储能技术与应用发展

储能技术与应用进展

汇报人：陈海生

中国科学院工程热物理研究所

中国能源研究会储能专业委员会中关村储能产业与技术联盟

2021.03

汇报内容

一、背景二、技术现状三、应用现状四、发展趋势五、结束语

1 背景

储能的概念

储能是指通过介质或设备把能量以某种形式存储起来，在需要时再以特定的形式释放出来的过程。

化石燃料：煤、石油、天然气等

合成燃料：煤气、氢等

狭义储能

物理储电：抽水蓄能、压缩空气、超导、飞轮等

储电

化学储电：钠硫电池、液流电池、锂电池、超级电容等

广义储能

储热：显热、潜热、化学储热等

储能的重大战略意义

<sup>储能是第三次</sup>工业革<sub>命的支撑技术</sub> 业

国民经济与社会发展十三五规划：

大力推进高效储能与分布式能源系统、智能材料、高效节能环保等新兴前沿领域创新和产业化，形成一批新增长点。

100项重大任务第37项：发展储能与分布式能源

国家能源委员会会议:

李克强：“要集中力量在储能等技术上取得突破，抢占能源科技竞争制高点。” —2016年11月17日

“要加快能源开发利用关键技术和重大装备攻关，探索先进储能、氢能等商业化路径。”

—2019年10月11日

储能的重大战略意义

根据国际可再生能源署IRENA，到2030年，基准场景下，全球固定式储能电站容量（不含抽蓄）达到100-167GWh，理想场景下达到181-421GWh，增长10倍以上。

Figure ES5: Battery electricity storage energy capacity growth in stationary applications by main-use case, 2017-2030

根据国际能源署IEA，在NPS场景\*下，到2030年，全球电网规模的储能电站容量（不含抽蓄）将达到106GW，到2040年将达到218GW，增长10倍以上。

全球电网规模储能系统装机容量预测(GW)

2 技术现状

抽水蓄能

 技术特点：规模大、寿命长、单位投资小、技术成熟；受地理条件限制、建设周期长、环境问题；

 发展现状：削峰填谷、跟踪负荷、调频、备用、无功调节和黑启动等辅助服务任务；

 关键技术：水泵水轮机、高坝筑造、变速控制、微型抽蓄、海水抽蓄等。

<table><tr><td rowspan=1 colspan=1>储能技术</td><td rowspan=1 colspan=1>装机规模</td><td rowspan=1 colspan=1>全功率响应时</td><td rowspan=1 colspan=1>典.，中时间</td><td rowspan=1 colspan=1>率密度</td><td rowspan=1 colspan=1>循环寿命</td><td rowspan=1 colspan=1>功率成本</td><td rowspan=1 colspan=1>能量成本</td><td rowspan=1 colspan=1>能效</td></tr><tr><td rowspan=1 colspan=1>抽水蓄能</td><td rowspan=1 colspan=1>100-1000MW</td><td rowspan=1 colspan=1>分钟级</td><td rowspan=1 colspan=1>数小时</td><td rowspan=1 colspan=1>0.1-0.3W/L</td><td rowspan=1 colspan=1>>10000次50年</td><td rowspan=1 colspan=1>6000-8000元/kW</td><td rowspan=1 colspan=1>500-1500元/kWh</td><td rowspan=1 colspan=1>70-80%</td></tr></table>

成熟度

<table><tr><td rowspan=1 colspan=1>技术成熟度</td><td rowspan=1 colspan=1>TR1</td><td rowspan=1 colspan=1>TR2</td><td rowspan=1 colspan=1>TR3</td><td rowspan=1 colspan=1>TR4</td><td rowspan=1 colspan=1>TR5</td><td rowspan=1 colspan=1>TR6</td><td rowspan=1 colspan=1>TR7</td><td rowspan=1 colspan=1>TR8</td><td rowspan=1 colspan=1>TR9</td></tr><tr><td rowspan=1 colspan=1>成熟度定义</td><td rowspan=1 colspan=1>基本原理</td><td rowspan=1 colspan=1>概念研究</td><td rowspan=1 colspan=1>实验研究</td><td rowspan=1 colspan=1>原理样机</td><td rowspan=1 colspan=1>完整测试</td><td rowspan=1 colspan=1>模拟环境</td><td rowspan=1 colspan=1>真实环境</td><td rowspan=1 colspan=1>定型实验</td><td rowspan=1 colspan=1>商业应用</td></tr><tr><td rowspan=1 colspan=1>大型抽水蓄能</td><td rowspan=1 colspan=1>√</td><td rowspan=1 colspan=1>√</td><td rowspan=1 colspan=1>√</td><td rowspan=1 colspan=1>√</td><td rowspan=1 colspan=1>√</td><td rowspan=1 colspan=1>√</td><td rowspan=1 colspan=1>√</td><td rowspan=1 colspan=1>√</td><td rowspan=1 colspan=1>√</td></tr><tr><td rowspan=1 colspan=1>微型抽水蓄能</td><td rowspan=1 colspan=1>√</td><td rowspan=1 colspan=1>√</td><td rowspan=1 colspan=1>√</td><td rowspan=1 colspan=1>√</td><td rowspan=1 colspan=1>√</td><td rowspan=1 colspan=1>√</td><td rowspan=1 colspan=1></td><td rowspan=1 colspan=1></td><td rowspan=1 colspan=1></td></tr></table>

压缩空气储能

 技术特点：储能容量较大、储能周期长、效率高和投资相对较小等特点；依赖储气室和化石燃料；

 发展现状：传统300MW，国内中科院工程热物理所先进系统10-100MW示范，削峰填谷、平衡负荷、频率调制、分布式储能和发电备用等；

 关键技术：压缩机、膨胀机、燃烧室、蓄热技术、超临界空气储能系统等。

<table><tr><td rowspan=1 colspan=1>储能技术</td><td rowspan=1 colspan=1>装机规模</td><td rowspan=1 colspan=1>全功率响应时间</td><td rowspan=1 colspan=1>典型放电时间</td><td rowspan=1 colspan=1>功率t</td><td rowspan=1 colspan=1>循坏寿命</td><td rowspan=1 colspan=1>功率成本</td><td rowspan=1 colspan=1>能量成本</td><td rowspan=1 colspan=1>能效</td></tr><tr><td rowspan=1 colspan=1>压缩空气</td><td rowspan=1 colspan=1>0.01-300MW</td><td rowspan=1 colspan=1>分钟级</td><td rowspan=1 colspan=1>女小时</td><td rowspan=1 colspan=1>0.2-0.6W/L</td><td rowspan=1 colspan=1>>10000次</td><td rowspan=1 colspan=1>6000-8000元/kW</td><td rowspan=1 colspan=1>500-2000元/kWh</td><td rowspan=1 colspan=1>42-75%</td></tr></table>

<table><tr><td rowspan=1 colspan=1>技术成熟度</td><td rowspan=1 colspan=1>TR1</td><td rowspan=1 colspan=1>TR2</td><td rowspan=1 colspan=1>TR3</td><td rowspan=1 colspan=1>TR4</td><td rowspan=1 colspan=1>TR5</td><td rowspan=1 colspan=1>TR6</td><td rowspan=1 colspan=1>TR7</td><td rowspan=1 colspan=1>TR8</td><td rowspan=1 colspan=1>TR9</td></tr><tr><td rowspan=1 colspan=1>成熟度定义</td><td rowspan=1 colspan=1>基本原理</td><td rowspan=1 colspan=1>概念研究</td><td rowspan=1 colspan=1>实验研究</td><td rowspan=1 colspan=1>原理样机</td><td rowspan=1 colspan=1>完整测试</td><td rowspan=1 colspan=1>模拟环境</td><td rowspan=1 colspan=1>真实环境</td><td rowspan=1 colspan=1>定型实验</td><td rowspan=1 colspan=1>商业应用</td></tr><tr><td rowspan=1 colspan=1>传统压缩空气</td><td rowspan=1 colspan=1>√</td><td rowspan=1 colspan=1>√</td><td rowspan=1 colspan=1>√</td><td rowspan=1 colspan=1>√</td><td rowspan=1 colspan=1>√</td><td rowspan=1 colspan=1>√</td><td rowspan=1 colspan=1>√</td><td rowspan=1 colspan=1>V</td><td rowspan=1 colspan=1>1</td></tr><tr><td rowspan=1 colspan=1>先进压缩空气</td><td rowspan=1 colspan=1>√</td><td rowspan=1 colspan=1>√</td><td rowspan=1 colspan=1>√</td><td rowspan=1 colspan=1>√</td><td rowspan=1 colspan=1>√</td><td rowspan=1 colspan=1>√</td><td rowspan=1 colspan=1>√</td><td rowspan=1 colspan=1>√</td><td rowspan=1 colspan=1></td></tr></table>

蓄热蓄冷

太阳能集热储热模块供热或发电模块

 技术特点：规模大、寿命长、单位投资小等；储能密度较低、材料高温腐蚀等。

 发展现状：显热储热是目前主要储热技术，电网调峰；热化学储热不成熟。

 关键技术：高性能蓄热材料、蓄热单元、系统控制等。

<table><tr><td rowspan=1 colspan=1>储能技术</td><td rowspan=1 colspan=1>装机规模</td><td rowspan=1 colspan=1>全功率响应时</td><td rowspan=1 colspan=1>典.2方，中时间</td><td rowspan=1 colspan=1>功率密度</td><td rowspan=1 colspan=1>循环寿命</td><td rowspan=1 colspan=1>功率成本</td><td rowspan=1 colspan=1>能量成本</td><td rowspan=1 colspan=1>能效</td></tr><tr><td rowspan=1 colspan=1>蓄热蓄冷</td><td rowspan=1 colspan=1>50MW</td><td rowspan=1 colspan=1>分钟级</td><td rowspan=1 colspan=1>数小时</td><td rowspan=1 colspan=1>0.2-3W/L</td><td rowspan=1 colspan=1>>20年</td><td rowspan=1 colspan=1></td><td rowspan=1 colspan=1>100-1000元/kWh</td><td rowspan=1 colspan=1>45-95%</td></tr></table>

<table><tr><td rowspan=1 colspan=1>技术成熟度</td><td rowspan=1 colspan=1>TR1</td><td rowspan=1 colspan=1>TR2</td><td rowspan=1 colspan=1>TR3</td><td rowspan=1 colspan=1>TR4</td><td rowspan=1 colspan=1>TR5</td><td rowspan=1 colspan=1>TR6</td><td rowspan=1 colspan=1>TR7</td><td rowspan=1 colspan=1>TR8</td><td rowspan=1 colspan=1>TR9</td></tr><tr><td rowspan=1 colspan=1>成熟度定义</td><td rowspan=1 colspan=1>基本原理</td><td rowspan=1 colspan=1>概念研究</td><td rowspan=1 colspan=1>实验研究</td><td rowspan=1 colspan=1>原理样机</td><td rowspan=1 colspan=1>完整测试</td><td rowspan=1 colspan=1>模拟环境</td><td rowspan=1 colspan=1>真实环境</td><td rowspan=1 colspan=1>定型实验</td><td rowspan=1 colspan=1>商业应用</td></tr><tr><td rowspan=1 colspan=1>显热储热</td><td rowspan=1 colspan=1>√</td><td rowspan=1 colspan=1>√</td><td rowspan=1 colspan=1>√</td><td rowspan=1 colspan=1>√</td><td rowspan=1 colspan=1>√</td><td rowspan=1 colspan=1>√</td><td rowspan=1 colspan=1>√</td><td rowspan=1 colspan=1>√</td><td rowspan=1 colspan=1>√</td></tr><tr><td rowspan=1 colspan=1>潜热储热</td><td rowspan=1 colspan=1>√</td><td rowspan=1 colspan=1>√</td><td rowspan=1 colspan=1>√</td><td rowspan=1 colspan=1>√</td><td rowspan=1 colspan=1>√</td><td rowspan=1 colspan=1>√</td><td rowspan=1 colspan=1>√</td><td rowspan=1 colspan=1>√</td><td rowspan=1 colspan=1></td></tr><tr><td rowspan=1 colspan=1>热化学储热</td><td rowspan=1 colspan=1>√</td><td rowspan=1 colspan=1>√</td><td rowspan=1 colspan=1>√</td><td rowspan=1 colspan=1>√</td><td rowspan=1 colspan=1>√</td><td rowspan=1 colspan=1>√</td><td rowspan=1 colspan=1></td><td rowspan=1 colspan=1></td><td rowspan=1 colspan=1></td></tr></table>

成熟度

飞轮储能

 技术特点：功率密度较高、充放电次数高、工作环境要求低、无污染等特点。

 发展现状：国外10MW级系统，国内100kW级，适合电网调频、电网安全稳定控制、电能质量治理等；

 关键技术：高速飞轮本体、高速电机和轴承、储能阵列、运行控制技术。

<table><tr><td rowspan=1 colspan=1>技术成熟度</td><td rowspan=1 colspan=1>TR1</td><td rowspan=1 colspan=1>TR2</td><td rowspan=1 colspan=1>TR3</td><td rowspan=1 colspan=1>TR4</td><td rowspan=1 colspan=1>TR5</td><td rowspan=1 colspan=1>TR6</td><td rowspan=1 colspan=1>TR7</td><td rowspan=1 colspan=1>TR8</td><td rowspan=1 colspan=1>TR9</td></tr><tr><td rowspan=1 colspan=1>成熟度定义</td><td rowspan=1 colspan=1>基本原理</td><td rowspan=1 colspan=1>概念研究</td><td rowspan=1 colspan=1>实验研究</td><td rowspan=1 colspan=1>原理样机</td><td rowspan=1 colspan=1>完整测试</td><td rowspan=1 colspan=1>模拟环境</td><td rowspan=1 colspan=1>真实环境</td><td rowspan=1 colspan=1>定型实验</td><td rowspan=1 colspan=1>商业应用</td></tr><tr><td rowspan=1 colspan=1>飞轮电池</td><td rowspan=1 colspan=1>J</td><td rowspan=1 colspan=1>J</td><td rowspan=1 colspan=1>J</td><td rowspan=1 colspan=1>J</td><td rowspan=1 colspan=1>J</td><td rowspan=1 colspan=1>J</td><td rowspan=1 colspan=1>J</td><td rowspan=1 colspan=1>J</td><td rowspan=1 colspan=1>J</td></tr><tr><td rowspan=1 colspan=1>飞轮储能阵列</td><td rowspan=1 colspan=1>J</td><td rowspan=1 colspan=1>J</td><td rowspan=1 colspan=1>J</td><td rowspan=1 colspan=1>J</td><td rowspan=1 colspan=1>J</td><td rowspan=1 colspan=1>J</td><td rowspan=1 colspan=1>J</td><td rowspan=1 colspan=1></td><td rowspan=1 colspan=1></td></tr></table>

铅酸电池

 技术特点：成本低、技术成熟等特点；储能密度低、污染问题；

 发展现状：传统技术已到瓶颈，新型技术如铅炭电池得到重视；

 关键技术：铅炭电池、超级铅酸电池（铅酸+电容）等。

<table><tr><td rowspan=1 colspan=1>技术成熟度</td><td rowspan=1 colspan=1>TR1</td><td rowspan=1 colspan=1>TR2</td><td rowspan=1 colspan=1>TR3</td><td rowspan=1 colspan=1>TR4</td><td rowspan=1 colspan=1>TR5</td><td rowspan=1 colspan=1>TR6</td><td rowspan=1 colspan=1>TR7</td><td rowspan=1 colspan=1>TR8</td><td rowspan=1 colspan=1>TR9</td></tr><tr><td rowspan=1 colspan=1>成熟度定义</td><td rowspan=1 colspan=1>基本原理</td><td rowspan=1 colspan=1>概念研究</td><td rowspan=1 colspan=1>实验研究</td><td rowspan=1 colspan=1>原理祥机</td><td rowspan=1 colspan=1>完整测试</td><td rowspan=1 colspan=1>模拟环境</td><td rowspan=1 colspan=1>真实环境</td><td rowspan=1 colspan=1>定型实验</td><td rowspan=1 colspan=1>商业应用</td></tr><tr><td rowspan=1 colspan=1>铅酸电池</td><td rowspan=1 colspan=1>√</td><td rowspan=1 colspan=1>√</td><td rowspan=1 colspan=1>√</td><td rowspan=1 colspan=1>√</td><td rowspan=1 colspan=1>√</td><td rowspan=1 colspan=1>√</td><td rowspan=1 colspan=1>√</td><td rowspan=1 colspan=1>√</td><td rowspan=1 colspan=1>√</td></tr><tr><td rowspan=1 colspan=1>铅炭电池</td><td rowspan=1 colspan=1>√</td><td rowspan=1 colspan=1>√</td><td rowspan=1 colspan=1>√</td><td rowspan=1 colspan=1>√</td><td rowspan=1 colspan=1>√</td><td rowspan=1 colspan=1>√</td><td rowspan=1 colspan=1>√</td><td rowspan=1 colspan=1>√</td><td rowspan=1 colspan=1></td></tr></table>

锂离子电池

 技术特点：能量密度高、效率高、响应快、发展快等特点；成本相对高、安全性有待提高等；

 发展现状：当前发展最快，多用于电动汽车、电网频率控制、系统稳定及新能源接入等。单体10MW级和总规模100MW级示范项目。

关键技术：全固态锂电池技术、聚合物锂电池技术、锂硫电池技术。

<table><tr><td rowspan=1 colspan=1>储能技术</td><td rowspan=1 colspan=1>单体空量</td><td rowspan=1 colspan=1>2率响应时间</td><td rowspan=1 colspan=1>工作温度</td><td rowspan=1 colspan=1>比能量</td><td rowspan=1 colspan=1>循环寿命</td><td rowspan=1 colspan=1>能量成本</td><td rowspan=1 colspan=1>能效</td></tr><tr><td rowspan=1 colspan=1>锂离子电池</td><td rowspan=1 colspan=1>0.05~100A·h</td><td rowspan=1 colspan=1>百毫秒级</td><td rowspan=1 colspan=1>-20~55℃</td><td rowspan=1 colspan=1>90~220Wh/kg</td><td rowspan=1 colspan=1>3000~6000次</td><td rowspan=1 colspan=1>1600~4500元/kWh</td><td rowspan=1 colspan=1>85~98%</td></tr></table>

液流电池

 技术特点：规模大、寿命长、功率和容量分离；价格较高、能量密度低、效率对比较低

 发展现状：应用于备用电源、电动汽车、电力系统调峰、调频、可再生能源并网、分布式供能等；

 关键技术：全钒液流电池技术、锌溴液流电池技术、锂液流电池技术、有机体系液流电池技术。

<table><tr><td rowspan=1 colspan=1>储能技术</td><td rowspan=1 colspan=1>单体电压</td><td rowspan=1 colspan=1>全功音应间</td><td rowspan=1 colspan=1>工作温度</td><td rowspan=1 colspan=1>比能量</td><td rowspan=1 colspan=1>循环寿命</td><td rowspan=1 colspan=1>能量成本</td><td rowspan=1 colspan=1>能效</td></tr><tr><td rowspan=1 colspan=1>钒液流电池</td><td rowspan=1 colspan=1>中</td><td rowspan=1 colspan=1>百毫秒级</td><td rowspan=1 colspan=1>10~40℃</td><td rowspan=1 colspan=1>25~40Wh/kg</td><td rowspan=1 colspan=1>5000~10000次</td><td rowspan=1 colspan=1>3500~3900元/kWh</td><td rowspan=1 colspan=1>65~75%</td></tr><tr><td rowspan=1 colspan=1>锌溴液流电池</td><td rowspan=1 colspan=1>1.8 V</td><td rowspan=1 colspan=1>百毫秒级</td><td rowspan=1 colspan=1>0~40℃</td><td rowspan=1 colspan=1>80~120Wh/kg</td><td rowspan=1 colspan=1>5000~10000次</td><td rowspan=1 colspan=1>4000~8000元/kWh</td><td rowspan=1 colspan=1>65~80%</td></tr></table>

<table><tr><td rowspan=1 colspan=1>技术成熟度</td><td rowspan=1 colspan=1>TR1</td><td rowspan=1 colspan=1>TR2</td><td rowspan=1 colspan=1>TR3</td><td rowspan=1 colspan=1>TR4</td><td rowspan=1 colspan=1>TR5</td><td rowspan=1 colspan=1>TR6</td><td rowspan=1 colspan=1>TR7</td><td rowspan=1 colspan=1>TR8</td><td rowspan=1 colspan=1>TR9</td></tr><tr><td rowspan=1 colspan=1>成熟度定义</td><td rowspan=1 colspan=1>基本原理</td><td rowspan=1 colspan=1>概念研究</td><td rowspan=1 colspan=1>实验研究</td><td rowspan=1 colspan=1>原理祥机</td><td rowspan=1 colspan=1>完整测试</td><td rowspan=1 colspan=1>模拟环境</td><td rowspan=1 colspan=1>真实环境</td><td rowspan=1 colspan=1>定型实验</td><td rowspan=1 colspan=1>商业应用</td></tr><tr><td rowspan=1 colspan=1>钒液流电池</td><td rowspan=1 colspan=1>√</td><td rowspan=1 colspan=1>√</td><td rowspan=1 colspan=1>√</td><td rowspan=1 colspan=1>√</td><td rowspan=1 colspan=1>√</td><td rowspan=1 colspan=1>√</td><td rowspan=1 colspan=1>√</td><td rowspan=1 colspan=1>√</td><td rowspan=1 colspan=1>√</td></tr><tr><td rowspan=1 colspan=1>其他液流电池</td><td rowspan=1 colspan=1>J</td><td rowspan=1 colspan=1>√</td><td rowspan=1 colspan=1>√</td><td rowspan=1 colspan=1>√</td><td rowspan=1 colspan=1>√</td><td rowspan=1 colspan=1>√</td><td rowspan=1 colspan=1></td><td rowspan=1 colspan=1></td><td rowspan=1 colspan=1></td></tr></table>

钠硫电池

 技术特点：比能量较高、材料易得；工作温度高、安全性要求高、启动慢等

 发展现状：日本NGK300MW以上，我国上海硅酸盐所等；削峰填谷、可再生能源输出稳定、应急电源、电能质量改善等领域；

 关键技术：高质量陶瓷管技术、中温平板式钠硫电池技术、常温钠硫电池技术

<table><tr><td rowspan=1 colspan=1>储能技术</td><td rowspan=1 colspan=1>单体</td><td rowspan=1 colspan=1>全功率响应时间</td><td rowspan=1 colspan=1>工作温度</td><td rowspan=1 colspan=1>比能量</td><td rowspan=1 colspan=1>循环寿命</td><td rowspan=1 colspan=1>能量成本</td><td rowspan=1 colspan=1>能效</td></tr><tr><td rowspan=1 colspan=1>钠硫电池</td><td rowspan=1 colspan=1>4~30A·h</td><td rowspan=1 colspan=1>百毫秒级</td><td rowspan=1 colspan=1>300~350℃</td><td rowspan=1 colspan=1>130~150Wh/kg</td><td rowspan=1 colspan=1>4000~5000次</td><td rowspan=1 colspan=1>2200~4000元/kWh</td><td rowspan=1 colspan=1>75~90%</td></tr></table>

3 应用现状

中国储能应用领域：集中式风/光电站+储能

以华电某风电场储能项目为案例分析：

<table><tr><td colspan="3">名称</td></tr><tr><td>储能装机规模</td><td>8MW/14MWh</td><td>磷酸铁锂电池5MW/10MWh；全钒液流电池2MW/4MWh；超级电容1MW×5min</td></tr><tr><td rowspan="2">项目总投资</td><td rowspan="2">10460万元</td><td>储能系统成本：8500万元</td></tr><tr><td>建设成本：800万元</td></tr><tr><td>运维成本</td><td>100万元/年</td><td></td></tr><tr><td>投资回收期</td><td>无法实现</td><td></td></tr></table>

挑战： 1、建设成本高 2、没有补偿机制去衡量储能所实现的价值

实现投资收益

制定发电侧峰谷电价

储能初装补贴

落实优先调度机制

税收优惠

实现潜在收益

准许风电场+储能参与电力辅助服务市场

• 制定调峰补偿

• 保证直购电交易/电能替代的电能质量

中国储能应用领域：辅助服务（调频）

以山西某调频辅助服务项目为案例分析：

<table><tr><td rowspan=2 colspan=3>名称三元锂电池：能量转换效率90-95%，循环次数6000次，100%DOD，浅充放达100万次以上</td></tr><tr><td rowspan=1 colspan=1>储能装机规模</td><td rowspan=1 colspan=1>9MW/4.5kWh</td></tr><tr><td rowspan=1 colspan=1>项目总投资</td><td rowspan=1 colspan=1>5600万元</td><td rowspan=3 colspan=1>储能系统：5040万元（设备、控制系统）建设成本：560万元日收益= 日调节量的总和×调节效果指标×调节性能补偿标准（5元/10元/15元）</td></tr><tr><td rowspan=1 colspan=1>运维成本</td><td rowspan=1 colspan=1>120万元/年</td></tr><tr><td rowspan=1 colspan=1>项目收益</td><td rowspan=1 colspan=1>1500-1600万元/年</td></tr><tr><td rowspan=1 colspan=1>预计投资回收期</td><td rowspan=1 colspan=1>5年左右</td><td rowspan=1 colspan=1>考虑贴现及成本</td></tr></table>

• 区域性市场

储能不能单独参与调频辅助服务市场

储能与火电机组联合提供调频辅助服务

现状

华北区域

目标

全国区域

储能

传统调频资源

分布式电力资

将华北区域“两个细则”扩展至全国

储能可以作为独立资源参与调频辅助服务市场

实施按效果付费的补偿机制

《华北区域并网发电厂辅助服务管理实施细则》《华北区域发电厂并网运行管理实施细则》

• 允许储能作为单独资源参与调频辅助服务市场

• 按效果付费补偿机制

• 增强储能结算的透明度

• 为储能提供并网审批流程的快速通道

中国储能应用领域：电网侧

<sub>经济性</sub>国内电网侧储能项目大多引入第三方主体作为项目投资方，负责项目整体建设和运营，电网仅采用租赁形式获得项目使用权，可利用储能资源替代传统输配电资产投资、提高电力系统运行可靠性或提升可再生能源消纳能力。

江苏：许继、山东电工、江苏综合服务公司投资建设，并租用储能系统集成商储能设备，部分电站由省公司向投资方支付租赁费，其他电站由省公司和投资方进行收益分享。一期项目成本暂纳入电网规划，相关成本计入输配电价。

湖南：湖南综合服务公司租用电池系统，其他系统一次性投资，省公司向综合服务公司支付租金费用，电网所支付成本尚无回收渠道。

河南：平高公司投资建设，合同能源管理模式运营（已参与需求侧响应）

宝清、潭头电站：分别由双调公司、南方和顺电动汽车投资建设，深圳供电局租用系统

经济性

投资：江苏镇江电网侧储能项目接入“大规模源网荷储友好互动系统”，总规模101MW/202MWh，总占地面积33.7亩。

效益：提高镇江东部地区供电能力和电网灵活调节能力。可提高供电能力10万千瓦，为电网运行提供调频、调峰等多种服务。相当于每年减少调频燃煤5300吨，节省调峰相关投资16亿元。

中国储能应用领域：分布式“光伏+储能”

以某工业园微电网项目为案例分析：

<table><tr><td colspan="3">名称</td></tr><tr><td>储能装机规模</td><td>20MW/40MWh</td><td>磷酸铁锂电池：0.5C，95%DOD，25℃，循环次数5500次以上，能量转换效率90%</td></tr><tr><td>项目总投资</td><td>14800万元</td><td>包括储能系统、PCS和配电设备</td></tr><tr><td>运维成本</td><td>30万元/年</td><td></td></tr><tr><td>项目收益</td><td>约1896万元/年</td><td>峰期电价1.0147元/kWh，平期电价0.7099元/kWh，谷期电价0.3259元/kWh 每天节省电费：3×峰期电价－ 2×平期电价－谷期电价 = 1.2984元/kWh 每年节省电费：储能系统容量×每天节省电费×365天=1895.664万元</td></tr><tr><td>预计投资回收期</td><td>7.8年</td><td>理想状态，未考虑充放电效率、维护时间、送出线路损耗等</td></tr></table>

潜在收益点

节省电费

需求响应收益

延缓升级容量费用

参与电力辅助服务市场获取的收益

促进投资成本降低

峰谷价差增大

光储系统初装补贴

税收优惠

• 分布式光储度电补贴

实现潜在收益

• 体现需求响应价值的补偿方式

• 落实分布式光储参与电力辅助服务市场机制

储能应用现状

Source：NEA statistics; CNESA Project Database, 2020

全球储能市场总规模

根据中国能源研究会储能专委会/中关村储能产业技术联盟（CNESA）全球储能项目库的不完全统计，截至2019年底，全球已投运储能项目累计装机规模为183.1GW。其中，抽水蓄能项目的累计装机占比最大，为93.4%，比去年同期下降0.9个百分点。

储能应用现状

中国储能市场总规模

根据CNESA全球储能项目库的不完全统计，截至2019年12月底，中国已投运储能项目累计装机规模为32.3GW，占全球18%，其中，抽水蓄能项目的累计装机占比最大，为93.7%，比去年同期下降2.1个百分点。

4 发展趋势

储能发展趋势

技术验证

• 科研计划实施

• 技术验证示范

截至2010年底化学储能计装机规模 2.4MW累计投运项目11个

示范应用

• 示范项目开展

• 应用模式探索

• 国际市场拓展

• 应用价值明晰

商业化初期

• 政策支持力度加大

截至2015年底电化学储能累计装机规模 164.1MW 累计投运项目 205个

装机规模快速增加多领域融合渗透商业模式逐步建立

2020年底预测电化学储能累计装机规模超过3GW

形成产业化体系

产业规模化发展

部分技术国际领先

• 标准体系完善

• 形成多种商业模式

M 预测在2025年底电化学储能累计装机规模超过20GW

2000年-2010年

2011年-2015年

2016年-2020年

2021年-2025年

储能发展趋势

Technologies

Physical Storage

• Pumped Hydro

• Compressed Air (supercritical CAES)

• Flywheel

Chemical Storage

• Lead-acid Battery

• Li-ion Battery

• Flow Battery (Vanadium, Zn-Br)

• Na-S Battery

Electromagnetic Storage

• Supercapacitor • Superconductor

Other Storage

Fuel Cell\* Mechanical Energy • Gravity

Technologies

• Pumped Hydro

• CAES

• Lead-acid Battery

• Li-ion Battery

Flow Battery (Vanadium, Zn-Br)

Supercapacitor

Technologies

Pumped Hydro CAES

Lead-acid Battery Li-ion Battery

储能发展趋势

数据来源：联盟对各主流技术厂商成本数据跟踪及调研

储能发展趋势

Data Source: CNESA forecast data

5 结束语

<sup>导向</sup>国际储能技术与产业发展的相关政策

政策导向促进我国储能技术与产业发展的相关政策

《关于促进我国储能技术与产业发展的指导意见》- 中国储能产业第一个国家级政策

“十三五” ：进入商业化初期

• 建成一批不同技术类型、不同应用场景的试点示范项目

• 研发一批重大关键技术与核心装备；

• 形成一批重点技术规范和标准

• 探索一批可推广的商业模式；

• 培育一批有竞争力的市场主体

“十四五” ：规模化发展

• 储能项目广泛应用，形成较为完整的产业体系

• 全面掌握具有国际领先水平的储能关键技术和核心装备

• 形成较为完善的技术和标准体系并拥有国际话语权

• 基于电力与能源市场的多种储能商业模式蓬勃发展

• 形成一批有国际竞争力的市场主体

推进储能技术装备研发示范

推进储能提升可再生能源利用水平应用示范

推进储能提升电力系统灵活性稳定性应用示范

推进储能提升用能智能化水平应用示范

推进储能多元化应用支撑能源互联网应用示范

促进我国储能技术与产业发展的相关政策

国家层面产业政策

• 国家发改委、科技部、工信部、国家能源：《关于促进储能技术与产业发展的指导意见2019-2020年行动计划》

• 国家能源局：《关于促进电储能参与“三北”地区电力辅助服务补偿（市场）机制试点工作的通知》

• 国家标准委、国家能源局：《加强能源互联网标准化工作指导意见》

国家发改委、教育部、能源局：《储能技术专业学科发展行动计划（2020—2024年）》

• 国家发改委《关于加快建立绿色生产和消费法规政策体系的意见》

• 国家能源局：《关于组织申报科技创新（储能）试点示范项目的通知》

• 华北能监局：《第三方独立主体参与华北电力调峰辅助服务试点市场规则（试行)》

• 南方能监局：《南方区域电化学储能电站并网运行管理及辅助服务管理实施细则（试行）》

• 西北能监局：《发电厂并网运行管理实施细则》和《并网发电厂辅助服务管理实施细则》（简称“两个细则”）

• 甘肃省能监办：《甘肃省电力辅助服务市场运营暂行规则（2020年修订版）》

• 青海省能监办：《青海电力辅助服务市场运营规则（试行）》

2 地方性产业政策

新疆自治区发改委：《关于开展发电侧光伏储能联合运行项目试点的通知》

• 广东省能源局：《广东省2019年电力需求响应方案（征求意见稿）》

• 海南省政府：《海南智能电网2019-2021年建设方案》

• 浙江省财政厅：《浙江省发展与改革专项资金管理办法（征求意见稿）》

• 山东省发改委：《关于开展储能峰谷分时电价政策试点的通知》(征求意见稿)

• 内蒙古自治区发改委：《2020年光伏发电项目竞争配置方案》

结束语

 储能技术具有广阔的应用前景和市场需求。

 各种储能技术有不同的技术特点和应用场合。

 我国储能技术取得了重要进展且发展很快。

 储能迫切需要更多的人才、资源和政策的支持！

结束语

请批评指正！

陈海生 chen\_hs@iet.cn

中国科学院工程热物理研究所

储能技术与应用发展

储能技术与应用进展

汇报内容

1

背景

储能的概念

储能的重大战略意义

国民经济与社会发展十三五规划：

国家能源委员会会议:

储能的重大战略意义

2

技术现状

抽水蓄能

压缩空气储能

蓄热蓄冷

飞轮储能

铅酸电池

锂离子电池

液流电池

钠硫电池

3

应用现状

中国储能应用领域：集中式风/光电站+储能

以华电某风电场储能项目为案例分析：

中国储能应用领域：辅助服务（调频）

以山西某调频辅助服务项目为案例分析：

现状

目标

中国储能应用领域：电网侧

经济性

中国储能应用领域：分布式“光伏+储能”

以某工业园微电网项目为案例分析：

储能应用现状

全球储能市场总规模

储能应用现状

中国储能市场总规模

4

发展趋势

储能发展趋势

技术验证

储能发展趋势

Technologies

Physical Storage

Chemical Storage

Electromagnetic Storage

Other Storage

Technologies

Technologies

储能发展趋势

储能发展趋势

5

结束语

<sup>导向</sup>国际储能技术与产业发展的相关政策

政策导向促进我国储能技术与产业发展的相关政策

《关于促进我国储能技术与产业发展的指导意见》- 中国储能产业第一个国家级政策

“十三五” ：进入商业化初期

“十四五” ：规模化发展

促进我国储能技术与产业发展的相关政策

国家层面产业政策

2 地方性产业政策

新疆自治区发改委：《关于开展发电侧光伏储能联合运行项目试点的通知》

结束语

结束语

请批评指正！

研报原文