发展的支持政近年国家和地方层面出台了一系列政策支持储能发展，2023年策政策名称时间以来下发国家层面主要政策30余项，地方各类政策近60项。2021.3《关于推进电力源网荷储一体化和多能互展发补的指导意见》2021.7口发电侧方面，国家发改委、能源局于2021年8月发布的《关于2021.7鼓《关于加快推动新型储展发能的指导意见》2021.8《关于进一步完善分时电价机制的通知》励可再生能源发电企业自建或购买调峰能力增加并网规模的通2021.12知》,标志着储能在发电侧的商业模式逐渐明晰。政策明确了《关于鼓励可再生能源发电企业自建或购买调峰能力增加并网规2022.2模的通知》2022.3可再生能源并网消纳的责任主体，保障性并网由电网公司承担，2022.4市场化并网由发电企业承担。《电力系统辅助服务管理办法(征求意见稿)》2022.52022.5口电网侧方面，2021年12月，国家能源局发布了《电力系统辅《关于加快推进电力现货市场建设工作的通知》2022.5助《“十四五”新型储展发能实案方施》2022.6《十四五”能源领域科技创新规划》2022.6服务管理办法》,将新型储能纳入提供辅助服务的主体范围，提出了按照“谁提供，谁获利；谁受益，谁分担”的原则，辅助服《加强碳达峰碳中和高等教育人才培养体系建设工案方作》2022.8务补偿费用将由电力系统内的发电企业和电力用户共同分担，《“十四五”可再生能展发源规划》2022.8使得电力辅助服务的市场化机制趋向合理化。2022.8用户侧方面，2021年7月，国家发改委发布了《国家发改委关《加强电化学储能电站安全管理的通知》2022.8于《关于进一步推动新型储能参与电力市场和调度的用运通知》2022.10进一步完善分时电价机制的通知》,完善分时电价机制，建立2022.10《防止电力生产事故的二十五项重点要求(2022年版)(征求意见稿)》《工业领域碳达峰实案施方》《科技支撑碳达峰碳中和实案方施(2022—2030年)》《加快电力装备绿色低碳创展发新行动计划》《关于实施储能技术国家急需高层次人才培养专项的通知》SPIC.2021/《能源碳达峰碳中和标准化提升行动计划》d《关于实施农村电网巩固提升工程的指导意见(征求意见稿)》一、新型储能发展现状及趋国家电投势SPIC(三)储能发展的支持政策技术方口能源局《“十四五”新型储能发展实施方案》面多元化技术开发：钠离子电池、新型锂离子电池；超导、口国家能源局十四五科技规划能量型/容量型储能技术装备及系统集成技术功率型和备用型储能技术装备与系统集成技术2023年，突破大型变速抽水蓄能超级电容；液态金属电池、固态锂离子电池、金属空气机组和开关设备关键技术。电池储全过程安全技术：电池本质安全控制、电化学储能系统能储能电池共性关键技术2025年，完成大型空气压缩储能安全预警、系统多级防护结构及关键材料、高效灭火及技技术及铁-铬液流电池技术示范。防复燃、储能电站整体安全性设计。研发退役电池健康术评估、分选、修复等梯次利用相关技术。2025年，完成惯性族转备用储能智慧调控技术：依托大数据、云计算、人工智能、区块大型变速抽水蓄能及海水抽水蓄能关键技术技术应用示范；完成源网荷储一链等技术，研究储能多功能复用、需求侧响应、虚拟电体化设计及运行技术示范。厂、云储能、市场化交易等。分布式储能与分布式电源协同聚合技术2025年，推广应用大型储能电站系统集成技术开发与应用。2028年，突破海水抽水蓄能机组抗附着、抗腐蚀等关键技术。202120252030预期成果开展不同技术路线分类试点示范：液流电池、飞轮、压缩空气等储能技术试点示范项目；研究开展钠离子电池、集中攻示范试推广应固态锂离子电池等新一代高能量密度储能技术试点示范。拓展氢(氨)储能、热(冷)储能等应用领域，开展依托关验用可口开展能量型、功率型等储能本体及共性关键技术与核心装备的集中攻关口开展针对不同应用场景的储能技术示范验证再生能源制氢(氨)的氧(氨)储能、利用废弃矿坑储能CSPIC2021.AllRightsReserved等1一、新型储能发展现状及趋势国家电投SPIC(四)各类储能技术特点分析关键指标储能储电储热储气/氢/氨/…物理储电化学储电显热储热潜热储热化学储热储氢储氨储甲醇抽水储能压缩空气\热飞轮储能超级电容器超导电磁储能锂离子电池铅酸电池液流电池钠系电池泵储能技术类型物理来源比能量比功率典型功率放电时间Wh/kgW/kgMW电化学储能锂离子电池UIt0.3-6h铅炭电池75-250150-315<1000.25-4h物理储能钠硫电池mgh30-5075-300<1000.7-8h电磁储能全钒液流电池PV:3-5度电/m340-12090-2300.1-1001.5-10h储热技术抽水储能15-2050-140<100压缩空气储能0.25MV20.5-1.5100-50006-12h飞轮储能30-60—10-3006-12h超级电容器mCpAT5-1300-1.515s-15min超导储能mAh10-15—0.01-11s-5min熔盐储热0.5-50.01-11-30s相变储热85-120500010-3006-12h500-500010-3006-12h水储热120-200500-500010-3006-12h50——12—SPIC2020.AllRightsReserved.一、新型储能发展现状及趋国家电投势SPIC(四)各类储能技术特点分析场景匹配口储能选型场景适用条件：调节容量、功率及时间响应、安全性、调节深度等；成本、转化效率、电源耦合配置。口对不同应用场景，不用应用需求，对储能技术路线的储能密度、时长、调节特性等进行分析，选择最优技术路线。功率密度(W/小时级I)分钟级秒级、大型储能Reserved.资料来源：IRENA2017,ElectricityStorageandRenewables:CostsandMarketsto图：各类储能在放电时间和容量性能的对比额定功率SPIC2020.AllRights203013一、新型储能发展现状及趋国家电投势SPIC(四)各类储能技术特点分析成本口技术、产业链、规模等因素共同促进成本下降2018口2020年锂离子电池储能系统成本下降至1.5年元2020/Wh,预计锂离子电池到2025年的成本有望年低于1.0元/Wh;锂离子电池将成为具经济性的储能形式，在短时储能、功率支撑等方面具有明显的优势；口压缩空气储能技术为代表的热力学的成本降低预期最为明显，说明热力机械储能在长时储能的价值凸显口液流电池，因其成本下降快、高安全、长寿命飞轮锂离子电池铅炭电池也具备较高的研发价值◎SPIC2022.AllRightsReserved.(元/口如果资源约束和降本低于预期，钠离子、液流kWh)电池将有广阔发展空间全钒液流电池压缩空气口抽水蓄能、压缩空气储能、氢能是长时储能最一、新型储能发展现状及趋势国家电投SPIC(四)各类储能技术特点分析成本当前国内：强制配储：风光建设的“路条”,更加关注“初始投资成本”当前海外，未来国内：自发配储：经济性出发，更加关注“全生命周期度电成本(LCOE)”方式优势应用条件响应时间循环次数效率储能介质单位成本抽水蓄能76%压缩空气短、长时储能分钟级50年50-70%水b-8元/W(功率成本),1.2-1.6元/Wh(按5h放电时熔盐储能(分钟、小时、天、周)光热效率17%间)锂离子电池分钟级30年储热效率70%空气钠离子电池短、长时储能88%熔融盐6-8元/W,1.2-1.6元/Wh(按5h放电时间)全钒液流电池(分钟、小时、天、周)分钟级20-30年(300-600℃)铁铬液流电池80%锂离子电池熔盐储能+光热=21元/W,3元/Wh(按7h放电时短、长时储能小于秒级6000-800070%间)氢储能(分钟、小时、天、周)小于秒级次钠离子电池小于秒级钒电解液1.8元/Wh(锂价高企的情况下)最好在1-4h3500次1.2元/Wh(锂价回归到2020年初的情况下)调频、分钟、小时)(当前最高)(常温)铁铬电解液2元/Wh最好在1-4h20000次以上理想条件下可降低到1元/Wh调频、分钟、小时)(60℃)3元/Wh(4h),2.1元/Wh(8h)小于秒级20000次以上65-70%若钒价维持在现有水平，电解液成本为1.2元/Wh最好4-8小时调频(功率弱)、分钟、小2.5元/Wh(4h),1.6元/Wh(8h)时)秒级(~5s)10000次电解水：65~75%氢10元/W(100MW体量)8元/W(1GW最好4-8小时燃料电池：体量),需要水调频(功率弱)、分钟、小时)55~60%短、长时储能(调频、小时、天、周、季)资料来源：国际能源网，中国科学院工程热物理研究所，CNESA,光大证券研究所整理SPIC2020.AllRightsReserved.15一、新型储能发展现状及趋国家电投势SPIC(四)各类储能技术特点分析成本表：全生命周期成本计算的核心假设(5小时的长时系统，1天1次循环)项目抽水蓄能压缩空气锂离子储能全钒液流电池钠离子电池在长时特定场景下(5小时，一充一放),测算储能容量/(MW·h)500300505050各类储能技术的LCOE。当前最便宜的是抽水蓄装机功率/MW10060101010能和压缩空气储能，电化学储能中最便宜的仍为锂电1.61.41.732储能。单瓦时成本(元/Wh)790004200085001500010000投资成本/万元1840450275275275NPV=Z(收入-成本)/(1+折现率)第n年行维护成本/万元0.9-1令NPV=0,得到上网电价，即度电成本00单位容量替换成本/元·(W·h)-88000y7660888100100887580报废成本率00909090折现率/%00050308000200003500储能效率/%00202020放电深度/%0.0040.0020.004直放电率/%330循环寿命/次0.288使用寿命年(日历)循环衰退率/(%·次-年数Ny/次·a-)330330330330充电电价/(元·(kW·h)-0.2880.2880.2880.288少资料来源：《储能技术全生命周期度电成本分析》文军等、中科海钠官网、中储国能官网，光大证券研究所整理表：各类储能技术全生命周期度电成本(LCOE)测算(5小时的长时系统，1天1次循环)单位：元/kWh抽水蓄能压缩空气储能锂离子电池储能全钒液流电池储能钠离子电池储能考虑充电电价(0.288元/kWh)、折现率为8%时的度电成本0.8820.9021.1571.4551.4080.4220.7931.0931.026不考虑充电电价(利用弃风弃光充电)、折现率为8%时的度0.5030.1870.4810.6090.682电成本16不考虑充电电价且折现率为0时度电成本(固定成本+维护成0.207本)◎SPIC2020.AIIKightsKeserved:资料来源：光大证券研究所整理测算一、新型储能发展现状及趋国家电投势SPIC(五)新型储能前沿技术发展趋势口储能领域的突破性进展吴现出多元本体技术路线产头并进口研究院科技情报信息系统信息统计的态势，其中锂电池、钠电池和续电池体系入选信息数量数字化海洋能稍微领先。突破性技术创新主要集中在通过采用新型的催2%1%■储能化剂、正负极材料、电解液以及对电池结构的改进，大幅多能互补1%其他■氢能提升电池的能量密度、循环寿命、安全性；另外，二次电■太阳能生物质能5%■CCUS1%■风能池的回收利用技术进展也是热点之一。CCUS■核能储能口国际方面，美国和韩国的日报信息入选数量较多；具体6%37%■数字化到■生物质能机构，又以美国的斯坦福大学、马里兰大学、佐治亚理工■多能互学院，韩国的高丽大学、浦项科技大学、全北国立大学的补■海洋太阳能能信息入选数量较多；国内方面，天津大学、清华大学、中18%■氨能南大学、中科院化学所的信息入选数量较多。CSPIC2021.AllRightsReserved■地热能氢能■水电口部分概念性的前沿研发也不断涌现，如：瑞典查尔姆斯理22%■其他工大学开发出可充电水泥基电池，可将建筑物整体变成电大学研究团队开发出利用3D打印机制造池；日的全固态制造全程只需2小时。17二、产业实践及技术创新PART二、产业实践与技术创新国家电投(一)国家电投集团储能产业发展集团特点SPIC国家电投光伏发电装机规模位居世界第一，新能源发电装机规模位居世界第一，可再生能源发电装机规模位居世界第一截至目前，清洁能源装机占比已突破65%亿千瓦533095611.465.8%电力装机光伏装机新能源装亿千瓦清洁能源占比机人清洁能源装机二、产业实践与技术创新国家电投SPIC(一)国家电投集团储能产业发展产业布局●国家电投2016年开始布局储能产业，业务涉及技术研发和技术应用。已建/在建储能项目超100项，储能总规模超3063MW/6500MWh,涵盖大型清洁能源基地配储能、储能联合火电机组调频、深度调峰、清暖洁、供用户侧电储能储热(冷)等众多领域。大型清洁能源基地配置储能率先开展技术验证与示范：在青海、内蒙古、新疆、河北、清洁供暖配置储能(热)湖南、山西、安徽、山东、河南、辽宁投运/在建风电、光伏配套储能项目。无电地区清洁供暖试点项目：青海三江源地区、西藏河谷地区；内蒙古扎鲁特旗，山西灵丘和繁峙县实现清洁供暖。储能联合火电机组参与AGC调频在辅助服务市场布局火储调频项目：广东珠海横琴热电、江西新昌电厂储能项目。储能深度参与调峰利用储热提升火电机组灵活性：内蒙古霍林河坑口电厂、通辽二发。侧户电用储能、储热(冷)探索储能在多种场景下集成优化解决方案：山西芮城光储直柔一体化直流微网项目、北京北科产业园综合智慧能源项目。⊙SPIC2020.AllRightsReserved.20二、产业实践与技术创新国家电投SPIC(一)国家电投集团储能产业发展产业电化学储能分布情况(按技术方向)布局2.8GWh已投运储热类储能规模1.3wi2.3GWh主要应用于火电厂已投运电化学储能规模其他液流电池1%1%磷酸铁锂89%电化学储能分布情况(按部署位电源置侧)671MW/940MWh铅炭9%电网637MW/1254MWh侧用户侧2oMw/184Mwh国家电投储能产业月报(2023年1月):饼状图中，百分比按容量(MWh)统计，液流电池包括全钒、锌溴、铁铬，其他方向包括三元锂、钛酸锂、超级电容等。⊙SPIC2020.AllRightsReserved.21二、产业实践与技术创新国家电投SPIC(二)国家电投集团储能场站运行模式发电侧口发电侧运行模式1:光储打捆响应电站AGC调度，保持光储融合出力满足AGC调度要求；典型电站：共和永源储能口发电侧运行模式2:尖峰放电控制模式，用电高峰期时，将储能电站存储的电量全部释放，满足尖峰负荷期用电需求；典型电站：黄河公司红旗一电站监控V能量答理系光伏发电系统储能系统充电站统PCC光储打功率/pu捆并网点电网一电力线路--·通信线路Coriu∠U∠1.All办公楼超住宅小区美丽乡村hignsheservea市t/h二、产业实践与技术创新国家电投SPIC(二)国家电投集团储能场站运营模式电网侧口电网侧运行模式：共享储能、独立储能，储能电站直接由电网控制，依据电网下达指令进行储能电站充放电口典型电站：海阳共享储能、寿光兴鸿储能电站、寿光恒远储能电站主功率回路电网调度中心监控地讯网控制通讯网调度数据网公共电网微网控制AGC/AVCEMF交找S网络交换机风力发电PCS光伏发电电池BMSCSPIC2021.AllRightsReserved23二、产业实践与技术创新国家电投SPIC(二)国家电投集团储能场站运行模式用户侧口用户侧需求跟踪模式：用于用户侧发电需求，分布在工业园区和商业建筑等场所，利用峰谷价差获取利润；典型电站：浙江虚拟增容储能电站口离网自发自用模式：应用于偏远山区、海岛等，形成独立电力系统；典型电站：延安甘泉工业园综合智慧能源储能电站山网数丽汇流箱电网②厂区用电莎光伏组件光伏发电系统监控太潮能谷电站体王常光伏逆变器日-11-8环网柜变压群光判充4器解金流器光列储数充巾器轴制支热器—交遭搜直流南质：级昼uc00~0……通课里南：电同ks线电力调度原续光状范变器健统电增re离网自发自用用户侧需求跟踪白电程■风机控制器动at储联进交器CSPIC2021.AllRightsReserved应位工作景峰参缴设建开始界面4泊机光状组件础能电池风机本地负能二、产业实践与技术创新国家电投SPIC(三)储能技术实证与示实证基范地●共和基地：2016年6月并网●大庆基地：分散储能9.2MWh集中储能7.5MWh2021年12月并口对比储能产品在实际户外工况条件下运行时，产5个厂家4种类型储能电网品的性能是否可满足要求池16.6MWh北解决弃光限电(磷酸铁锂、三元锂、锌东整66°0746.856个厂家7种类型储能电池(磷储能电池系统效率能量搬移削峰填谷溴液流、全钒液流)10022'5.75以能量型储能电池为主共和县酸储能系统系统效率以产品实证为主铁锂、三元锂、钛酸锂、全钒液储能系统各级损耗平滑功率输出降低新能源功率流，超级电容、混合电容、飞轮厂用电率波动范围储能)电芯电压一致性提高跟踪计划精度提高发电有功功率以能量型、功率型储能电池为主电芯温度一致性预测准确率以产品、系统实证为主循环次数调峰调频提高电网友好性衰减率电力辅助功能口平台定位为推动光伏、储能行业…发展为目标的开放的公共服务平台，为国家制定产业政策和技术标准提供科学依据；SPR2o2AHkgnskeservea口开展实证数据分析，容量问题、控制响应、一致性问题等，为配置优化设计、运维等提二、产业实践与技术创新国家电投SPIC(四)新型储能技术创新总体布已有技术正在开发未来布局多元化技术开发局开发飞轮(新型飞轮)、锂离子电池长时储能技术(含新全面布局。涵盖政策领领域重点布局的所型)应用、铅酸(炭)电池应用；布局预研有技术路线，包括压缩空气、铁铬液流电钠离子电池、固态电池技术等。池、储热(冷);创新性布局卡诺电池以及液态压缩空气稀有气体产出技术。电池安全、监测主要智慧调控及产业应用技术领域全面开展电池安全检测监测技术与平台布局综合智慧零碳电厂、户用储能、独立储建设。涵盖电池本质安全控制、电化学U能、共享储能(V2G)、源网荷储一体化、储能系统安全预警、储能电站整体安全光伏一体化、储能电站规划及配置等技术。性设计。研究退役电池健康评估、分选、息修复等梯次利用相关技术。26CSPIC2021.AllRightsReserved二、产业实践与技术创新国家电投(四)新型储能技术创新压缩空气储能SPIC(CAES)1盐穴压缩空气储能技术Ⅱ>与清华大学合作，在湖南衡阳建设我国最先进的非补燃盐穴压缩空气储能项目。Ⅱ>实现装机规模最大(100MW/400-600MWh)、Ⅱ系统效率最高(65%),核心装备制造100%国产化。Ⅱ>项目拟于今年开工，2024年建成投运。Ⅱ2711ⅡⅡIL比ⅡⅡ1>所属上海成套院自主研发掌握了大规模长时压缩1空ⅡⅡ气储能关键技术，具备10-150MW储能系统集成Ⅱ和工程转化实施能力。同步开展液态空气储能研ⅡⅡ究，推进首台套落地。1Ⅱ1>示范工程：甘肃定西网侧共享储能，打造国内首座ⅡⅡ压缩空气(10MW/110MWh)和锂电Ⅱ池(40MW/90MWh)组合式储能电站，拟于ⅡⅡ2024年投运。二、产业实践与技术创新国家电投SPIC(四)新型储能技术创新CASE技术储能高温低温储热罐发电储热罐2(2广换热题3(3)M压缩机透平O1(1)数4(4')SV高温发低温储冷罐电储冷罐储能CompressorAntifreezingSaltExpander●采用热力学闭式循环，气体在系统内循环。仅储存(CASE)热能和冷能，不储存空气，无需高压储气装置或盐⊙SPIC2020.AllRightsReserved.穴；●低压系统运行，安全稳定。●功率范围宽，可低功率运行，且运行效率稳定。●高品质冷热电，储热达540℃,蓄冷达-30℃。●储能时长拓展灵活，实现24-100h储能，可显著降低工程化成本。28二、产业实践与技术创新国家电投SPIC(四)新型储能技术创新技术CASE11应用场景：Ⅱ口电源侧和用户侧的大功率长时储能。功率100MW;充放电时长可达24小时。Ⅱ关键技术：Ⅱ口电网深度调峰。用于电网调峰、加载以及启动和缓解输电阻塞、延缓输电网以及配电口系统工艺及调控策略；ⅡⅡ网的升级。ⅡⅡ口转动惯量支撑。具有功率和电压均可调节的同步发电系统，且响应迅速，可以增加电口关键设备研制；ⅡⅡ力系统的旋转备用和无功支撑能力，提高系统电能品质和安全稳定水平。口系统仿真技术开发。ⅡⅡ口冷热电三联供。系统产生110℃余热，可用于居民供暖供冷；储能过程可以将电能Ⅱ转变为550℃的高温热能和-40℃的低温冷能，满足不同用户需求。体能程tnar<mmH<u种驾A家老述程eSPIC2021.AllaRigl热力系统计算压缩机膨胀机动态仿真29二、产业实践与技术创新国家电投(四)新型储能技术创新CASE技术SPIC>规划厂址：陆良智慧供热厂区姓大配题心情物(1)项目厂址规划满足新增CASE项目需求。厂区内有60m×80m的预留用地，可用于CASE项目建设。30(2)项目用电用水规划满足新增CASE系统需求。(3)项目厂址周边有供热供冷需求，特别能体现CASE系统应用优势，为工程化项目提供全体系应用示范。厂区外有热蒸汽用户和冷链物流用户。陆良项目为智慧供暖项目，耦合CASE,提升整个系统的运行灵活性、经济性，具有良好示范效应。打造云南省科技厅标杆科技项目。>研发进展已完成基于该建设场地的初步设计和可行性研究、核心设备总体设计，具备了兆瓦级中试系统详细设计和施工建设的条件。SPIC2020.AllRightsReserved.二、产业实践与技术创新国家电投(四)新型储能技术创新铁-铬液流电池SPIC技术高安全长寿期发电负载电解液及正负极材料毒性循环次数>20000次和腐蚀性弱，且可再生，寿期长2+安全稳定长时储能放电充电正极质子电解液成本电解质溶液交换膜储能时长可达数Fe适应性强小时至数天电极负极充电/放电工作温区在易于规模化双极板电解质溶液【-40℃~70℃定制化设计，易于扩容循环输送泵31CSPIC2021.AllRightsReserved→二、产业实践与技术创新国家电投SPIC(四)新型储能技术创新铁-铬液流电池储能系列产品技术10kW/60kWh美电选√离子互串，电池正极、储能模块负极电解液交叉污染技45~90kW/360kWh术Fe”?√析氢瓶储能模块√离子交换膜价格高颈Fe变预得³√Cr离子活性差1MW/4~8MWh√电流密度低储能模块φ解R成电服通真根喉度权西电南确环输送架铁-铬液流电池技术电堆关键技术电解液关键技术储能系统集成技术专有设计技术关键材料√配方优化模块化设计技术电解液再平衡系统√结构设计√电极材料√电解液稳定技√双极板材料术√流道设计√离子交换膜√高效催化剂技CSPIC2021.AllRights材料术Reserveu二、产业实践与技术创新国家电投(四)新型储能技术创新铁-铬液流电池技SPIC术模块化设计与组装二代技术研发与测试>以6小时系统为例，模块化储能产品建设周期由174>现阶段电流密度达到140mA/cm²,未来将达到210天mA/cm²、降低至75天，用时降低57%>电3堆50功m率A/密cm度²提高100%,整个系统占地面积大幅度缩小CSPIC2021.AllRightsReserved33二、产业实践与技术创新国家电投(四)新型储能技术创新铁-铬液流电池SPIC技术张家口-百千瓦级铁-铬液流电池储能系1MW/6MWh铁-铬液流电池储能系统统霍林河循环经济“源网荷储用”储能项目配置铁-铬液流系统功率250kW储能容量1.5MWh电单堆功率30kW电池堆数量8个AC/AC系统转化效率≥70%池储能系统，对于铁-铬液流电池兆瓦级示范以及大规模系统充放电切换时间≤200ms应用34二、产业实践与技术创新国家电投(四)新型储能技术创新新型飞轮储能技SPIC术传统飞轮，电流交流转直流后再传统飞轮AC/DCDCIAC费转交流；被电子电力系统解耦，无直接的机械惯量。新型飞轮惯量传导机构改进后的飞轮系统，通过变速恒频装置使输出转速固定到3000rpm,为电网提供转动惯量及调频等支撑九动切发电调度新型飞轮储能系统率分配-主次调频1传统飞轮储能系统：√储能设备于次调频二次调频75min√一次调频●新型飞轮储能系统：惯量响应15min√功率扰动自分配√AGC调频√转动惯量支撑LoInadir30s√无功补偿/调相图1典型频率响应时间轴二、产业实践与技术创新国家电投SPIC(四)新型储能技术创新新型飞轮储能技术关键技术：1应用场景：Ⅱ口系统工艺及控制策略；口惯量传导机构研制；ⅡⅡ电网侧：1.提升高比例新能源机组电网稳定性；利用新型飞轮储能系统的转动口系统仿真技术开发。Ⅱ惯I1量、短路容量和电压支撑等优良属性来提高新能源并网和输送的可靠性12.特高压直流输运。发挥系统动态无功储备的作用，提供次暂态、暂态、稳态ⅡⅡ全过程电压支撑。Ⅱ发电侧：新能源场站惯量响应、一次调频；混合储能辅助火电机组调频；Ⅱ径向轴承Ⅱ用户侧：微电网实时动态调节，提升电能质量。电机轴向轴承机电一体化外亮能量输出电力电子电动发电机电力电子能量镇出转换装置飞轮转换装置(电(电能)能)径向轴承电能岭入发动控制及发电品质电能增出a观列角接触球特承b心深油承调节CSPIC2021.All额定工况下温度(环温55℃)分布36二、产业实践与技术创新国家电投SPIC(四)新型储能技术创新新型飞轮储能技术口单一飞轮调频容量受限，为满足大规模调频需求，开发飞轮阵列协调控制策略、飞轮阵列并机技术以及飞轮阵飞轮阵列及程能35/10kV列能量管理系统。阵列飞轮系统可灵微电网活满足不同容量系统调频需求。并实现技术应用示范。变压器光伏发电单元口2023年规划在新疆及云南等地开展能量管理系新统型飞轮阵列技术应用示范。esPIC-721AllRihtsReseve(风力发电单元37二、产业实践与技术创新国家电投SPIC(五)储热技术开发与应用a民xmPC热力消费占全社会能源消费的70%以上，是整个能源行业的主力布水器设计分析K5信军。因此储热技术，一直是储能所重要的技术产业方向。斜温层控制技术04-熔盐针对社会用热需求，开展-季节性储热技术xs8高温熔盐系统设计技术k(:30℃到1000℃全温域储热技术开发，目前成熟产品已经覆盖-30℃到容盐储热600℃储热温域，基本满足社会各一体化储热换热储热固体强化换热技术层面用热需求。堆积床技术关键技术评价热化学针对双碳目标下重点领域，包相变材料粒子金属储热括清洁供暖、火电灵活性改造、余储热储热热利用、工业供汽、综合能源服务强化换热技术金属腐蚀研究反应机理研究等开展专项技术路线开发。纳米、陶瓷粒子关键设备研究反应器设计技术布局低成本、高密度储热技术：热性能研究一体化堆积床及一体化熔盐储热技CSPIC2021.AllRightsReserved术。规划长时低成本超高温化学、粒子以及金属储热技术等。38二、产业实践与技术创新国家电投(五)储热技术开发与应用SPIC①水储热③相变储热口自主化布水器装置技术国际先进。口低温域集成化供暖装置。适用于小型化独立供口广泛应用于各类供暖、低温供热场景。热。完成技术孵化，成立合资公司运营口已应用于霍林河、宝之谷等7个项目。口已应用于小岗村等多个项目。②固体储热&熔盐储热④余热利用技术口熔盐双罐、固体储热产品具备成熟设计经验；口成熟的热泵、ORC、喷淋取热余热利用技口高温供热、供蒸汽场合。术口已应用于沈阳24所学校等多个供热供暖项目路线。与合资公司(电投汇智)联合推广。S二、产业实践与技术创国家电投新SPIC(六)户用储国内外现状户用储能是指用于家庭用户的储能系统，是分布式能源系统的必要辅助。随着我国新型电力系统建设对灵活性需求持续提升，户用储能有望成为重要的解决途径之一。国外口全球户用储能主要集中在高电价国家或地区。2021年欧洲户储达2045MWh,同比增长73%,2015-2021年，年均复合增速达63%。口欧洲、美国引领发展，户用储能赛道迎来高速增长。2021年德国户储装机规模达1479MWh,占欧洲户储比例为72%,之后依次是意大利(191MWh)、英国(81MWh)、西班牙(48MWh)、法国(35MWh),美国户用储能新增343MW/960MWh。预计，2025年全球户用储能装机将达到50GW/122.2GWh。国内口国内户用储能发展缓慢。户用储能产业仍处于起步阶段。口发展面临主要问题：电价低廉、家庭分时电价机制不完善、人均用电量低、标准认证体系未建立、安全监管机制不健全、商业模式单一，导致配置户用储能积极性不高。口国内发展机遇：国内户用储能产品技术成熟，出货量全球领先，产业基础较好；国内户用储能市场潜力SPIC巨大。2020AlLRjghtsReserved,二、产业实践与技术创国家电投新SPIC(六)户用储能核心户用光储系统拓扑图技术口户用储能系统通常与户用光伏系统组合安装，为家庭用户提供电能。户储单机装机规模较小，主要采用电化学储能路线。目前磷酸铁锂电池因高安全性、长循环寿命等特点，符合储能电池的设计需求，是储能电池的主流发展路线。口户用光储系统在结构上一般分为分体形式和一体机形式，区别在于储能电池和光储逆变器是否集成为一个产品。户用光储系统采用模块化设计，可实现光伏、电池和负载的灵活配置。通过智能算法将光伏能源分配到储能电池、负载供电或上送并网，满足用户多场景应用。口光储逆变器是户用光储系统的核心部件，将光伏控制器和双向变流器整合在一起，实现“光+储能”的一体化解决方案。典型的系统一般是5kW(组件+逆变器)配套10kWh(储能电池)或者10kW(组件+逆变器)+10kWh(储能电池)⊙SPIC2020.AllRightsReserved.41二、产业实践与技术创新国家电投(六)户用储能技术集成开发SPIC定制化智能终端户用储能产品库及解决方案户用储能商业模式>实现户用储能即插即用>实证运行评估，建立运行数据库>明确应用场景及边界条件>实现户用储能与天枢一号融和选型手册>研究分析政策突破合>形成针对不同应用场景的户用储能系统解决方案324固态电池集成测试、检测及监测平台>BMS、PCS、智能采集终端>评估户用储能产品性能、定制设备>控制方案、安全并网规划>标准布局、检测服务>低成本、高安全的户用储能系统集成方1案5>户用储能安全预警模块开发CSPIC2021.AllRightsReserved42二、产业实践与技术创新国家电投SPIC(六)户用储能管控平台口接入管控：针对各类型/多种厂家的户储产品，解决通讯协议不统一问题，实现多产品接入平台。口聚合调度：优化协调控制策略，消除单一设备短板效应，提升整体效率。运行调控精准，智慧管控精细。口安全预警与寿命预测：精确监控户用储能电池状态，搭载电池健康监测模型，实现户储产品全寿期监测。CSPICUey……二、产业实践与技术创新国家电投(六)户用储能实验室与示范SPIC中央研究院综合智慧零碳电厂样板间项目，目前户用储能综合实证实验室34.3kW/51.3kWh户用储能设备，定制化部署30kW/60kWh直流户用储能设备，共计64.3kW/111.3kWh。湖州综合智慧零碳电厂户用储能项目，32户铅炭电池户储系统(96kW1368.64kWh),10户磷酸铁锂电池户储系统(50kW/89.54kWh),共计146kW/458.18kWh44CSPIC2021.AllRightsReserved二、产业实践与技术创国家电投新SPIC(七)电池安全检测与监测平台·箱盖,箱体内AIR45电池检测平台(硬件)电芯侧板·电芯>建立检测实验室，建立以电池检测平台。·隔热材料导热垫,液冷板>为储能电站提供电池第三方抽检，保证供货电池质量。>制定有关标准，保证产品认定有效性。电池监测平台(软件)监测多维度电池运行数据，为电池故障预警提供精确、实时的数据支撑。>基于监测的电池运行大数据，建立寿命预测模型、热失控模型、SOH健康模型等，提升化学储能电站运维技术。>核心分析算法开发，包括利用模拟软件对电池包PACK建模前处理，建立热流场仿真分析模型，最终实现针对在不同等工况下PACK内部电池温度变化情况的仿二、产业实践与技术创国家电投新SPIC(八)多元储能配置规划与控制策略设计口提供储能电站的规划设计、技术方案编制、经济性评估容量及技术路线优化、运行分析等服务。>储能用于针对多种储能技术对电源侧大型新能源基地、电网侧电安全稳定送电以及用户侧灵活多能联供需求的支撑，通过建立不同技术路线储能系统模型及新能源系统模网侧收益评型，可为业主定制经济性最优的储能系统优化配置方案及运行策略，为实现新型电力系统稳定发展，支撑估电源侧及用户侧快速响应以及安全需求打造整体解决方案。>储能用于发电侧口政策分析及数据收集及模型库口收益模式及储能运行策略容量配置及收益口用户侧配置及收益模块评估口热电联合系统CSPIC2021.AllRightsReserved46创新实践反馈与思考四、创新实践反馈与思考国家电投(一)运行及实证实践反馈用好储能SPIC技术层面设备口方储能面系统各部分兼容性差；口系统接入缺乏统一标准；口通讯实时性差，数据运行分析困难；口储能单元电池一致性差；口运行数据积累与故障模型库不全；口辅助系统故障率高；口安全预警机制不健全；口储能系统EMS和BMS数据采集通讯中断。运行控制运营维护方面方面口控制策略灵活性不足；口运维人员资质欠缺；口储能调用无保障；口运维规范章程不完善；口复合控制策略缺失；口厂家技术支撑不到位。口新能源配储能协调控制难度大。48CSPIC2021.AllRightsReserved四、创新实践反馈与思考国家电投SPIC(一)运行及实证实践反馈用好储能口提高设备及系统兼容性与状态管控能力优化储能系统各部分兼容性，采取安全设计标准，督促解决电站安全隐患，协调电站并网调用；建立健全储能接入与通讯标准，促使储能电站各类数据应采尽采、应送尽送，推动储能电站数字化、智能化发展。口优化运行控制策略积累运行数据、开发算法和模型库，为制定运行控制侧率提供依据；根据各储能电站服务对象的实际需求和当地政策，明确各储能电站控制方式的边界条件，科学合理地开发服务风光、火电、共享储能、用户侧的控制策略，实现储能电站在不同时间段能及时满足调峰调频、辅助服务等需求，提高储能电站的利用率。口提升运营维护水平构建专业的培训体系，开展储能电站运营维护人才队伍；建立统一储能电站运维规范章程，健全极端情况问题解决方案，为储能电站安全运行保驾护航；开展储能电站管控与高效运维模式研究。CSPIC2021.AllRightsReserved49四、创新实践反馈与思考国家电投SPIC(二)政策支持与商业模式探索用足储能口当前现实：储能配置按地方政府要求。实际利用率低，要开展原因分析。口运行方面：根据各储能电站服务对象的实际需求和当地政策，明确各储能电站控制方式的边界条件，科学合理地开发服务风光、火电、共享储能、用户侧的控制策略，实现储能电站在不同时间段能及时满足调峰调频、辅助服务等需求，提高储能电站的利用率。口政策方面：政府主管部门应针对新型储能产业的客观发展阶段，对两部制电价，储能的购电价格、放电价格、输配电价格以及结算方式等方面制定明确的交易电价政策，补偿储能所产生的经济效益和环境效益。现阶段以激励新型储能技术及产业发展为主，为未来新型储能发展做好发展政策储备。口商业模式及收益多方共享●电源侧、电网侧、用户侧价格机制、电力市场协同方式●电力市场交易背景下储能辅助服务补偿机制●共享储能规划与盈利机制●户用储能自用与聚合收益商业模式构建CSPIC2021.AllRightsReserved50四、创新实践反馈与思考国家电投SPIC(三)储能技术及产业发展发展节奏成本最优的长时储能技术装机量爆发期新能源v.S灵活性资源->储能发展新型长时储能技术产业化新型长时储能技术降本的决战期发展的战略窗口期风光发电量30%左右——对应中国约2030年风光发电占比不断提升风光发电量20%左右1、存量机组无改进空间且逐步淘汰；——对应中国约2、抽水蓄能受限于资源约束无法继续2025年1、存量机组改进空间殆尽(主力1)上量；2、大量抽水蓄能逐渐投入运营(主力2)3、对于新型储能的储能时长提出了3、只能依靠新型长时储能技术(主更高力)风光发电量10%左右——中国2021年1、原有存量机组灵活性应改尽改(主的要求力):2、经济性最优、建设周期长的储能项目(抽水蓄能)尽快规划：3、仍然存在的灵活性缺口迅速补上新型储能项目51CSPIC2021.All四、创新实践反馈与思国家电投考SPIC(三)储能技术及产业发展发展1-2h:用锂电，钠电的应1-2h:用锂电，钠电的应节奏用比例视锂价而定；用比例视锂价而定；锂电储能降本最快，1-2h(主流):用锂电，钠4h以上(占比提升):4h以上(占比进一步提电的应用比例视锂价而定；视压缩空气与液流电池的升):压缩空气与液流电池看最快大规模应用4h以上(占比不会很高):降本情况而定，氢储能降本，视也开始作为选项4h的储能也会选择氢能的占比将会提升锂电压缩空气与液流电池的降本情况而定2020202520302035风光发电量占比提升；风光发电量占比进一步提升各类新型储能技术快速降本氢能的应用场景进一步打开；对于日度以上的储能也有了一定的需求CSPIC2021.AllRightsReserved52四、创新实践反馈与思考国家电投SPIC(三)储能技术及产业发展技术、标准与项目管理规范口技术发展：参考现代能源体系、可再生能源发展、能源领域科技创新、新型储能发展等各类规划指导文件口建立健全储能技术标准体系进一步建立健全国家强制性储能技术标准体系，加强对电池材料、电池制造及试验、储能电站建设、并网检测、运行维护、储能电站安全等方面的质量技术安全管理。·完善全产业链标准体系。建立涵盖新型储能基础通用、规划设计、设备试验、施工验收、并网运行、检测监测、运行维护、安全应急等专业领域，各环节相互支撑、协同发展的标准体系。·加快制定安全相关标准。针对不同技术路线的新型储能设施，研究制定覆盖电气安全、组件安全、电磁兼容、功能安全、网络安全、能量管理、运输安全、安装安全、运行安全、退役管理等全方位安全标准。·创新多元化应用技术标准。聚焦新能源配套储能，加快开展储能系统技术要求及并网性能要求等标准制修订，规范新增风电、光伏配置储能要求。口加快建立新型储能项目管理机制，规范行业管理，强化安全风险防范·强化安全风险防范。推动健全新型储能安全生产法律法规和标准规范，加强项目准入、生产与质量控制、设计咨询、施工验收、并网调度、运行维护、退役管理、应急管理与事故处置等环节安全管控和监督，筑牢安全底线。·规范项目建设和运行管理。完善新型储能项目建设单位资质资格、设备检测认证机制，提升质量管理水平。研究与新能源、微电网、综合智慧能源、能源互联网项目配套建设的新型储能项目管理机制。CSPIC2021.AllRightsReserved53四、创新实践反馈与思考国家电投(四)新型储能发展思考小SPIC结用好口充分利用运行实践和实证验证储能口提升储能电站设计运营水平用足口业主挖掘储能效用与价值，电网支持储能口研究制定政策进行有效支持口商业模式构建与实现多方收益共享合理口把握新能源、灵活性资源的发展趋势布局口适应储能需求增长，合理布局各种技术发展口加强技术研发攻关与示范验证支撑口技术标准体系建设口新型储能项目管理体系化规范化CSPIC2021.AllRightsReserved54风光无限国家电投SUSTAINABLEPOWERFORANINVALUABLECAUSE感谢聆听，恳请批评指正◎SPIC2022.AllRightsReserved.绿色创新融合，真信真干真成