儲能技術及商業(yè)推廣模式(網(wǎng)絡)

儲能技術及商業(yè)推廣模式XX單位LOGO2021年XX月儲能商業(yè)模式07.成本及應用情況06.儲能技術發(fā)展方向05.儲能技術適用場景04.電化學儲能技術03.儲能技術分類02.儲能技術01.目錄CONTENTS一、儲能技術分類儲能技術電化學儲能電氣儲能化學儲能機械儲能熱儲能一、儲能技術分類化學儲能氨替代燃料氫氣甲醇合成燃料合成天然氣電氣儲能超級電容器超導磁儲能機械儲能壓縮空氣抽水蓄能飛輪空氣儲能電化學儲能經(jīng)典電池液流電池混合超級電容器熱儲能潛熱儲存顯熱儲存熱化學儲存一、儲能技術分類氨替代燃料合成燃料氫氣甲醇合成天然氣化學儲能化學儲能是指將電能轉(zhuǎn)化為氫或合成天然氣等作為能量的載體進行儲存，可用于電力、交通、化工業(yè)等領域，但缺點是系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換效率低，總制氫系統(tǒng)效率僅有30%～60%。德國、美國、日本等是此項儲能技術的積極推動者。一、儲能技術分類電氣儲能超級電容器超導磁儲能電氣儲能包括超級電容器儲能和超導磁儲能，超級電容器儲能原理與電容器相同，主要采用高比表面積活性炭作為電極材料，通過炭極與電解液的固液相界面上的電荷分離而產(chǎn)生雙層電容，能量轉(zhuǎn)換效率大于80%，且充放電效率高、循環(huán)壽命長、對環(huán)境友好、安全系數(shù)高，但能量密度遠低于鋰離子電池等，需依托如石墨烯等先進新材料以改善。超導磁儲能是指利用超導線圈通過變流器將電網(wǎng)能量以電磁能的形式直接存儲起來，需要時再通過變流器將電磁能返回電網(wǎng)或其他負載的一種電力設施，主要解決了電網(wǎng)暫停穩(wěn)定性問題，適用于輸配電穩(wěn)定、頻率調(diào)節(jié)、震蕩抑制等；由于內(nèi)阻幾乎為零，超導磁儲能能量轉(zhuǎn)換效率高達95%以上，但能量密度受磁場約束，且價格昂貴，商業(yè)化應用任重道遠；目前國內(nèi)外超導磁儲能研發(fā)差距并不明顯。一、儲能技術分類電化學儲能技術主要包括鉛酸、鋰離子等傳統(tǒng)電池及液流電池等。030201經(jīng)典電池液流電池混合超級電容一、儲能技術分類壓縮空氣抽水蓄能飛輪液化空氣儲能機械儲能機械儲能主要包括抽水蓄能、壓縮空氣儲能以及飛輪儲能等。抽水蓄能是通過水輪發(fā)電機將水力勢能與電能循環(huán)轉(zhuǎn)換并以此蓄能的儲能方式，屬于大規(guī)模、集中式能量儲存，是目前最成熟、最經(jīng)濟、運行壽命最長、在電力系統(tǒng)中應用最為廣泛的大容量儲能技術；我國抽水蓄能裝機規(guī)模居世界第一。壓縮空氣儲能是利用電動機帶動空氣壓縮機，將電能轉(zhuǎn)化為氣壓勢能，再將壓縮空氣經(jīng)換熱器與油或天然氣混合燃燒，導入燃氣輪機做功發(fā)電，完成空氣氣壓勢能到電能轉(zhuǎn)換的儲能形式；主要用于峰谷電能回收調(diào)節(jié)、平衡負荷、分布式儲能和發(fā)電系統(tǒng)備用等；我國在新型壓縮空氣儲能技術研究方面與國際同步，部分技術甚至領先世界。飛輪儲能則是利用電機作電動機和發(fā)電機運行，將轉(zhuǎn)動慣量大、轉(zhuǎn)速高的飛輪動能與電能進行相互轉(zhuǎn)化，以此來吸收或釋放能量，能量轉(zhuǎn)化效率可高達85%～95%，且?guī)缀醪恍枰S護，但自放電率較高，且儲能密度低；適合電網(wǎng)調(diào)頻、電網(wǎng)安全穩(wěn)定控制、電能質(zhì)量治理以及不間斷電源等方面應用。一、儲能技術分類潛熱儲能顯熱儲能熱化學儲存熱儲能技術目前能夠?qū)崿F(xiàn)規(guī)模化應用的主要為顯熱儲熱，是利用材料所固有的熱容進行熱能存儲的技術，通過加熱儲熱材料升高溫度、增加材料內(nèi)能的方式實現(xiàn)熱能存儲。一般材料的比熱容越大顯熱儲熱能力越大，目前大規(guī)模顯熱儲熱應用最廣的是太陽能光熱發(fā)電中的熔鹽蓄熱系統(tǒng)，如中控德令哈熔融鹽太陽能熱電站。二、電化學儲能技術電化學儲能技術主要是利用化學元素作為存儲介質(zhì)，通過元素間的化學反應實現(xiàn)充放電過程的一類儲能技術，具有配置靈活方便、響應速度快能量轉(zhuǎn)換不受卡諾循環(huán)限制、適合規(guī)模化應用和批量化生產(chǎn)等優(yōu)點，但同時存在循環(huán)壽命有限、成本高、安全性有待提高等缺點。目前，在電力系統(tǒng)中應用較為廣泛的電化學儲能技術主要包括鋰離子電池、鉛酸電池和液流電池。二、電化學儲能技術鋰離子電池是以鋰離子為活性離子，充放電時鋰離子經(jīng)過電解液在正負極之間脫嵌，將電能儲存在嵌入（或插入）鋰的化合物電極中的儲能技術。電池充電時，鋰原子失去電子變成鋰離子，穿過電解質(zhì)向負極遷移，在負極與外部電子結(jié)合并存儲于負極，使得負極處于富鋰態(tài)，正極處于貧鋰態(tài)；放電時則為逆過程。因此鋰離子電池實質(zhì)為一種鋰離子濃差電池，依靠鋰離子在正負極之間的轉(zhuǎn)移來完成充放電工作。二、電化學儲能技術目前主流應用的鋰離子蓄電池根據(jù)正負極材料的不同可主要分為鎳鈷錳酸鋰等三元鋰電池、磷酸鐵鋰電池、鈦酸鋰電池等?？傮w來講，鎳鈷錳酸鋰能量密度高、轉(zhuǎn)換率高、成本也相對便宜，但安全性不高、容易發(fā)生熱失控，且電池性能較差；磷酸鋰電池安全穩(wěn)定性相對較好，循環(huán)壽命長，成本也相對便宜，但能量密度與轉(zhuǎn)換效率略低；鈦酸鋰電池是目前最安全的鋰離子電池之一，循環(huán)壽命長，電池性能優(yōu)秀，但能量密度低，且成本極高。二、電化學儲能技術鉛酸電池是利用鉛在不同價態(tài)之間的固相反應實現(xiàn)充放電的一種蓄電池，主要有富液式鉛酸蓄電池、閥控式鉛酸蓄電池、鉛碳電池等三種類型。其中，閥控式（或密封式、免維護式）鉛酸蓄電池是富液式（或排氣式、開口式）鉛酸蓄電池的技術革新，可防止電解液損失等，無需維護，但兩者的壽命均非常短；而鉛酸電池是前兩者的再次技術革新，通過在負極板中添加具有“超級電容”特性的碳材料，使電池循環(huán)壽命大幅提升，達到傳統(tǒng)鉛酸電池的4～5倍，是目前最為先進的鉛酸電池。二、電化學儲能技術液流電池又稱氧化還原液流電池，其活性物質(zhì)均溶解于電解質(zhì)溶液中，分別存于正、負極儲罐內(nèi)，與電池堆分離，并利用泵驅(qū)動，將含活性物質(zhì)的正、負電解質(zhì)溶液推送至電池堆中發(fā)生可逆電化學反應。目前已實現(xiàn)大規(guī)模應用的液流電池主要包括全釩液流電池和鋅溴液流電池等。其中，全釩液流電池擁有循環(huán)壽命長、能量轉(zhuǎn)換效率高等優(yōu)點，但能量和功率密度相對較低，且成本較高；鋅溴液流電池則具有較高的能量密度以及深度放電能力等優(yōu)點，但自放電率高、能效低，且循環(huán)壽命較短等。三、儲能技術適用場景儲能可應用在電力系統(tǒng)發(fā)、輸、配、用等各個環(huán)節(jié)，其參數(shù)指標決定了各類儲能技術在不同應用場景下的適用度。儲能技術的關鍵參數(shù)指標包括能量轉(zhuǎn)換效率、響應時間、循環(huán)壽命、系統(tǒng)功率、能量成本、對環(huán)境的影響等。根據(jù)不同應用場景的特定需求，各類儲能技術有其不同的適用場景。例如，削峰填谷適合選用存儲量大、持續(xù)放電時間長的儲能技術，如抽水蓄能等；頻率調(diào)節(jié)適合選用響應速度快的儲能技術，如電化學儲能等。四、儲能技術發(fā)展方向

根據(jù)不同儲能技術分類，總體上看，物理儲能重點布局10MW/100MWh和100MW/800MWh超臨界壓縮空氣儲能技術、10MW/1000MJ高性能的飛輪儲能陣列技術、1～10MW/10～50MJ級中大功率高溫超導磁儲能系統(tǒng)；同時，積極布局新型混合儲能系統(tǒng)的探索?；瘜W儲能重點布局高性能的鉛炭電池技術、低成本、長壽命、高安全的鋰電池技術、大容量的鈉硫電池技術、大容量的超級電容器儲能技術、以及大規(guī)模全釩液流電池儲能技術；與此同時，積極探索新概念電化學儲能技術，如液態(tài)金屬電池、鎂基電池等。氫能及燃料電池重點布局大規(guī)模可再生能源電解水制氫技術，甲醇、天然氣、液態(tài)烴類重整制氫及氫氣純化技術，化學儲氫中的加氫及脫氫催化技術，移動式儲氫新材料技術，以及質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）技術、固體氧化物（SOFC）燃料電池技術。儲熱技術重點布局高溫（≥500°C）儲熱技術、10～100MWh級面向分布式供能的儲熱系統(tǒng)技術；積極探索新型的大容量熱化學儲熱技術。四、儲能技術發(fā)展方向物理儲能、化學儲能、氫能及燃料電池儲能、熱儲能技術的發(fā)展路線分別見圖物理儲能技術發(fā)展路線物理儲能技術2016202020302050掌握具有自主知識產(chǎn)權(quán)的壓縮空氣、飛輪及高溫超導儲能技術，達到國際先進水平，建立完善的物理儲電技術標準。預期效果10MW/100MWh和100MW/800MWh超臨界壓縮空氣儲能技術10MW/1000MJ飛輪儲能陣列機組技術高溫超導儲能技術基于超導磁的新型混合儲能系統(tǒng)集中攻關試驗示范推廣應用四、儲能技術發(fā)展方向化學儲能技術發(fā)展路線化學儲能技術20162020203020501、大部分高參數(shù)化學儲電技術達到國際先進水平，建立完善的化學儲電技術標準。2、在新概念電化學儲能技術方面形成重大突破，趕超國際先進水平。預期效果10MW級超級電容器儲能技術100MW級高安全性、低成本、長壽命鋰離子儲能電池技術10MW級以上大容量鈉硫電池儲能技術新概念電化學儲能技術（液態(tài)金屬電池、鎂基電池等）集中攻關試驗示范推廣應用100MW級金釩液流電池區(qū)域儲能電站技術高性能鉛炭電池技術四、儲能技術發(fā)展方向氫能及燃料電池技術發(fā)展路線氫能與燃料電池2016202020252030掌握具有自主知識產(chǎn)權(quán)的制氫儲氫技術、氫燃料電池技術，達到國際先進水平，建立完善的大規(guī)模氫利用技術體系。預期效果可再生能源電解水制氫/氧技術甲醇、天然氣、液態(tài)烴類重整制氫及氫鈍化技術大規(guī)模、長距離儲氫技術及移動儲氫技術集中攻關試驗示范推廣應用質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）技術固體氧化物燃料電池（SOFC）技術2050四、儲能技術發(fā)展方向儲熱技術發(fā)展路線儲熱技術20162020203020501、獲得系列儲熱/儲冷技術，達國際先進水平，建立完善的儲熱標準。2、趕超熱化學儲熱技術的國際研發(fā)水平，爭取率先突破。預期效果新型高溫儲熱技術分布式能源系統(tǒng)中的大容量儲熱系統(tǒng)大容量熱化學儲熱技術集中攻關試驗示范推廣應用五、成本及應用情況

近年來儲能電池技術發(fā)展迅猛，電池安全性、循環(huán)壽命和能量密度等關鍵技術指標均得到了大幅提升，應用成本也實現(xiàn)了快速下降。鋰電池能量密度5年來提高了1倍、循環(huán)壽命提高了2～3倍、應用成本下降了60%；鉛炭電池循環(huán)壽命較傳統(tǒng)鉛酸電池提升了3-4倍，再生利用率達97%，綜合度電成本約0.6元/千瓦時，均接近盈虧平衡點。目前，儲能電池的成本正在以平均每年20%到30%的速度繼續(xù)降低，儲能的經(jīng)濟性越來越好。容量規(guī)模在4小時以內(nèi)的鋰離子電池的儲能項目成本已具有競爭力，但8小時以上容量規(guī)模的鋰離子電池仍需進一步發(fā)展。綜合而言，電化學儲能技術中，除鉛酸電池外，我國其他電池儲能技術的成本與商業(yè)化應用仍存在一定的差距。國內(nèi)主要電化學儲能技術市場成本見表五、成本及應用情況國內(nèi)主要電化學儲能技術市場成本儲能技術功率成本（元/千瓦）能量成本（元/千瓦時）運維成本（元/千瓦）傳統(tǒng)鉛酸電池500～1000500～100015～50鉛炭電池6400～10400800～1300192～520磷酸鐵鋰電池3200～58001600～290096～290鈦酸鋰電池90004500270～450鎳鈷錳酸鋰電池4000～50002000～2500120～250全釩液流電池17500～195003500～3900175～585鋅溴液流電池12500～150002500～3000375～750鈉硫電池13200～138002200～2300390～690五、成本及應用情況當前不同儲能技術的成本典型儲能技術度電成本對于容量型場景（≥4小時）應用的儲能技術，通常采用度電成本（儲能電站總投資/儲能電站總處理電量）作為儲能成本的評價指標。五、成本及應用情況當前不同儲能技術的成本典型儲能技術里程成本對于功率型儲能應用場景（≤30分鐘），則采用里程成本（指在功率型調(diào)頻儲能電站的生命周期內(nèi)，平均到單位調(diào)頻里程的電站投資成本，即儲能電站總投資/儲能電站總調(diào)頻里程）作為經(jīng)濟性的評判標準。五、成本及應用情況預計到2035年，70%的抽水蓄能將布局在東中部地區(qū)；長遠看，西北部抽水蓄能也是開發(fā)重點，預計到2050年，西北部抽水蓄能占比將達到40%。電化學等其他儲能方面，初期增長主要在電價承受力較高的東中部，預計到2035年，東中部電化學儲能占比達到65%；長遠看，儲能應用最廣泛的領域應是新能源側(cè)，預計到2050年，西北部的儲能比例將達到60%以上。五、成本及應用情況未來電力系統(tǒng)中儲能的應用場景五、成本及應用情況從我國儲能的度電成本看，目前，電化學儲能度電成本在0.61～1.26元/千瓦時之間，是抽水蓄能的3～5倍，抽水蓄能仍是我國最具經(jīng)濟優(yōu)勢的儲能技術。據(jù)初步估計，到2025年，電化學儲能電池度電成本將明顯下降，下降幅度至少在30%～40%左右或更高，即電化學儲能電池的度電成本將低至0.36～0.86元/千瓦時之間或以下，但短期內(nèi)仍無法全面與其他電源相競爭。六、儲能商業(yè)模式在當前的政策環(huán)境下，我國儲能的商業(yè)運營模式主要可歸為三類：基于電力輔助服務市場的商業(yè)模式，基于峰谷電價差套利的商業(yè)模式和間接盈利的商業(yè)模式。此外，通過創(chuàng)新模式和理念，個別省份探索性試點開展基于區(qū)塊鏈的“共享儲能”商業(yè)運營與交易模式的研究工作。六、儲能商業(yè)模式六、儲能商業(yè)模式六、儲能商業(yè)模式1.基于電力輔助服務市場的商業(yè)模式發(fā)電側(cè)，主要指火儲AGC聯(lián)合調(diào)頻，以火電企業(yè)為輔助服務提供及費用結(jié)算的主體，儲能在火電企業(yè)計量出口內(nèi)建設，協(xié)同跟蹤調(diào)度指令提高AGC調(diào)節(jié)性能并聯(lián)合計量，以獲得補償收益，補償標準按照各地輔助服務規(guī)則執(zhí)行。項目的投資建設運行和維護，可以由儲能開發(fā)商來承擔，火電企業(yè)負責提供場地和電網(wǎng)接入，運行考核與補償收益雙方進行自行協(xié)商分配（如火電企業(yè)：儲能開發(fā)商=3：7）。目前山西已實行競價確定調(diào)頻輔助補償，當前普遍的申報電價在5元/MW左右，尚可實現(xiàn)盈利。按照目前全國各地的補償標準，該類型商業(yè)模式的投資回收期在3～5年左右，具有一定經(jīng)濟性。根據(jù)對華電忻州廣宇煤電AGC儲能輔助調(diào)頻系統(tǒng)項目的調(diào)研可知，當申報電價低于3元/MW時項目便無法平衡基本的儲能系統(tǒng)運維費用。六、儲能商業(yè)模式1.基于電力輔助服務市場的商業(yè)模式電網(wǎng)側(cè)，儲能主要是提供削峰填谷、調(diào)頻、備用等輔助服務。2018年，電網(wǎng)側(cè)儲能得到快速發(fā)展，在江蘇、河南、湖南等省份通過“經(jīng)營性租賃”或“合同能源管理+購售電”等模式實現(xiàn)商業(yè)化運營?？蒲行允痉豆こ桃舱家欢ū壤缒暇W(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻發(fā)電公司寶清儲能電站等。六、儲能商業(yè)模式1.基于電力輔助服務市場的商業(yè)模式用戶側(cè)，儲能主要通過需求側(cè)響應提供電力輔助服務。2017年11月15日，國家能源局印發(fā)《完善電力輔助服務補償（市場）機制工作方案》，提出了“建立電力中長期交易涉及的電力用戶參與電力輔助服務分擔共享機制”，其中明確“鼓勵電力用戶參與提供電力輔助服務”并給出了相應的補償方式，為用戶側(cè)需求響應和儲能參與電力市場創(chuàng)造了條件。截至目前，浙江、江蘇陸