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2023年储能行业研究报告.pdf
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2021年全球储能锂离子电池出货量为66.3GWh,同比增长132.4%,2017-2021的年化复合增速为56.7%。
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【导语】
2021 年全球储能锂离子电池出货量为 66.3GWh,同比增长
132.4%,2017-2021 的年化复合增速为 56.7%。
一、储能在电力系统全场景大有可为
在电力系统中,储能的应用场景可以分为发电侧储能、电网侧储能和
用电侧储能。不同的储能应用场景所发挥的作用不同。
(一)发电侧储能的功能主要为可再生能源并网
储能可以协助可再生能源发电满足并网要求,同时提高可再生能源利
用率。光伏、风电等新能源发电具有波动性和间歇性特点,发电量在
不同时间随着光照、风力强度变化。此特点导致新能源发电量和用电
侧所需电量不匹配。通过在风电、光伏电站配置储能,基于对电站出
力预测和储能充放电调度,可对可再生能源发电进行平滑控制,减少
瞬时功率变化,减少对电网的冲击。当用电负荷较低,新能源发电过
剩时,储能电站能及时储存多发的电量,减少弃风、弃光率,并在用
电负荷高位时,将储存的电量并网,改善新能源发电消纳问题。
(二)电网侧储能的功能主要为调峰、调频、缓解电网阻塞
调峰方面,储能可实现对用电负荷的削峰填谷,即在用电负荷低谷时
发电厂对储能电池充电,在用电负荷高峰时段将存储的电量释放,从
而实现电力生产和消纳之间的平衡。
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储能系统具备快速精确的调频能力。中国电网的频率为 50Hz,允许
偏差为±0.2Hz,从而维持电网稳定运行,避免损害各类电器。实际运
行中,当电网输出有功功率小于负荷需求有功时,系统频率会下降,
反之则会上升。故需要调频来提高电网频率的稳定性。目前电力市场
主要依靠火电调频,但储能系统调频具备更高的精确性,其输出功率
与 AGC(电力自动发电控制)指令匹配度高,调频效果更好。火电厂
配套调频储能,其调频能力可显著提高。
储能可以缓解电网阻塞。电网阻塞是对电力输送的要求大于输电网的
实际输送能力,产生阻塞的原因是不同区域内发电和输电能力不平衡。
将储能系统安装在电网侧线路上游,当发生线路阻塞时可以将无法输
送的电能储存到储能设备中,等到线路负荷小于线路容量时,储能系
统再向线路放电。储能可以成为升级或新建输配电设备的替代方案。
在负荷接近设备容量的输配电系统内,可以利用储能系统通过较小的
装机容量有效提高电网的输配电能力,从而延缓新建输配电设施,降
低成本。且相较于输配电网扩容,储能的建造时间更短。
(三)用电侧储能的功能主要为电力自发自用、峰谷价差套利、容量
费用管理
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用电侧储能的功能主要包括电力自发自用、峰谷价差套利、容量费用
管理、以及提高供电可靠性。根据应用场景的不同,用电侧储能可以
分为工商业储能、户用储能,其一般与分布式光伏配套使用。分布式
光伏发电是指在用户附近建设,以用户自发自用、余电上网的形式,
在配电系统中平衡调节为特征的设施。
工商业用户可利用储能进行谷峰价差套利和容量费用管理。在实施峰
谷电价的电力市场中,通过低电价时给储能系统充电,高电价时储能
系统放电,实现峰谷电价差套利,降低用电成本。此外,适用两部制
电价的工业企业,可以利用储能系统在用电低谷时储能,在高峰负荷
时放电,从而降低尖峰功率及申报的最大需求量,达到降低容量电费
的目的。户用光伏配储可以提高电力自发自用水平。因海外高昂的电
价以及较差的供电稳定性,从而拉动户用光伏装机需求。考虑到光伏
在白天发电,而用户一般在夜间负荷较高,通过配置储能可 以更好地
利用光伏电力,提高自发自用水平,同时降低用电成本。通信基站、
数据中心等领域需要配置储能,用于备用电源。当发生停电故障时,
储能能够供应储备的电能,避免了故障修复过程中的电能中断。过去
铅酸电池为主流后备电源技术路线,但随着 5G 基站对功耗的增加,
磷酸铁锂电池因高能量密度和循环寿命,有望替代铅酸电池。便携式
储能可以提高离网用电的可靠性。便携式储能,是一种内置锂离子电
池,可提供稳定交流/直流电压输出的电源系统,可应用于户外旅行、
应急备灾等离网用电场景。过去,户外及应急用电力的供应来自于小
型燃油发电机,但其存在发电机噪音大、操作复杂,污染环境,便携
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性差等问题。基于锂电池衍生出的移动储能产品有望替代小型燃油发
电机。
二、储能技术多样,锂电储能有望成为增长主流技术
(一)储能技术种类多样,性能决定应用场景
按照存储介质划分,储能技术主要分为机械类储能(抽水储能、压缩
空气储能以及飞轮储能)、电气类储能(超级电容器储能和超导储能),
电化学类储能(铅酸电池、锂离子电池、钠硫电池和液流电池),热
储能以及化学类储能。
1、电化学储能
原理:利用各种电池(包括铅酸电池、锂离子电池、液流电池、钠硫
电池等)正负极的氧化还原反应进行充放电。
全钒液流电池
全钒液流电池是一种以钒为活性物质,呈循环流动液态的氧化还原电
池。钒电池的电能以化学能的方式存储在不同价态钒离子的硫酸电解
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。电池的输出功率取决于电池堆的大小,储能容量取决于电解
液储量和浓度,故其设计灵活,当输出功率一定时,要增加储能容量,
只需要增大电解液储存罐的容积或提高电解质浓度。
铅酸电池
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资源评论
- wangke9412024-03-11这个资源内容超赞,对我来说很有价值,很实用,感谢大佬分享~
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