储能之成本、原材料、新技术、安全详解

储能之成本、原材料、新技术,安全详解日前，央视《中国经济大讲堂》播出了中国科学院院士欧阳明高教授演讲的《减碳在行动：储存“风光”，路在何方？》。欧阳明高院士从储能对新能源革命的意义、原材料资源情况、成本、新技术、新模式等方面详细解读了储能产业，他还指出：储能是新能源革命的瓶颈。正文目录目录TOC\o"1-5"\h\z正文目录 1图表目录 2\o"CurrentDocument".储能是新能源革命的瓶颈 3\o"CurrentDocument"1.新能源还不是“三好生” 3\o"CurrentDocument"“靠天吃饭”，影响电网安全稳定 3\o"CurrentDocument"风电光伏发电成本低，但电价却不便宜 4\o"CurrentDocument"储能是新能源革命的瓶颈 4.储能的技术与安全 51.提升电池循环寿命，可以有效降成本 5\o"CurrentDocument"2.制造锂离子电池的资源有充分保障 5\o"CurrentDocument"3.避免电池事故，要靠技术水平与安全规范 6\o"CurrentDocument"4.三大''法宝”保障储能电站的安全 6.车网互动储能 7\o"CurrentDocument"1.电动汽车能变成电网的充电宝 7\o"CurrentDocument"2.车网互动能为多方赢得收益 7\o"CurrentDocument"3.年后车网互动储能总量将超过储能电站 7\o"CurrentDocument"4.车网互动离不开电池技术的创新 8.氢储能 8\o"CurrentDocument"1.除了交通，氢储能还有更广阔的应用 8\o"CurrentDocument"2.氢生产成本比电高，储存成本比电低 9\o"CurrentDocument"3.多种氢储能储运方式各显神通 9\o"CurrentDocument"4.氢燃料代替煤，让火电厂实现低碳排放 10.让储能从配角变成主角 101.人人都是能源的消费者，也是能源的生产者 10\o"CurrentDocument"2.加强关键技术研发，让储能从配角变成主角 11\o"CurrentDocument".六类储能成本测算及系统技术分析 11\o"CurrentDocument"1.多种储能路线进入发展快车道 112.六类储能技术分析 156.2.1. 抽水蓄能 156.2.2.锂离子电池储能 176.2.3.压缩空气储能 202.4.钠离子储能 222.5.全钗液流电池储能 242.6.铅炭电池储能 27图表目录表1按应场景划分的储能类型 11表22021年储能重磅政策 12表32021年各省风光配储政策 12表4储能技术在电力行业应用范围 13图1储能技术路径分类 14图2各种储能技术优缺点对比 15图32021年我国各储能技术装机占比 15表5抽水蓄能LCOS测算核心假设 16表6抽水蓄能LCOS敏感性分析 16表7我国抽水蓄能装机及规划情况（万千瓦） 16表8各省抽水蓄能装机及投资 17图4电化学储能上下游示意图 18图5不同技术路线电池对比 18图62017-2021年我国储能电池出货量及增速 19表92021年部分磷酸铁锂电池储能电站EPC招标情况 19图7压缩空气技术发展历程 20表10海内外部分压缩空气项目情况 21表112022年立项的大型空气压缩储能项目 21表12压缩空气储能系统LCOS测算核心假设 21表13压缩空气LCOS敏感性分析 22表14各种类型储能特点 22表15铅酸电池、锂离子电池和钠离子电池性能对比 23图8钠离子电池的材料成本优势明显 23表16钠离子电池储能系统LCOS测算核心假设 24表17钠离子电池LCOS敏感性分析（元/kWh） 24图9全钿液流电池原理 25图10全钮液流电池结构 25图11全钮液流储能技术优势 25表18我国近年来规划或建设的锐液流储能项目 26表19全机液流电池储能系统LCOS测算核心假设 26表20全钢液流电池LCOS敏感性分析（元/kWh） 27图12铅炭电池结构图 27表21铅炭电池储能系统LCOS测算核心假设 28表22铅炭电池LCOS敏感性分析（元/kWh） 28.储能是新能源革命的瓶颈新能源还不是“三好生”锂离电子电池的发明，使电动汽车发生了突飞猛进的变化，带动了可再生能源的大发展，但当前新能源还当不了“三好生”。所谓“三好生”，就是既要供应安全，又要价格便宜，还要绿色环保，这就是经济学上的“不可能三角”，经济可行、绿色低碳、安全可靠，很难同时满足。比如煤炭，安全可靠且经济可行，但是它绿色低碳不太好；新能源则恰恰相反，绿色低碳，但是其他两个又不完全满足，这是目前我们遇到的一个困境。“靠天吃饭”，影响电网安全稳定以风电和光伏为主体的新型电力系统，通常说风电、光伏价格己经比煤电价格低，这是指发电价格，实际上我们真正要用的时候，还会遇到一系列的问题。比如说风电、光伏，它是靠天吃饭，一会儿多，一会儿少，不可能24小时发，每天供需不平衡，整年也是不平衡的，区域是不平衡的。电网有一个原理：就是时时要平衡，它才能稳定。所谓稳定性问题，比如说负荷变大，发电的电功率不够，一般交流电的频率是50Hz,如果出现这个问题，交流电频率会下降。我们在发电侧，比方说燃气轮机、蒸汽轮机，锅炉的运行可能就不正常了；比方说变电站，它的变压器就有可能也运行不正常了，它会发热等。这样一来，我们电网就会要断电了，会引起电网的波动，频率的波动带来电网稳定性的丧失，这会导致停电的事故。美国的得州大停电同样也是因为频率下降过于厉害，湖南省在2020年冬季也遇到这个问题。那个时候，正好冬天比较冷，电力负荷达到历史新高，受到汛期光照极寒天气的影响，风电、光伏发出来的电达不到预期。它的出力变小，而火电机组又装机不足，所以导致无法满负荷运作。好在我们中国各省区有国家电网系统，全国协同一致，及时抑制这个问题，没导致大停电。风电光伏发电成本低，但电价却不便宜电网的稳定性，须附加调频、调压、调峰等，这需要付出成本；还有电网由于波峰波谷特别大，我们按波峰最大功率来设计电网的话，成本也要增加；因为不平衡，我们就要给配套一些东西来补偿它；所以这三部分成本，我们就叫上消纳成本。风电、光伏发电的成本平价上网，但并不等于平价利用，因为消纳成本会导致电价上升，如果加上这个成本，那么可再生能源比煤发电还是要高的。德国是可再生能源发电比例率先超过50%的国家，按道理风电、光伏发电应该比较便宜。但德国原有的火电厂、煤电厂、燃气轮机组都并没有拆除。因为这些机组作为灵活性调节正好是来做补偿风电、光伏的波动和随机性，以及用来调频调峰，这些成本加上来之后，实际上总电价是上升了。4.储能是新能源革命的瓶颈新能源革命的主要的瓶颈是什么呢？中国新能源的主要瓶颈不是风电、光伏，风电光伏技术很成熟，光伏效率在不断提高，成本在不断降低。光伏的原材料是硅，硅不存在资源的问题。新能源革命的瓶颈是储能，我这里说的储能是广义的储能。针对可再生能源的随机性和波动性，将富余的可再生能源存储起来。当可再生能源不足的时候，把这种能量通过时空变换，再把它补回去，这就叫储能技术。我国光伏的产能极大，想增加产能也非常简单，但大规模推广必须要配储能。全世界认同的新能源革命有五大支柱：1）第一，可再生能源转型，尤其是光伏风电；2）第二，集中式转向分布式，让每一栋建筑都变成发电厂、微型发电厂；3）第三，用氢气电池来储存间歇性能源；4）第四，发展能源互联网技术；5）第五，电动汽车作为用能、储能回馈能源的终端。我们可以储能为抓手推动能源转型和新型电力系统发展。这是我们面向碳中和，中国新能源革命的一个重要的技术路径。2.储能的技术与安全1.提升电池循环寿命，可以有效降成本随着电动汽车的普及，电池产业规模越来越大。预计2025年，中国的电池产能会达到年产30亿千瓦时，而储能所需不到3亿千瓦时，储能所需要的电池大概是电动汽车的l/10o从整个需求来看，到2025年电动车所需电池量是10亿千瓦时。我国总产能规模目前占全球70%,是全球最大规模的，且我们的质量也是位居前列的。随着规模的上升，车用动力电池的成本也将不断下降，寿命也会不断提升。比如说现在储能电池循环寿命大概是5000-8000次，五年之后，我相信循环寿命超过1万次是非常容易的，未来循环寿命到15000次也是完全有可能做得到。所以随着寿命的上升，单次储能成本当然也会下降。制造锂离子电池的资源有充分保障大家会担心一个问题：原材料够吗？最近碳酸锂价格猛涨，涨了十倍，从过去的4万多涨到了40多万。这实际上是由于近期产能大规模上升，导致的近期波动，并不代表长期的趋势。从资源角度来看，我们资源是足够的，而且我们新发现的资源还在不断提升。2020年对比2015年，我们可采资源的探明储量提升了4倍，还会继续提升。按目前的资源，我们可以做多少电池呢？可以做2270亿千瓦时的电池，如果做电动车，一辆车100度电，可以做22亿辆，这是足够的。总体来看，资源是有保障的。当然供应的安全、偶尔的波动也是我们需要关注的问题，这是国家将来的材料安全必须采取措施的地方。3.避免电池事故，要靠技术水平与安全规范锂离子电池是一个非常好的储能装置，用途广，性能优异，但它有一个问题，会出现热安全安全事故。电池热安全事故的一个共性特征，我们叫电池热失控。电池需要在一个正常的温度范围内才能进行正常的充放电，一般来讲这个温度范围是零下二三十度到零上三五十度，超过这个一般来说就有风险。一般来说，接近100摄氏度的时候就会开始有一些非正常的副反应。国家监控平台是对电动汽车安全全监控的，从这几年的数据来看，发生事故的概率大概是万分之0.5。其实这个跟传统车一一燃油车烧车事故是大体相当的。相反，我们电动车实际上是比较简单的，反倒是死亡的人数比较多。统计表明，2021年发生了1.8万起的事故，死亡了57人，伤了157人。这个问题形成了一个社会关注的热点问题，是政府重点抓的一件事情。从技术角度说明了技术水平、安全规范是起决定作用的。至于集中式储能电站，一般都在1万度电以上，我们对储能电站要有更好的技术水平，更完善的技术保障体系才能防止它的事故发生。2.4.三大“法宝”保障储能电站的安全储能电站的应用安全性怎么解决呢？主要有三条途径：一是针对在使用过程中的各种诱因，比如过充，电池中间有一些颗粒，会造成内短路，热管理系统不好，过热了，比方说夏天一般烧车的事故会增加。对于这样一些问题，我们要通过主动监控预警的方式来发现它，这就叫主动安全技术。二是本质安全也就是电池本身的安全性要好，要从电池的正负极材料的选择、电解液的选择、隔膜的选择以及整个设计制造过程来保证它。三是一旦本质安全出了点问题，由于各种诱因没扛住，就像人一样感染了，那怎么办呢？最好不要让它传染，电池系统是由很多个电池组成的，最好不能让它蔓延，阻断蔓延是最后一招，保证就算有诱因、就算是有一个电池发生问题，但整个系统没问题，这要靠隔热散热、消防来解决。这就是被动安全技术。3.车网互动储能电动汽车能变成电网的充电宝一般时候是电网给车充电，现在我们也可以用车给电网充电，把车变成电网的充电宝。也就是说，车既可以充电又可以往回放电，这就叫车网互动。比如说大家都是在下班六点来充电，电网是受不了的，但如果我们后半夜充电，反倒是把后半夜的波谷填了，波峰没有了，这就叫削峰填谷。这个还不是车网互动，只是有序充电，也就是我们用一个后台来调度大家充电，我们叫广义的车网互动，从有序充电到车网互动，有序叫V1G单向的，车网互动是叫V2G双向的。车网互动能为多方赢得收益还可以扩展车跟车充电，车跟房子、车跟建筑、车跟微网都可以互动，不一定非要只是跟大电网互动，灵活性就非常大。用户是有收益的，而且可以创造很多就业机会。这么多车，聚合起来有很多人会办这个公司。而且政府也可以参与建立后台，国家电网也会参与调动，大家都有收益。电动汽车储能跟固定式储能电站相比有什么特点呢？第一成本低，电动车本来就是买来的，已经是买了出了钱的；第二风险低，因为电动车不会有特别大的事故，因为电池比较少，当然技术难度有提高。大家会疑问：“我这个车又开车又储能，那个电池就废了对吧”？实际上，我们现在的电池寿命是富余的。如果每次满电跑500公里的电动车，你要是1000次（满充满放）循环的寿命，你能开50万公里。2000次的循环寿命那就是100万公里。一般来讲，私家车一年也就开1万多公里，十年也就是一二十万公里，所以我们电池的寿命是富余的。另外90%的时间车都是停着的，所以在90%这个时间是可以用来进行车网互动赚取收益的。我们一辆车的力量是很小的，如果把所有的车合起来就大了。3.年后车网互动储能总量将超过储能电站预计到2040年，中国大概会有三亿辆电动车，如果每辆车平均是65度电，那3亿辆车是200亿度电，我们车上可以装200亿度电。200亿度电是什么概念？我们今天全国每天的用电量就是200亿度，也就是说我们车上电池能装的电够我们全国用一天。当然了，我们并不能把所有这些电都拿出来，但至少一半是可以的，也就是100亿度。另外，从调节功率来看，如果每个充电桩15个千瓦，那么最后就会有30亿千瓦。30亿千瓦什么概念？我们2040年的非化石能源装机的一半，大概也就是30亿千瓦，这个也是足够大的。关键是我们怎么把它能够聚合起来？我们现在的国家标准、规范都有，电动汽车接入电网，参与能量互动，已经具备良好的电网硬件基础和设计方法。那么成本多少？其实成本并不高，只是把充电桩由单向变成双向就可以了，所以其他都是软件升级。在2030年之前，我们预测储能电站还是一个主体，在总量上一定会比车网互动要多，因为车网互动我们还需要一个发展的时期。那么到2030年之后，首先是电动车的数量会极大增加，另外新基建也会发展起来。所以由于成本低、安全性好、量大，在储能中，尤其是用户侧储能中占有很大的比例，未来逐步的会在总量上超过储能电站。4.车网互动离不开电池技术的创新随着今后的发展，我们还有不断的电池技术的创新，比如说现在寄予厚望的固态电池。从固态电池目前的研发看，有三种技术路线：氧化物、硫化物和聚合物。硫化物是车用全固态电池的主要选择。因为硫化物是在中间离子导电率最好的一种电解质，现在还有很多的技术难题需要克服，我们预计到2030年全固态电池占整个电池的量不会超过1%;在2030-2060年，现有的锂离子电池仍然会继续发展。目前储能电站的电池，比方说磷酸铁锂电池本身就是一种非常好的低成本、安全、长寿命的电池，所以我们对它也寄予了很大的希望，磷酸铁锂电池是完全中国自主的、不要银不要钻，是最佳选择之一。4.氢储能除了交通，氢储能还有更广阔的应用我们现在基本上都是纯电路轿车，燃料电池轿车会不会来取代它呢？我个人的观点纯电动轿车还会是轿车的主体，燃料电池轿车要想取代是有难度的，关键是使用成本和方便性。因为纯电路轿车已经能满足轿车所有的需求，成本很低、直接用电。你用氢，如果用可再生能源制氢，能源利用效率只有25%,但是用电是75%,这两者就差别非常大。这种差别就会导致成本的增加，另外加氢的方便性跟充电比的话，大家可能觉得现在充电不是很方便，我相信今后充电会越来越方便，比大家加油还方便。至于寿命、续航，这已经都不是问题。当然，燃料电池在轿车上不一定是最好的选择，并不等于其他方面也不行，将来远洋货轮，它一定是用氢的，飞机也是会用氢燃料，另外还有重型卡车，还有很多无人机也都是它好的应用方面。所以我们看氢能以前都局限在交通，事实上，氢能是一个更大的概念，不仅仅是交通，氢能交通只是氢能的先导，燃料电池轿车只是氢能交通的先驱，所以我们一定要搞清楚，这是一个氢能战略，是一个大战略。氢生产成本比电高，储存成本比电低氢储能也是一种非常重要的长周期大规模储能方式，这里的关键我们前面说了还是成本，氢经济性不是很好。电是直接就储了，氢还要电电解水制成氢，效率大打折扣。但是我们要记住，氢能讲究的或者说可再生能源讲究的是全链条经济性，包括制备、储运、运输、加充、使用全链条。发电生产成本低，但储电成本是高的，比如说1公斤氢可以储33度电，就算电池储1度电500块钱，储33度电就得15000块钱了。而储1公斤氢，如果在地上储，那1000块钱都不要，所以它储能的成本只是储电的1/10不到。电池不能长期储能，因为它有自放电，也不能大规模储能，因为储能电池的成本太高，所以在电池不适合的这些地方，氢能就有它的优势。储能有高频的、有低频的，有小功率、有大功率，有短周期、有长周期，不同的应用场景，需要不同的储能方式，电池和氢能正好互补，形成一种主流的储能方式。其他的各种储能方式，会与之配合互补，形成一个储能生态。多种氢储能储运方式各显神通我们有各种各样的氢能的储运技术，比如说西部过来的长距离几千公里，一是靠管道，另外也可以用特高压先输电，输完电到东部再制成氢，也是可以的。现在特高压输电1000公里每度电只要几分钱，很便宜，贵的是配电网，特高压长途输电是比较便宜的，所以在特高压下到配电网的时候，在那个地方制氢，其实是有竞争性的。当然，我们还有其他的方式，比如说我们把它变成液氨。液氨是什么？我想大家都明白，我们很多县里面都有化肥厂，它就是用氨水做，味道不太好闻，但是氨水的整个基础设施、制作方法都是成熟的，它最大的优点是储氢密度极高。高达什么程度呢？丰田的燃料电池轿车用700个大气压的氢瓶。100公斤的瓶子储5公斤氢，如果把它变成液氨，100公斤可储17.8公斤氢。所以液氨有绝对的储氢密度优势，而且运输便利、产业技术好，使用方式灵活。4.氢燃料代替煤，让火电厂实现低碳排放最后把液氨用于发电来完成从电到氢，再从氢回到电，把多余的电存起来，电少的时候，我们再放回去，这就叫储能。那么怎么放回去呢？可以用各种方式发电发回去，也可以把它制成氨水到煤电厂，但我们说碳中和并不一定是要把火电厂消灭，是要把碳减下来。比如现在很多火电厂都是热电联供的，关键问题是燃料是煤，可以把碳捕捉下来，也可以把煤变成氨或者氢，就不会碳排放了。所以这也是一种将来火电厂改造的方式。.让储能从配角变成主角人人都是能源的消费者，也是能源的生产者在未来中国的电力和储能市场，会出现新的业态，那就是人人都是能源的消费者，同时也是能源的生产者。比方说用电动汽车储能，充电的时候要花钱，放电的时候可以赚钱，花钱的时候我用低价的电，卖电时是高价，这样来赚出收益，这就是未来的能源生态圈。那么，这怎样运营？各式各家的，这是一个运营的模式，就是自上而下，电网公司会有调度来进行指令下达，下达之后，有很多聚合商会响应这个指令来进行聚合，那么我们物业的综合体就取电售电，最后到我们各个车主，它是分层的网络。怎么聚合？相当于开一个炒电股市，或者说炒电的期货，就是每一个车主都是散户，可以开户，而聚合商来撮合这个供需。你就入市交易，就跟卖股票一样，逢低买、逢高卖，我买是充电，我卖是放电，这实际上跟我们炒股是一样的。要方便实施，就需要建立集能源互联网的全国虚拟电厂，把它聚合起来相当于是一个聚沙成塔的过程。该什么情况卖、什么情况买，不需要你天天来干这个事，你只需要把这些想法规则告诉它，会自动的进行，不需要你做太多的事情。所以分布式的电力交易会完全市场化进行实时交易。在这种情况下，预计会形成万亿级的车网互动的智慧能源的市场规模。加强关键技术研发，让储能从配角变成主角我做一个储能市场发展的综合建议：首先，要明确主流储能技术的战略地位，这是实现碳中和的关键之一；第二，要明确储能在新能源中的角色定位；第三，要加强储能相关的关键技术研发；第四，建设车网互动V2X的基础设施；最后，要健全多层次统一电力市场体系。我想我们最终的愿景就是迎接第三次能源革命和第四次工业革命，就是绿色化和智能化。.六类储能成本测算及系统技术分析在新型电力系统中，储能将成为至关重要的一环，是新能源消纳以及电网安全保障必要保障，在发电侧、电网侧、用电侧都会得到广泛的应用，需求空间广阔。国内市场，风光强制配储政策推动储能需求指数增长。在市场需求爆发以及政策鼓励的双重推动下，成熟的抽水蓄能、锂电储能呈现爆发性增长，其他新型储能技术也进入了发展快车道。本文对抽水蓄能、锂离子电池、压缩空气、钠离子、全钢液流电池、铅炭电池六种储能的发展现状、系统成本、应用前景做了评估。多种储能路线进入发展快车道按照时长要求的不同，储能的应用场景大致可以分为容量型(24h)、能量型(约1〜2h)、功率型(<30min)和备用型(215min)四类。容量型储能场景包括削峰填谷或离网储能等，长时储能技术种类较多，包括抽水蓄能、压缩空气、储热蓄冷、储氢以及各类容量型储能电池(例如钠硫电池、液流电池、铅炭电池、锂浆料电池等)。表1按应场景划分的储能类型

一...........—-—类型储能时长实际应用场量储能类型容量型2处削峰填谷、离网储能等抽水蓄能.压缩空气、储热蓄冷、储氢储碳、钠成电池、液流电池、铅炭电池等能量型1〜2h更合功能.调线调频和紧氢备用等多重功能磷酸铁锋电池等功率型W30ain调颖等超导储能、飞轮储能.超级电容器.钛酸钾电池、三元锌电池备用空215«in作为不间断电源提供联急电力铅酸电池、悌级利用电池、飞轮储能 一版5二数据来源：英大证券研究所整理2017・2020年，电网响应能源局、发改委降低弃风弃光率的决策，充分利用电力体系的灵活性资源消纳新能源，使得弃风弃光率下降到2%。同时电网压力凸显，部分省份开始要求电源侧配置储能。2021年，多个储能行业的重磅文件公布，储能等迎来历史性发展机遇。表22021年储能重磅政策日・■D文件名今2021.5双改•《美于・一，盒倚解桁嗫机制的■艮＞〃电拿性方式形或电■电倚.将容・电阶第人■配电价回收.mi.7发改善.《大于加快H动新*储・乂展的指，意艮）到2025年.*能■机■!!这3000万干鼠以上・♦金•新骸2021.7改革委《夫卜罐一修宪■分射电伊机♦的通仙》iW或「昨•，1・欠・统峥后陵**1过〃必纳。・电传情量・・上冬Mf4：h*他・方■■上不・于3：1・mi.tX改♦,《关f皴热可再生健费度电加井村蛭传的■颊》由电网女我洞第任务的位修性规慢（■分宵"也■求鬣一笈俭比值的■德.*1■配■■我为ISJ力••2小时K。♦化・“配•4小Wft!1（£HB2OV4小时）的••外♦・1021.9・■胃《■火・・中K■双展・划（2021-2035年》«2025^.■水■健置产总■幅依“十三IT■一看.达KH200万千瓦，匕弼3030%■水■■及产◎・值般“凸出力1（2 killL，亿下国左而・•丹命公布的解,备・口.大亚1个计&冲亿TJC*，*》 —（化发展好畏.具着大・假，业化应用条件,《关上奴励可内生检*发电企业门建或利买词峰It力塔却将M烧模的通知》修•广H能重要性.螳足/巾场化爆模要求门打配置153小时,保障性规模由电M负费洞纳.A对保障性螳慢内的配健作出A体要求.但M我国维大学数省份都已风电.无伏电站相昊WI能改・建&要求.右故省份要求强制建改1M221%于3暮花附建，河11制/储政储的刺激卜,我国・俺打业■求出现广并"戏鬣.行业快速壮大.表32021年各省风光配储政策

德区文件名今尺电、充伏（UO■模要求I1州客《大于卜达贵州褥2021年事-ItIt伏及电项“开雇IN期L作计修的*ta>《关于下达慢州各2021年就二做光伏发电*H开！KiRIIIIl作计目的城ta）2021年计划总装机短幡21.6689（中Kit伏・日需能81（*的/能2簸.甘雨香《关于-+Hh-第依时电.光伏发电・口开发建段有关事度的・m）202i-2C22那0缩12。河西堆M（flft.嘉峪大畲目.张依.式眼）最低掖电站装机界■的IOM£&,其他培“最低按电站犊机容量的5例置.储能改修比或窿健时氏均不抵『2小N广朱自《大于2021年K电、It伏发电开发建设有关事♦的通知》2021务保岬件丹殿候9（；・《四川叱1闪五•光伏.—开发若干指导意见>5年内曜&II^ZDGI河南有《关于2021年风电.光伏发电・口建设有关*"的总须>力争2025年**2DG4左右1美M域依片储能总罐总Mg/60Ch:11类W城履计健健总蝮偿i5owiAwown»；Hl类仅域可协商■定询纳螳悔.鬟求配置*口2<nwm.可止鬣垢的健陵女』.H苏省OT方省发改委关1做好2021年工电和光伏发电健改】作的通ta>"IRS-*同.限电、尤伏箱《计新竭3aMG4以上知乎@［已重置］陕西省《队内古。*。拢建设万案（W♦i）（征求意见修））《关于开展发曲有2021年风电.尢伏发电项目开发建&有关工作的通1«>3021年一地保舲性并同建Q规模为6GV2021年,新增集中大风电项日.陕JtM区按照10%装机盥华储《断康集中大光伏发电项”・大中.*安市技/10工椅除布按!H2s装机密■配保健徒设■・W巾《3021-2022"风电.光伏发电痢R开发建设和20210保障性片网有关事"的■翅）《关于天谆市2021-2022年H电、尤伏发电*H开发建改方案）■伏、艮电■•共计L23KB,M&3GV.存量1.939。单体在■超过5万T儿的光伏发电承诿他小配比不低于*H装机方■的1（B.网电安,春《关于2021年乂电.光伏发电开发健设有关事♦的通W》2021年光伏.风电新增螳模为60»山四省《关于做好2021年乂电.it伏发电开发&设有失$*的■如）2021年-2022W风电、尤伏井河MEHH.2G1建H・目在安全《HI卜配置IG及以上的他在设籁（Kf2021隼战电、开发*0方*有大事彳的通知（tf求意见稿）>2021-2022年V*质电.龙伏保1•作件四震幅5.26<>河4t有内篌占自治M《关于下地河北有2021年风电.光伏发电保障性济网0目计划的通如><关f加快招成新型《llt发展的实能意见<征求意更稿）>《关于白帝（X2021年保眸件并网柒中式义电.光伏发电RHtt选始«>2021年风电,光伏发电保障性件网♦目计目那个.检蝮履I161GV2021年风电尤伏*H共切个.0鳗K10.65GV保障件并网反电,光伏的12&JI.南乂.北同保阵性库网”口技同l（n、I9B.2小时配置铀他犊置计H・ I.2G1.24Sb的健健2025年建成并村*rM僦籍邂幡达到SOOhFKU上.风电*H配K*弓二叶圮*3（n'3bw2h•能广西U俄自的伏<t『2021年保障件并同皿上收电布克伏发电鹿设方案的通知）<2021年巾场化并列我匕风电.光伏发电及歹徒忆料•体化项”亶或方累的通知）JI2I>1K'tl,左伏保障性许同蟆幅ia27GI”入202!年南均化件网隰E风电和光伏健设万塞的・11共加个.模&5SG1战电・11配置JMb修融：光伏*R配置1512hHtt.KRfilttl.l5Gt/2.Xn♦北省《关于公布2021年平价新健源”H的・加》2021年全有安缙看健毒*H总容量I2279GV.安/臬中式（共享式）化学ttllte电站（不;她配置的化学就能电站）37f,容量2<5<>/&3Xlh.♦南得《关于加快推动翻两百电化学健能发*的实施意圮》力?到2023年电成电化学口1佬电站150万千瓦/3«0fiTK时以1..山东省<2021年登有健源1：作指导意新健源场站*则|.也置不低r比苏W《春发他委关于我方2021年光伏发电/11市场化片网有关•鹏的通知）长江以南功率修、时长两小N;长H以北Q率10V时长两小时.江宁皆《辽宁容发改委发布有反电"日建&方案>优先支持在辽弓出r.黄的笫b星姐当.更女 ・-出■1E以上』目从整个电力系统的角度看，储能的应用场景可以分为发电侧、输配电侧和用电侧三大场景，除此之外的应用还包括辅助服务、分布式发电与微网等表4储能技术在电力行业应用范围

应用氯城应用场景■能的功传改侬发电萦域场助动态运行1.利用储能技术响应速度快的构点,在进行•助动6运行时提高火电机加的效率,M少碳措放.Z避免动感蛭行对机筑寿命的根宙.M少设』施护和史校设瞽的费用.取代成并延爆新建机组筋低或延援M新建发电机加容量的需求二次调贩1.通过HI时平衡负有国发电的差片来调埼糖率的波动.妙过对电M的储能出缶迸打充放电以控加充放电的速率,朱调首健军的波动.2.减少时火电机纸的磨损助服务犊域电瓶支除电力系统•般通过时无功的控制来谓整电长.将具有快速反应能力的储能装置布置在负翻端,根据负药濡求内放或吸收无功功率,以调整电乐.调峰在用电低杏时储能,在用电岛崎时内放电能.凄现削峰埴芥.占用容量善用容量应用f常蛭发电费源的无法假期的事故.在缶用容■应用中.储能需要保持在找,并时刎准着放电.♦配电萦域无功支持0过传烙器赛k鼓路的实除电限,整整输的的虱k扁士彳・应能第旧条线路的电年・使储能设各能够做到动态朴信.援解线路阻塞储能系统安装在阴富线路的卜潮.储砸系统在无胤事时段充电.在高负荷时段放电从而M少系统对输电容*的需求.延燃输配电炉容升级在负荷接近*配电容盘的系统内.将储能安装在蚊本需要升级的输配电设*卜*位置来缓解或者避免旷哲・变电站白诵电源变电站内的储能改善可用于开关摩件.通值用站、舲制设瞽的着用电源汽接为良潦负背供电.用户分时电价管用帮助用户实现分N电价管fl的手段.在电价较低时给储能系统充电,再勒电价时放电.用户编容量费用管理用户在fl月用电负马抵的时段对储能设餐充电.在需要高负荷时.刊用储能设着放电,从而降低自己的最高负蜀.达到减低容量费用的H的.电能质量提高板电质量而可靠性.小型高网储能应用提供松定电味和糖率.善用电源分布式发电与■网商业/京用储能系统就决可再生能源发电的何破性何以.降低用户创用电成本.提高供电所量.可喜的务用电源.大侵模可再生能源并明嫌再生能源电量料移和固化痴H平抑可再生能源发电出力波动,跟踪计刎此9兄能年:・，高少线的界«.迸行电价管理.在电河负荷尖峰时向电一曲供切率之朴匚如比匕电海的调峰瓜力.减少瞽用电源狡阚量.从技术原理上讲，储能技术主要分为物理储能、电化学储能和电气储能、热储能和化学储能这几大类。电气吸 电化学播能 热牍 化学植能-电气吸 电化学播能 热牍 化学植能-超导槌能q超级电容❷能图各类储能技术中，抽水蓄能是应用最为成熟；储热技术也已处于规模化应用阶段，目前我国火电灵活性改造大部分采取储热技术；锂离子电池储能开始近两年得到了飞速应用；压缩空气以及液流电池也迎来了商业化应用。

惬水・优 庄娘空气it能 11离子电也 超级电百 fc.»ilwF1图2各种储能技术优缺点对比6.2.六类储能技术分析6.2.1.抽水蓄能抽水蓄能具有技术优、成本低、寿命长、容量大、效率高等优点。由于抽水蓄能电站运行模式是将能量在电能和水的势能之间转换，其储能容量主要取决于上下水库的高度差和水库容量，由于水的蒸发渗漏现象导致的损失几乎可以忽略不计，抽水蓄能的储能周期得以无限延长，可适应各种储能周期需求，系统循环效率可达70%-80%。与此同时，建设完成后的抽蓄电站坝体可使用100年左右，电机设备等预计使用年限在40-60年左右。图32021年我国各储能技术装机占比成本测算：当前最为经济的储能方式为探究抽水蓄能电站经济性，我们对抽水蓄能电站储能度电成本进行了测

算。表5抽水蓄能LCOS测算核心假设参数数值参数数值初始投资成本（元/»’）6系统功率（MW）200运维成本（元”）0.06系统容量（MWh）1000系统残值率（%）10放电深度100储能循环效率（%）75年循环次数（次）400系统寿命（年）30年衰减率G）0.4贴现率（%）；A--g税率（%）二匕化。11一1‘月=|：25%考虑抽水蓄能电站初始投资成本与项目选址密切相关，后期新建项目选址经济性下降，初始投资成本可能将会上升，另外电站实际循环次数假定在300-500次之间。我们预计不考虑充电成本的前提下，常规抽水蓄能电站LOCE范围为0.23-0.34元/kWh。5.566.573000.390.420.450.483500.330.360.380.414000.290.310.340.364500.260.280.300.325000.230.250.27，「二K Li三引=71」厂（r弛一初始投资成本（元/W）表6抽水蓄能LCOS初始投资成本（元/W）F1四五”以来，我国加快部署抽水蓄能项目开发羲［《抽水蓄能中长期发展规划（2021-2035年）》规定：到2025年，抽水蓄能投产总规模较“十三五”翻一番，达到6200万千瓦以上（按照6元/W测算，投资须达1800亿左右）；到2030年，抽水蓄能投产总规模较“十四五”再翻一番，达到1.2亿千瓦左右。（按照6元/W测算，投资须达5400亿左右）；另外，2021年8月份公布的规划储能项目名单共551个项目，总计6.79亿千瓦。表7我国抽水蓄能装机及规划情况（万千瓦）

经有20个省份公布了2022年省级重点建设项目名单。根据国际能源网统计，截至目前我国各省公布的重点项目中，抽水蓄能累计装机已达104.3GW,累计投资超6000亿。表8各省抽水蓄能装机及投资序号省份装机（万千瓦）投资（亿元）1广东39802295.82山西1190739.333河南1160781.324河北740448.5福建560317.456湖南5102727重庆500362.648甘肃3802889湖南360204.510新疆240165.311贵州240/12山东180101.8613江苏150/14江西12076.3915安徽1207516内蒙古/先呼重重］总计104306185.396.2.2.锂离子电池储能

6.2.2.1.概述2021年我国电化学储能装机中，锂离子电池占比高达89.7%,是目前技术比较成熟，发展势头最为迅猛的储能方式。锂离子储能产业链由上游设备商，中游集成商和下游终端用户组成。其中设备包括电池、EMS（能量管理系统）、BMS（电池管理系统）、PCS（变流器）；集成商包括储能系统集成和EPC；终端用户则由发电侧、电网侧、用户侧以及通信/数据中心组成。设备商集成商电池EMSPCS图4电化学储能上下游示意图发电侧电网侧用户侧储能系统集成设备商集成商电池EMSPCS图4电化学储能上下游示意图发电侧电网侧用户侧储能系统集成通信/数储能电池是电化学储能系统核心部分。目前市场上的主流电池根据技术路线不同，大致可分为锂离子电池、铅碳电池、液流电池和钠离子电池。不同技术路线的电池响应速度、放电效率都不尽相同，也有各自的适用范围和优缺点。•皮时・旗电片・优点♦点A电治■妙故小时7ow(n比功率和比陡■嘉.门放电小.河染小.•体电及高成本a・E性能商♦化电化船■电漕教出.阿性倩比高.叫事性修•枝灰成熟.件金俶比■量却比功率敏.为染尸重商业化学健能电尬故t7OWO%•叨I度快.储能密庾螳械化应用寓安雁并;no庾鼻&条件.价格A.存在安全险患.垢懒电本高商业化液液电池nwO6V75%安全修备.循环&命K・能量与功率分开*制能量恋发处.X，咋培，丽帏迎期.图5不同技术路线电池对比根据GGH统计，2021年国内储能电池出货量48GWh,其中电力储能电池出货量29GWh,同比增长339%；而根据全球研究机构EVTank与伊维经济研究院共2021年全球储能电池出货量66.3GWh,同比增长132.6%,电力系统储能是主要增量贡献。图62017-2021年我国储能电池出货量及增速6.2.2.2.磷酸铁锂电池储能成本分析根据正极材料的不同，现行主流锂离子电池有三元和磷酸铁锂两类。磷酸铁锂电池能量密度比三元材料低，同样成本也较低。储能领域对能量密度要求不高，成本低、寿命长的磷酸铁锂电池更受青睐。电池作为整个储能系统中核心组成部分，成本占到整个储能系统成本的50%,是储能系统后续降本的重要渠道。2021年我国磷酸铁锂电池储能中标价格大多集中在121.7元/Wh。而根据彭博新能源财经（BNEF）测算，2022年全球电化学储能EPC成本约为261美元/kWh（折合人民币约1.66元/Wh）,预计2025年将降至203美元/kWh（折合人民币约1.29元/Wh）。2021年以来大量EPC中标价格1.3-1.7元/kWh之间。表92021年部分磷酸铁锂电池储能电站EPC招标情况

时间市项目业主集团中标候选人・能单侪（元/lh）2月4日江界阖华投贵华行收沙HI但我能源集帆阳光电源国网电力科学研究院武汉南瑞行限员任公司1.6741.733月15H深圳深堀湾科技生6同H分布式储能电站供货及支发浑堞湾科技发展有限公司深圳摩博能源舁枝有限公司I.6R4月15日建•r惚国网时代福窿占几级宇僮成油储能I：程（f）EPC国冏时代（值浦）M能发展有限公司中国电建集团福it省电力20344月29B南河南平煤鲤500kl/2400klh用户禽储能项目河南平煤国能押电有限公司平高集团储能科技百限公司科华数据有限公司中断停电（洛阳）有限公匈1.121.2471.2468月2日山东山东半岛*3号海上风电配套储能系统设备国家电投集团海阳海h风电在限公司匕海融和几储能源有限公司科华故界有取公司1.311.3458月18B山东线能源庆元储能电站而他项HEPC然新能源（庆元）有限公司山东电力工程质询院有限公司中国电建集团华东劭察设计研究院有限公司，石中国能海窿设集圉山四七姐力勘浦设计院有果公司1.781.719月3日山东隼电・州储能电站仙姑电化学储能蒙统设善华电■州新能源热电有限公司山东电工电气集团有限公司许姓集俄有限公司1.3751.439月29□保涧电力像阳4200分散式发电项目配置3l«/6MVh储能系统EPC总液包华掴风电《除阳）有限公司远景能源有限公司1.S79月29B隼河电力纪县分触式风电项”配储能系统EPC华润风电（left）（r限公司远景能源行我公司1.4111月4Bdj东*华新能源（务城）有限公司，城l（XMI风电”目兴华新能海（宽城）有限公司许缚电气股份有限公司上海融和兀储能源有用公司1.5981.711月4B山东华润电力图城・朋风电项目储能系统EPC华涧新能源（离城）有限公司许量?电气股份有限。知于湘能施大电力科技仃限公司…匚、靖!,1.4986.2.3.压缩空气储能6.2.3.1.概述国内压缩空气储能技术不断进步，压缩空气储能（CAES）、先进绝热压缩空气储能（AA-CAES）、超临界压缩空气储能系统（SC-CAES）、液态压缩空气（LAES）等都有研究覆盖，500kW容量等级、1.5MW容量等级及10MW容量等级的压缩空气储能示范工程均已建成。图7压缩空气技术发展历程国际上1978年建成德国汉特福海与1991年建成的美国阿拉巴马商业化压缩空气储能电站为商业化电站。国内陆续进行了压缩空气、超临界压缩空气、液态压缩空气储能项目的研发与建设。其中张家口国际首套100MW先进

压缩空气储能不范项目于2021年底顺利并网，整体研发进程及系统性能均处于国际领先水平。表10海内外部分压缩空气项目情况1991美国阿拉巴马商业化压缩空气体能电站东编空气始出功率为 /110MI/2001日本北海道乐缩空气储能小范项目压缩空气给出功率为2M1//2018英国笠沏斯特液态空气储能示范项目液态空气5tfl/15Mlh//2019制澳大利蛾州压缩空气能能示更蹊目液态空气5Ml/10Mlh//2013河北廊坊1.5MI超临界压缩空气储使小范幅界压缩空气1.SW1储能系统效率约52%中科院工程热物理研宾所2014安徽羌湖500k・压缩空气储能示范康目压缩空气500kl储能效率为331国家电网投费3000万元2017贵州毕节10M1压缩空气体能验证平台乐缩空气10M1前定工况下的效率为60.2%中科院工程热物理研究所研制2018国网江苏同里500”液套空气储能示范用i目液击空气500kI/国同全球能源互联网研一院.杭辄，川空20212021中盐金坛60Ml款穴乐缩空气储能小范项目张家口100M1先进长缩空气储能不范项目压缩空气（盐穴）压缩空气60M1100WI/400M»h储虢系统设计效 中秋集团、清华大学及率为58.2% 中国华能投旋：张北巨人能源；怎佑浴小结点 技术：中科院工程热物7。•收汕词能4出地国电建表112022年立项的大型空气压缩储能项目开始时间项目地点事目名旅翅模■与单位投产年份 项目名称 类型 短模 能效 •与单位*外9目用内事0B2022.2湖北应城300«级压缩空气储能电站示范工程300M1国网湖北综合能源服务有限公司、中能建数字科技有限公司、应城市人民政府2022.2山东泰安山东泰安2«300*级盐穴乐缩空气储能创新示范工程60CN1中国能建教科集团.曾银投资、国网山东省电力公"I2022.2江西九江瑞昌市压缩空气储能调绛调频电站项目lGl/6GVhg洲以M源鱼】:方乐公司6.2.3.2.压缩空气储能成本分析系统效率的提升以及成本的下降，是压缩空气储能商业化发展的基础。目前从已建成和在建的项目来看，兆瓦级的系统效率可达52.1%,10兆瓦的系统效率可达60.2%,百兆瓦级别以上的系统设计效率可以达到70%,先进压缩空气储能系统效率能够逼近75%。系统规模增加后，单位投资成本也持续下降，系统规模每提高一个数量级，单位成本下降可达30%左右。表12压缩空气储能系统LCOS测算核心假设

数值•数初始全投资成本（元/»）6系统功率100运维成本（x/I）0.1系统容量400系统残值率5%储能循环效率（%）73%年循环次数400系统寿命（年）30贴现率‘海税率初始投资和利用小时数的变化对度电成本的影响巨大，而随着技术进步,初始投资仍有下降空间；利用小时数主要看电站在实际运营中的利用率，每天充放次数越高，成本越低。在100MW/400MWh的系统中，初始投资5-6元/W、年循环次数达到450-600次的情况下，度电成本区间为0.252-0.413元/kWho表13压缩空气LCOS敏感性分析抑始投责成本（7G/I）6.565.55„3500.5310.4%0.4650.4324000.4650.4360.407-|"f7 j I0.37K4500.4130.3880.3620.3365000.3720.3450.3260.3036000.310.2910.2710.252综合看来，压缩空气储能在能效得到提升后，有望成为抽水蓄能在大规模储能电站领域的重要补充。表14各种类型储能特点■■・应时间・效tt术虹伉/HW«《年》(*)优点3点*分*数小时・敬天70*-89%A0.22-0.J5IOMMI.60亿5-730-55高软,技未成息.成本低寿命长.大«1幅fil能R动透度慢.受地理环境.土木工程H家制的・建我脚・K，婚空气■分〉做小时Tk大65V,79%或热0.27-0.415(NV>3亿*230*50占地■仪小.Wft大.成本怎响应慢.选址支限子电・小时85%-向业0.5-0.7及活R活15-10比功率和比A.自放电力,七鬣•至K力湎化0小.安体电长岛6.2.4.钠离子储能6.2.4.1.概述钠离子电池性能优异，被寄予厚望。决定电化学储能能否被大面积应用的关键因素包括安全性、材料资源可得性、高低温性能、寿命、投资成本等，而根据钠离子电池最新研究进展，它在这些方面都表现出了良好的性能。在规模

化应用后成本有望低于铁锂电池，可在大规模电化学储能、低速电动车等领域得到广阔应用，有望与锂离子电池形成互补和有效替代。表15铅酸电池、锂离子电池和钠离子电池性能对比于电处30-50Wh/k«120-200lh/kg100-160Vh/kx60'100fh/L200'350fh/L180*280fh/L・环寿命300-500次3000次*2000次*单位0.40kJ1•h0.43元/1・h0.29元/(■•h)平均电压2V>4.SV28-3.5V高A环保性差ttttft・■性能差较差优差差优下,亶用体能.低速车、fiff储能.电动车、后停力”.连车、的前相关研究表明，综合正极材料、负极材料和集流体几个方面，钠离子电池材料成本约370元/kWh,而且随着产业链成熟，材料成本有望进一步下探，结合结构件、电气件成本，初始容量投资有望控制在500-700元/kWh；性能方面，随着研发持续投入和技术迭代，电池循环寿命有望突破8000次以上。钠离子

电池成本VS.理离子

电池前钠离子

电池成本VS.理离子

电池前椭成本降低30〜40%III43% 11%15%13%13%5%■正极神■负极渊,电解液■隔膜■巢邮图8钠离子电池的材料成本优势明显2010年以来，钠离子电池受到了国内外学术界和产业界的广泛关注，其相关研究更是迎来了爆发式增长，国内外已有多家企业正在积极进行钠离子电池产业化的相关布局，包括英国FARADION公司、美国NatronEnergy公司、法国Tiamat、日本岸田化学、丰田、松下、三菱化学，以及我国的中科海钠、宁德时代、钠创新能源等公司。目前国内在钠离子电池产品研发制造、标准制

定以及市场应用推广等方面的工作正在全面展开，钠离子电池即将进入商业化应用阶段，相关工作已经走在世界前列。6.2.4.2.钠离子成本分析表16钠离子电池储能系统LCOS测算核心假设•数数值初始全投资成本（元/lh）L1系统功率（«）100能量单元成本（元/»h）0.7-0.9系统容量（Mlh）200功率单元成本（元/I）0.4-0.5放电深度（%）运维成，（^/lh）0.041储能循环效率（%）乂外系统残值率5%循环寿命（次）3000年循环次数300系统寿命（年）10年衰减1.50%贴现率踊 三三三三税率二八考虑到商业化后，电池成本以及性能都将会较大改善。假设初始投资成本为0.9-1.2元/Wh,寿命为10年，循环寿命2000-6000次区间，对钠离子电池做敏感性分析。如果成本在1.1元/Wh以下，循环寿命在3000次以上，度电成本将在0.270-0.662元之间，优于铁锂电池。表17钠离子电池LCOS敏感性分析（元/kWh）L2L110.92001.0820.9920.9020.8113000.7210.6620.6010.5414000.5410.4960.4510.4065000.4330.3970.3610.3256000.3610.3310.301河手⑧户卷雪1U.27U==」加购投费成本（元"h）年循环瓷{次)6.2.5.全钢液流电池储能6.2.5.1.概述帆电池电能以化学能的方式存储在不同价态钢离子的硫酸电解液中，通过外接泵把电解液压入电池堆体内，在机械动力作用下，使其在不同的储液罐和半电池的闭合回路中循环流动，采用质子交换膜作为电池组的隔膜，电解质溶液平行流过电极表面并发生电化学反应，通过双电极板收集和传导电流，从而使得储存在溶液中的化学能转换成电能。这个可逆的反应过程使钿电池顺利完成充电、放电和再充电。图9全钿液流电池原理图图9全钿液流电池原理图10全钿液流电池结构液流电池具有寿命长、安全性好、输出功率大、储能容量大且易于扩展等特点，寿命达到15-20年，同其他储能技术比较，与风电场硬件具备最高的匹配度，特别适合用于风电厂储能，满足其频繁充放电、大容量、长时间储能需求。当然，全车凡液流电池能量密度低，体积、质量远大于其他电池，需要5-40°的温度环境。图11全锐液流储能技术优势类别抬点反光债能场景入配情反类别抬点反光债能场景入配情反适用于大型储能电站方便随时犷充容量适用于大型储能电站方便随时犷充容量无需冗余设计补充用下光伏发出浓叮和区已於学孑

衡电解液为钠离子,不燃烧,不爆炸常汉常压运行.主动地热量管理安全环保 单体电池间一致性好钮电解液永不损耗,可反复循环利用.无环境污

柒设计灵活 容量和功率独立设计,满足不用应用需求深度充放电不损坏电池性能力.工 ill度对容量造成的影响是可恢复的在超过1小时的储存时间条件下优势明显

50J60C下运行性能优异 适用于风电平衡容量大 储能容量为数百千瓦时至数百兆瓦时 适色片量固定储能场所2010年以来，我国兆瓦级全钢