电化学储能应用趋势研究

©2017SUNGROWConfidential报告人：陈志

日期：2017.4电化学储能系统应用趋势研究目录2电化学储能系统简述01储能系统应用趋势02储能系统应用方向03阳光电源储能介绍043储能系统应用方向/应用场景储能微电网辅助新能源并网需求侧响应电力调频BillSaving四大应用场景，细分市场初现雏形4储能系统应用方向/微电网微电网是目前国内储能系统的主要应用仅有小水电地区供电能力下降地区柴油供电的地区无电海岛光伏储能系统储能系统独立或与其他能源配合，给负载供电，主要解决供电可靠性问题。5储能系统应用方向/辅助新能源并网储能系统是新能源发电的“必须”有效解决弃风弃光，提高经济效益；减少瞬时功率变化，减少对电网冲击；跟踪计划调度，提高并网可控性；提高发电预测精度，提升并网友好性。6储能系统应用方向/需求侧响应BillSaving发达国家市场日趋成熟，国内市场“等风来”对峰谷电价差和补贴有较大依赖；欧美等发达国家已具备盈利模式，以工商业应用为主，户用储能潜力巨大；国内尚无落地的补贴政策，且峰谷电价差较小，目前仍处在摸索和零星示范阶段。7储能系统应用方向/电力调频化学电池能满足调频快速响应的需求部分国家调频市场开放，采取竞价机制，电池储能的参与度较高，但调频市场的总容量有限。国内市场，储能主要是通过辅助火电机组进行调频，提高火电调频响应速度。8电化学储能系统简述/电化学储能系统构成以储能电池、储能逆变器（PCS）、能量管理系统（EMS）、监控平台等核心设备为基础，并集成暖通（HVAC）、消防（FFS）、通信、保护等辅助设备而构成的“系统解决方案”。能量管理系统储能逆变器监控平台系统集成方案储能电池9电化学储能系统简述/电化学储能系统特点特点一：电池数量多，管理难度大电动大巴电池组储能电池系统例如：某电动大巴采用324kWh的铁锂电池系统（理论续航250km），分成三个独立的电池包，每个电池包采用独立的BMS，每个BMS管理168个单体电池；西藏双湖微电网项目采用了13.6MWh的三元锂电池，分成10个电池系统，分别对应10套BMS，即每套BMS需要管理4680节电芯。相比电动大巴和乘用车电池系统，储能电池系统的均衡更难、对BMS的要求更高。10电化学储能系统简述/电化学储能系统特点特点二：应用场景多样化、多种电池混合低倍率应用0.5C高倍率应用1C~2.5C超高倍率应用4C放电时间放电倍率放电时间放电倍率放电时间放电倍率A厂家锂电池B厂家锂电池混合电池系统电动车电池系统主要考虑安全性能（特别是在发送碰撞时）和续航里程；储能电池需具备大倍率充放电的能力，以适应不同需求的应用场景。C厂家液流电池电动车电池系统均为单一供货商的单一类型电池；储能电池系统可能不仅包含不同厂家的同类型电池，还可能出现不同厂家的不同类型电池，大大增加了电池系统的复杂程度。11电化学储能系统简述/电化学储能系统特点电网失电：离网运行电网有电：并网运行配电系统逆变器光伏组件风电机柴油机负载双向逆变器蓄电池组3/400V微电网构造复杂，运行模式多种多样。柴油机、风机、光伏等多种能源的协调控制；并离网运行及无缝切换；微电网稳定性控制等；地形、气候等因素对系统的影响等。“因地制宜、科学设计”是系统集成的精髓。特点三：系统集成需要“因地制宜、科学设计”12电化学储能系统简述/电化学储能系统特点特点三：系统集成需要“因地制宜、科学设计”目前全球无电地区海拔最高（平均海拔5000米）、规模最大、电气设计要求高，施工难度最高的光储柴微电网电站；新能源高渗透率下，微电网电能质量管理与控制是难题：需考虑新能源阻抗模型及稳定性；基于阻抗制定谐波、谐振抑制技术多个锂电池储能系统能量管理与协同控制技术；基于多组逆变器并联的虚拟电机组网技术，兼容柴电机组等旋转发电设备。西藏双湖光储柴微电网电站阳光照亮“生命禁区”13储能电池的选择/电化学储能市场现状数据来源：CNESA、Researchinchina自2011年起，电力化学储能稳步增长，年复合增长率26%；2016年全球投运储能项目的装机规模1756.5MW，同比增长48%。NCM、NCA等三元电池增长迅速，已经成为全球市场的主流材料。2000年~2016年电化学储能装机容量和增长曲线全球电池材料出货量统计14储能电池的选择/电化学储能市场现状数据来源：GTMResearch2016年美国储能市场，新装机储能中锂电池占比高达97%以上；该报告还预测，未来五年，锂电池新装机容量都会维持在95%以上。2013~2016年美国市场季度储能装机容量占比15特斯拉：三元锂电池（松下）宝马i3、i8：三元锂电池（SDI）北汽EV200日产LeafBYD宋江淮IEV5：三元锂电池奇瑞PHEV储能电池的选择趋势一：综合性能突出的三元锂电池会将受“青睐”16储能系统考虑要素度电成本是关键全寿命周期度电成本计算方法（静态投资）：

=[PCS+BMS成本/与电池的寿比+电池成本—电池残值]/电池额定容量/DOD/循环次数/储能逆变器效率（双向）/电池的充放电效率17储能系统考虑要素投资考量的要素用电容量≠电池容量在计算电池容量时，要考虑到电池的效率、DOD等因素，而不同的电池的效率、DOD特性不同。因此对于特定容量的项目，不同类型电池的配置容量不同。初始投资≠总投资假设电池系统一天一次充放电，三元锂电池可以使用16年（1C1C，DOD100%，EOL80%），节省了更换电池的费用。度电成本决定性价比综合考虑循环寿命、放电深度、能量密度等因素，三元锂电池度电成本有竞争优势。从度电成本计算方法可知，初始投资成本与度电成本是两个不同概念，影响收益的是度电成本。18储能系统应用趋势充放电次数的“条件”各厂家采取的电池寿命测试方法各不相同，可比性不强。电池循环次数影响因子放电倍率运行温度充放电深度均衡能力测试条件充电倍率放电倍率DODEOL循环次数A电池1C1C100%80%5000A电池1C1C80%80%12000B电池0.3C0.5C80%60%5000在同等测试条件下，三元锂电池的循环寿命更长。19储能系统应用趋势三元锂电池具有更高的能量密度。以三元锂电池为例，一台40尺集装箱可最多放置4.8MWh锂电池，并且集成HVAC、FFS、BMS、通讯保护等辅助单元。能量密度能有效降低使用成本20储能系统应用趋势趋势一：综合性能突出的三元锂电池会将更受“青睐”国内各大电池厂商纷纷转投三元锂电池。财政部、科技部、工信部、发改委2016年底颁布的新能源汽车补贴政策中要求电池能量密度不低于90Wh/kg，对于高于120Wh/kg的给予1.1倍补贴。政策推动、市场的日渐成熟，三元锂电池未来发展前景看好。21趋势二：电池系统电压更高储能系统应用趋势目前国内电池系统电压450V~850V，阳光电源1MWPCS可以达到1100V，欧美市场已经出现1300V的应用，今年还会有1500V的电池系统面世。储能系统效率更高、集装箱利用率更高每组电池串联的电芯增加，容量增加，充分利用了集装箱的高度，集装箱能量密度增加；更高压的电池系统还可采用横排布置。与之匹配的PCS电压相应升高，效率提升。占地面积小，造价低电池系统集装箱体积或数量减小，节约占地面积。更高的系统电压可以适配更大功率的PCS，从而降低PCS和变压器的投资。22趋势三：系统集成越来越重要储能系统应用趋势系统集成不是堆积木，进行简单的“拼凑”；而是在对储能产品充分理解的基础上，针对特定需求提出的最优化解决方案。电池包温度专业的热仿真技术，可以模拟出电池系统在特定的工况下的发热情况，结合自动温控系统，保证电芯的环境温差不超过4℃。目的使电池的寿命更长23越势三、系统集成越来越重要储能系统应用趋势先进的电池应用仿真技术。借助大数据和数学模型，电池运营参数，可以精确、可靠地仿真出电池寿命曲线，有效配置电池数量，节省初始投资成本。24趋势三、系统集成越来越重要储能系统应用趋势EMS实时数据采集与监控系统运行状态控制微网能量稳定控制综合优化管理策略25趋势四、梯次利用前景广阔，但挑战很大储能系统应用趋势“到2020年，纯电动汽车和插电式混合动力汽车生产能力达200万辆、累计产销量超过500万辆”。----《节能与新能源汽车产业发展规划（2011-2020）》筛选难管理难成本优势难确定不同电动车的电池状态不同，筛选时需要考虑到容量、内阻、电压等多种因素的一致性。且一个MWh级的储能系统可能需要筛选几十台电动大巴的电池，工作量巨大。筛选后的电池组成储能电池系统后，需要拆掉外壳，重新设计BMS和封装，且电池的一致性差，电池的均衡难度变得更大，电池的有效利用和安全也存在隐患。梯次利用涉及到回收成本、拆解成本、二次封装成本、BMS成本等投入，且目前的BMS技术很难保证梯次利用的有效循环次数，度电成本高低也是未知数。26阳光电源储能介绍/储能业务介绍可提供包括储能逆变器、能量管理系统，蓄电池组等系统解决方案SC50/100SC250SC500TLSC1000TL监控、运营平台APP能量管理单元锂电池27阳光电源储能介绍/研发实力介绍公司注重选拔、培养创新性人才，并长期与合肥工业大学、浙江大学、中国电科院等多家科研院所合作，着力为研发等技术型人才提供健康的科研、学习型组织氛围

研发人员占员工总数35%以上28阳光电源储能介绍/研发实力介绍一流的科研装备3MW光伏实验电站CNAS、TUV、UL认可的实验室3MW储能微网测试平台电池系统测试平台大中小各种环境试验箱35kV16MW高压实验室29阳光电源储能介绍/案例展示全球400+个储能系统应用项目及1000+MWh锂电池装机容量30甘肃敦煌1MW5MWh国电光储平滑