2020用户侧储能关键技术及示范应用

概述一电动汽车V2G电采暖储能储能是指将电能转化成其他形式的能量储存起来，在需要时再将其转化为电能的技术。储能主要包括机械类储能、电气类储能、电化学储能、热储能、化学储能等形式。储能在发电侧、电网侧和用户侧均有市场应用。其中，用户侧储能应用分布最为广泛。全国用户侧储能装机容量为264MW,约占全国投运的电化学储能项目装机容量的50%。重点从两个方面，介绍用户侧储能的关键技术和应用成效：

电动汽车V2G技术应用二发展电动汽车是可持续发展的重要途径，据统计目前电动车90%时间处于停泊状态，如果充分利用车载动力电池储能功能，实现汽车与电网、家庭的双向互动，将具有良好的社会效益和经济效益。充放电硬件设计技术：实现能量双向流动电动汽车与充电桩通信技术：实现车桩通信能量调度控制策略：实现能量管控

电动汽车V2G技术应用二V2G关键技术-充放电硬件电路设计技术直流V2G充电桩的硬件电路主要包括：整流/逆变电路、DC/DC电路、计费系统电路和主控系统电路，其系统的框图结构如下图所示。（其结构与光储系统类似）

电动汽车V2G技术应用二直流V2G充电桩与电动汽车的通信分为两部分：充电通信和放电通信。通信与控制的流程按照GB/T

27930-2015标准进行定义。根据V2G的能量管理策略，电动汽车能够响应电网的调度指令，要求充电桩应具有充放电随时转换的功能。V2G关键技术-电动汽车与充电桩通信技术

电动汽车V2G技术应用二交流V2G充电桩的关键技术主要包括：充电桩与BMS通信技术、充电桩与电动汽车之间的通信技术。按照国标GB/T20234.2-2015对交流充电接口的定义，目前的交流充电接口不具备通信功能，研究中将CP线改为通信线，采用宽带载波(PLC)的方式进行通讯。V2G关键技术-电动汽车与充电桩通信技术

电动汽车V2G技术应用二V2G关键技术-能量调度控制策略V2G可与分布式光伏、储能等其它形式能源配合应用。在能量调度方面，可采用主从控制策略，将储能系统和光伏单元合并作为主控制单元，将V2G充电桩作为从控单元。并网时均采用PQ控制模式，离网时光储采用V/f控制模式，提供电压和频率支撑。

电动汽车V2G技术应用二V2G示范系统集成了5kW光伏电源和26kWh储能系统，即建成了含有光伏电源、锂离子电池储能、V2G充放电桩、电动汽车和传统负荷的微电网系统，系统通过并离网切换盒与电网连接。北京电科院V2G示范系统

电动汽车V2G技术应用二系统主要包含5部分：光伏发电单元、锂离子储能系统、V2G直流充电桩、V2G交流充电桩和智能配电柜，其对应的设备型号和参数/规格如下表所示。北京电科院V2G示范系统序号设备名称设备型号数量/规格备注1光伏发电单元定制5kW2块串联2*（192V/13kWh）2锂离子储能系统定制26kWh两组3V2G直流充放电桩定制18kW2台4V2G交流充放电桩定制>7kW4台5智能配电柜定制>200A1台

电动汽车V2G技术应用二并网充电模式：电网供电正常，V2G充电桩工作在常规模式，此时电网和储能系统共同为电动汽车和负荷供电。北京电科院V2G示范系统

电动汽车V2G技术应用二并网放电模式：电网正常，电动汽车响应能量管理系统调度进行放电，V2G充电桩自动切换到放电模式对电网进行放电，实现削峰填谷。北京电科院V2G示范系统

电动汽车V2G技术应用二离网应急放电模式：电网断电，微电网孤岛运行，光储系统作为主控单元，V2G直流充电桩作为从控单元，共同为应急电源供电（负载）。北京电科院V2G示范系统

电动汽车V2G技术应用二离网应急充电模式：电网断电，微电网孤岛运行，光储系统作为主控单元，并通过V2G直流充电桩为电动汽车应急充电。下图为截获的显示界面和直流V2G充电桩交流侧的电流电压曲线。北京电科院V2G示范系统

电动汽车V2G技术应用二日运行特性曲线（2天）见下图所示。V2G示范系统能够起到削峰填谷、平抑负荷的效果。北京电科院V2G示范系统0100200400500600-3000200010000-1000-2000300040005000300采用时刻/5min功率/W

用电负荷并网点功率储能系统功率光伏出力

电动汽车V2G技术应用二在北京昌平区中海瓦尔登湖别墅用户部署屋顶光伏、储能及V2H充电桩，通过能量控制系统实现家庭能量控制。昌平别墅用户V2H示范系统

电动汽车V2G技术应用二昌平别墅用户V2H示范系统光伏发电单元薄膜工艺光伏板55块总功率6.325kW储能单元铅酸蓄电池组12组最大储能19.2kWh光伏储能控制单元荷兰原装进口控制器能同时实现光伏、储能的控制北汽绅宝纯电动汽车磷酸锂铁动力电池23kWh，可循环2000次，放电下限20%续驶里程130km最高时速120km/h行驶电耗17kWh/100km

电动汽车V2G技术应用二通过V2H系统的应用，家庭用电负荷及台区用电负荷平抑效果曲线见下图所示。昌平别墅用户V2H示范系统工作日家庭用电负荷平抑分析节假日家庭用电负荷平抑分析工作日台区负荷平抑分析节假日台区负荷平抑分析

电动汽车V2G技术应用二发展方向V2G充放电行为分析与研究V2G充放电技术标准体系的完善V2G电价体系的建立与完善V2G商业发展模式的探索1234

电采暖储能应用三当前用于冬季居民电采暖主要有直热式、热泵类和储能式三种。储能式电采暖的应用不仅能够平抑采暖季峰谷差，还能降低用户采暖费用，具有广阔的推广前景。电采暖直热式热泵类储能式分布式集中式空气源热泵地源热泵储电式储热式

电采暖储能应用三储电式电采暖储电一般通过电池实现，根据所用化学物质不同可分为铅酸蓄电池、镍镉电池、氢镍电池、锂电池等。储电式电采暖技术利用谷段电对储能系统充电，在峰段或停电时放电，从而起到节省电费、平抑峰谷、应急保障的作用。储能柜电采暖设备谷段峰段由电采暖设备供暖

电采暖储能应用三储热式电采暖储热有显热储热、潜热储热、化学储热等多种形式，其中前两者因热稳定好、使用安全，在电采暖中得到应用。储热式电采暖是在用电低谷时段将电锅炉产生的热量存储在储热装置中，用电高峰时段，停止电锅炉运行，利用储热装置中存储的热量向建筑物供暖。谷段由电采暖设备供暖峰段由蓄热装置供暖电采暖设备蓄热装置

电采暖储能应用三储热式电采暖储热介质水镁砖相变材料比热（kJ/kg.k）4.20.951.35储能密度（kJ/kg）105570950工作温度范围（℃）70~95100~65055~800可配合热源直热式直热式直热式热泵类当前储热式电采暖常见的显热储热材料有水和镁砖两种，潜热储热材料主要是指各类相变材料。相变材料因其储能密度大、适用范围广在储热式电采暖领域受到关注。

电采暖储能应用三储热式电采暖应用案例1：北京通州崔家楼“煤改电”实景示范展示区项目示范展示区内主要部署了直热式电暖器、直热式电锅炉、蓄热式电暖器、蓄热电锅炉、空气源热泵、地源热泵、相变蓄热等7种供暖设备及光伏、V2H等2种家庭分布式能源；能够开展不同供暖设备对比试验及多能互补采暖策略研究。

电采暖储能应用三项目直热式电采暖空气源热泵直热式+相变蓄热式电采暖空气源热泵+相变蓄热电采暖设备投资费用（万元）12.545.5补贴/户/两级财政补贴最高2.4万元/两级财政补贴最高2.4万元扣除补贴后费用10.143.1采暖季用电量（kWh）30348112403034811240采暖季扣除补贴后电费（元

120天）9850364847241750每平米采暖费用（元/m2）83.330.84014.8储热式电采暖应用案例1：北京通州崔家楼“煤改电”实景示范展示区项目不同供暖方式（供暖面积118.3平）对比试验结果见下表：

电采暖储能应用三储热式电采暖应用案例3：北京延庆山区农村多能互补综合示范项目②常里营村：光伏+光热+空气源热泵+水蓄热农户采暖面积末端热负荷光热+热泵机组运行策略200㎡（三层小别墅，地下一层不参与供暖）地暖盘管11kW制热量11kW，输入功率4.4kW，光伏发电5kW机组夜间机组+水箱部分蓄热，白天直供+蓄热联合供暖策略

电采暖储能应用三储热式