2023能源互聯(lián)網(wǎng)儲能技術

2024/7/23

能源互聯(lián)網(wǎng)儲能技術ForThePeople,ByThePeople,EnableThePeople目錄能源互聯(lián)網(wǎng)是什么儲能與能源互聯(lián)網(wǎng)能源電力系統(tǒng)的挑戰(zhàn)可再生能源的快速發(fā)展對傳統(tǒng)能源體系造成沖擊能源電力資產(chǎn)損失和巨額維護保養(yǎng)支出消費者對能源電力服務和信息需求電力峰谷矛盾可靠性要求封閉，非參與Source：中央財經(jīng)領導小組組長習近平提出能源生產(chǎn)和消費四大革命能源消費能源供給能源技術能源體制Source：能源互聯(lián)網(wǎng)三大政策支持：”互聯(lián)網(wǎng)+”+電改+氣候變化政策國務院“互聯(lián)網(wǎng)+行動計劃”國家能源局“互聯(lián)網(wǎng)+智慧能源行動計劃”“關于促進智能電網(wǎng)發(fā)展的指導意見”“微電網(wǎng)電價及補貼”“儲能產(chǎn)業(yè)十三五規(guī)劃”其他國務院：強化應對氣候變化行動——中國國家自主貢獻Source：中共中央，國務院“關于深化電力體制改革的若干意見”電力需求側管理跨區(qū)電能交易輸配電價改革售電放開配電放開發(fā)電計劃放開交易獨立能源流信息流海上風電國務院關于積極推進“互聯(lián)網(wǎng)+”行動的指導意見“推進能源生產(chǎn)智能化。建立能源生產(chǎn)運行的監(jiān)測、管理和調度信息公共服務網(wǎng)絡，加強能源產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)的信息對接和生產(chǎn)消費智能化，支撐電廠和電網(wǎng)協(xié)調運行，促進非化石能源與化石能源協(xié)同發(fā)電。鼓勵能源企業(yè)運用大數(shù)據(jù)技術對設備狀態(tài)、電能負載等數(shù)據(jù)進行分析挖掘與預測，開展精準調度、故障判斷和預測性維護，提高能源利用效率和安全穩(wěn)定運行水平?！贝髷?shù)據(jù)技術分析與預測監(jiān)測、管理和調度信息公共服務網(wǎng)絡Source：大型地面電站能源流信息流分布式光伏電站小型燃氣輪機生物質氣

CHP內燃發(fā)電機儲能方案儲能方案國務院關于積極推進“互聯(lián)網(wǎng)+”行動的指導意見“建設分布式能源網(wǎng)絡。建設以太陽能、風能等可再生能源為主體的多能源協(xié)調互補的能源互聯(lián)網(wǎng)。突破分布式發(fā)電、儲能、智能微網(wǎng)、主動配電網(wǎng)等關鍵技術，構建智能化電力運行監(jiān)測、管理技術平臺，使電力設備和用電終端基于互聯(lián)網(wǎng)進行雙向通信和智能調控，實現(xiàn)分布式電源的及時有效接入，逐步建成開放共享的能源網(wǎng)絡。

”智能化電力運行監(jiān)測、管理技術平臺Source：需求側管理能源流信息流電動車小型屋頂光伏國務院關于積極推進“互聯(lián)網(wǎng)+”行動的指導意見“探索能源消費新模式。開展綠色電力交易服務區(qū)域試點，推進以智能電網(wǎng)為配送平臺，以電子商務為交易平臺，融合儲能設施、物聯(lián)網(wǎng)、智能用電設施等硬件以及碳交易、互聯(lián)網(wǎng)金融等衍生服務于一體的綠色能源網(wǎng)絡發(fā)展，實現(xiàn)綠色電力的點到點交易及實時配送和補貼結算。進一步加強能源生產(chǎn)和消費協(xié)調匹配，推進電動汽車、港口岸電等電能替代技術的應用，推廣電力需求側管理，提高能源利用效率?；诜植际侥茉淳W(wǎng)絡，發(fā)展用戶端智能化用能、能源共享經(jīng)濟和能源自由交易，促進能源消費生態(tài)體系建設?！?/p>

電力交易平臺Source：需求側管理單向能源流雙向能源流海上風電分布式光伏電站小型燃氣輪機生物質氣

CHP內燃發(fā)電機儲能方案電動車小型屋頂光伏儲氫廠儲能方案抽水蓄能多層次的能源互聯(lián)網(wǎng)架構Source：大型地面電站SDNIoTPlatformStorageIoTGWIoTGWBigDataMarketCCTVPT/CTTeleprotectionTemperaturePressureDTU/FTU/TTIUMeterAir-conditioner能量網(wǎng)傳感與采集物聯(lián)接入信息與控制云計算EnergyinternetCommunicationInternetInternetofEnergy發(fā)電輸電配電用電InternetofEnergy和EnergyInternet的關系互聯(lián)網(wǎng)時代的能源互聯(lián)網(wǎng)基礎架構：開放式、分布式、扁平化、軟件化Source：，華為技術E-Energy，德國的能源互聯(lián)網(wǎng)實踐，最腳踏實地的能源互聯(lián)網(wǎng)理念E-Energy是基于ICT的未來能源系統(tǒng)。它提出在整個能源供應體系中實現(xiàn)完全數(shù)字化互聯(lián)以及計算機控制和監(jiān)測的目標。E-Energy充分利用信息和通信技術開發(fā)新的解決方案，以滿足未來以分布式能源供應為主的電力系統(tǒng)需求。它將實現(xiàn)電網(wǎng)基礎設施與用電器之間的相互通信和協(xié)調。換句話說，其目標不僅是通過供電系統(tǒng)的數(shù)字聯(lián)網(wǎng)保證穩(wěn)定高效供電，還要通過現(xiàn)代信息和通信技術優(yōu)化整個能源供應和使用系統(tǒng)。能源互聯(lián)網(wǎng)Source:InternetofEnergy，BDI德國能源轉型的重要啟示：能源互聯(lián)網(wǎng)的必要性1、風能和太陽能決定一切，風能和太陽能是未來潛力最大、最經(jīng)濟的技術（其它可再生能源或是成本過高、或是資源潛力有局限），也根據(jù)各國情況而定（中國裝機的75%，發(fā)電量的50%）。特點：資源條件，無運行成本，波動性；2、為實現(xiàn)高比例可再生能源（主要是風能和太陽能），常規(guī)能源電力將有現(xiàn)在的“基荷電力”轉變?yōu)椤罢{節(jié)電力”，5分鐘內功率調節(jié)60-80%；3、需求側管理是關鍵：負荷側調節(jié)具有巨大潛力，儲能調節(jié)和智能電網(wǎng)；4、分布式儲能和微電網(wǎng)可以有效提高電網(wǎng)的供需平衡；5、建立新的市場機制，保證能源轉型（儲能、可調節(jié)性等）；6、提高能源效率是最劃算的。Source：Agora,DENA目錄能源互聯(lián)網(wǎng)是什么儲能與能源互聯(lián)網(wǎng)各種儲能方案的發(fā)展現(xiàn)狀化學電池（鉛酸、鋰電、鎳鎘）抽水蓄能飛輪儲能超級電容氫儲能微型CAES液流電池CAES鈉硫電池正在發(fā)展比較成熟成熟應用用電配電輸電發(fā)電儲能在能源互聯(lián)網(wǎng)中扮演重要角色實現(xiàn)能源生產(chǎn)和利用時間、空間、數(shù)量上的解耦。發(fā)：數(shù)據(jù)庫功能，輸配：Buffer功能，用：防火墻功能Source：陽光電源，儲能在電網(wǎng)中也扮演著重要角色直接供能電價套利功率補充輔助服務調頻容量備用電壓支持黑啟動輸電服務輸電網(wǎng)升級備用緩解輸電容量堵塞配電服務配網(wǎng)升級備用電壓支持能量管理電能質量用電可靠性用戶負荷轉移需求側管理可再生能源成本大幅下降，裝機目標大幅上升2015年2020年2015年2020年2015年2020年2015年2020年單位：GW光伏組件光伏系統(tǒng)逆變器度電成本36元60元4元6元3.6元7.5元0.28元0.8元2007年2015年2.5元5元0.15元0.5元2020年90%88%93%87%30%33%46%37%可再生能源裝機比例上升嚴重影響電網(wǎng)安全Source:LEWKW2001000-100-200-30012:000:000:000:000:000:000:000:0012:0012:0012:0012:0012:0012:0012:00負荷曲線2004負荷曲線2014德國某變電站負荷變化情況比較–2004和2014儲能有效幫助微網(wǎng)增加經(jīng)濟性和可再生能源消納2.4GWh基荷柴油發(fā)電機460MWh肩荷柴油發(fā)電機327MWh風電63MWh尖峰燃機1.6GWh基荷柴油發(fā)電機31.8MWh肩荷柴油發(fā)電機1.4GWh風電134MWh鋰電儲能儲能方案幫助系統(tǒng)節(jié)省500萬電費，并且增加風電消納1GWh布置儲能前布置儲能后儲能有效提升可再生能源電能質量光伏出力儲能出力儲能+光伏出力出力曲線（KW）儲能平滑光伏出力曲線案例儲能帶來巨大節(jié)約潛力和社會效益1vs.10年度用電高峰累計持續(xù)時間約80~90個小時，占全年8760小時的1%；用電高峰期間負荷比非高峰期間平均至少高出10%；用電高峰期間，電力公司還需留出額外10%作為備用；整個電力投資的至少10%，就是為了應付每年短短幾十個小時的負荷高峰。10%的裝機容量在99%的時間里閑置不用“假如人們面臨這樣的選擇，一是每年在幾十個小時的時間里把自己的用電需求減少5%；二是花上幾百億美元增加5300萬千瓦的裝機容量，他會選擇哪一個？”來源：EnerNOC公司資料用電高峰期間備用需求Source：美國能源部，埃森哲，儲能是主動配電網(wǎng)的重要組成部分傳統(tǒng)配電網(wǎng)當前配電網(wǎng)主動配電網(wǎng)功率雙向流動運行穩(wěn)定性電壓波動電能質量問題設備智能化

控制智能化

運行自動化

用戶互動化

分布式能源滲透率主動控制水平無分布式電源無電源與負荷的主動控制分布式電源滲透率低無電源與負荷的主動控制分布式電源滲透率高對電源與負荷進行主動控制Source：從無“緣”到有“緣”美國儲能市場已經(jīng)啟動儲能設施新增容量（MW）公用事業(yè)工商業(yè)居民GTM預計2019年新增的儲能容量將達到898MW，是2014年增量的14倍，2015年預計增量的4倍，2015年將是美國儲能市場爆發(fā)之年，預計新增容量將達到220MWSource：GTM，2013年以來美國各種儲能累計裝機排名居民裝機（KW）1加州1,0162夏威夷3203亞利桑那159商用裝機（MW）1加州6.92夏威夷0.83亞利桑那0.5公用事業(yè)裝機（MW）1PJM（不包括新澤西）68.72加州21.23其他7.2總計裝機（MW）1PJM（不包括新澤西）69.42加州29.23其他7.8美國儲能裝機布局現(xiàn)狀顯示，高電價和高可再生能源滲透率地區(qū)是儲能應用的主戰(zhàn)場，電力體制開放的州給予了儲能較高的體制保障Source：GTM，美國2015年一季度發(fā)布的儲能相關支持政策加州：制定微網(wǎng)和分布式能源發(fā)展指導意見，制定儲能發(fā)展路線圖和儲能項目采購計劃，降低發(fā)電輔助服務市場的準入門檻準備為總計92.3MW的用戶側儲能項目提供補貼（目前用戶側儲能裝機6.8MW）俄勒岡：要求每家電力公司在2020年前布置至少5MW以上儲能項目華盛頓州：州政府財政支持5個儲能項目紐約：為電力公司擁有分布式并網(wǎng)儲能項目放行；Edison電力公司采購儲能項目用于輸配電備用馬里蘭：要求指定可再生能源儲能補貼政策；并且正在制定儲能示范項目計劃德州：立法支持大型儲能項目享受稅收優(yōu)惠；準備支持分布式能源參與電力批發(fā)市場夏威夷：立法支持并網(wǎng)儲能項目享受稅收優(yōu)惠亞利桑那：建設10MW的并網(wǎng)儲能項目聯(lián)邦：準備允許一次調頻服務按照市場價格單獨銷售東北區(qū)域：引入凈電量計量方法，區(qū)分傳統(tǒng)電力消費者和產(chǎn)銷儲一體化消費者伊利諾伊：準備投資3億美元用于建設微網(wǎng)Source：美國的用戶側儲能項目已經(jīng)開始頻繁同電網(wǎng)互動儲能系統(tǒng)價格（美元/kWh）公用事業(yè)工商業(yè)居民Tesla儲能產(chǎn)品的底限價格美國很多電力公司和電網(wǎng)公司已經(jīng)開始了用戶側儲能參與需求側管理的項目，未來用戶儲能和電網(wǎng)的互動，將顛覆傳統(tǒng)電網(wǎng)運行方式特斯拉的年產(chǎn)50GWh電池廠將于2016年在內華達州投產(chǎn)，預計投產(chǎn)后，特斯拉有望將電池價格降到250美元/kWh。并且，特斯拉正在籌建另外的”GigaFactory”特斯拉儲能產(chǎn)品具有劃時代意義特斯拉儲能生態(tài)圈產(chǎn)品PowerwallPowerpack容量功率（kW，kWh）2kW穩(wěn)定工況3.3kW瞬時最大輸出有7kWh和10kWh可選每個pack

100kWh，2-4小時輸出應用10kWh:備用和尖峰管理7kWh:備用和日常循環(huán)減少尖峰負荷，容量備用，參與售電市場電池價格10kWh:3,500美元7kWh:3,000美元250美元/kWh（內華達廠投產(chǎn)后）系統(tǒng)價格10kWh:7,140美元（Solarcity報價）預計700美元/kWh預定量（截止15年Q1）38,0002,500個100kWh單元特斯拉儲能產(chǎn)品介紹光伏發(fā)電+儲能已經(jīng)在部分國家具備經(jīng)濟性家庭電價光伏發(fā)電成本光伏發(fā)電+儲能成本不同于中國，發(fā)達國家的居民電價普遍高于工商業(yè)電價，因此居民應用是發(fā)達國家的光伏+儲能方案的應用主流。德國的光儲系統(tǒng)在2015年底就將相對家庭電價具有經(jīng)濟比較優(yōu)勢系統(tǒng)安裝商提供儲能應用已經(jīng)成為主流未來十年，儲能將經(jīng)歷爆發(fā)式增長每年儲能新增裝機（MW）每年儲能新增銷售額（百萬美元）2.2億美元，360MW180億美元，14GWCAGR（14-23）=63%！?。?！Source：全球儲能市場規(guī)模預測鋰電池儲能快速發(fā)展，是未來電化學儲能主流技術其他電池鎳鎘電池液流電池先進鉛酸電池鋰離子電池鈉硫電池2012年存量2013-2014年增量鋰電池增量第一鈉硫電池安全性差鉛碳電池值得關注鋰電池過去五年的成本下降速度不遜于光伏鋰電儲能系統(tǒng)成本美元/kWh年均成本下降30%未來電池價格仍然會保持快速下降鋰電池成本結構下降趨勢（2015-2025）正極材料負極材料電解液隔膜其他材料生產(chǎn)成本Pack電池組成本美元/kWh年均成本下降17%儲能占全球鋰電池消費比例仍然不高全球鋰電應用