新能源细分研究之储能行业.docx

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1、新型电力系统的“超级充电宝”一一储能近年来，随着风电、光伏发电等新能源大规模并网，对电力系统造成巨大冲击。同时，面对高比例新能源的消纳需求，亟需构建源网荷储一体化新型电力系统。其中，以抽水蓄能、新型储能为代表的储能系统是构建新型电力系统的重要技术和基础装备，是实现碳达峰碳中和目标的重要支撑。十四五开局以来，在国家和各地政策引领驱动下，储能领域进入高速发展期，本文将分析总结储能系统的重要作用、技术路线、政策背景和发展情况，并展望未来发展趋势。O1储能是新型电力系统的重要支撑（一）储能基本概念与发展定位储能是指通过一定介质或设备，把能量以一定形式存储起来，在需要时再释放的过程。储能的核心是实现能量

2、在时间和空间上的移动，本质上是让能量更加可控。一般而言，储能通常特指电力储能，是将不易储存的电能转化为机械能、化学能、热能等形式储存起来，以便需要时使用的过程。图1：各种能量产生、储存和应用形式能量产生能量存储能量应用国家在关于加快推动新型储能发展的指导意见、“十四五”新型储能发展实施方案、抽水蓄能中长期发展规划（2023-2035年）等重要顶层规划中，均明确了以抽水蓄能和新型储能为代表的储能系统是构建新型电力系统的重要技术和基础装备，是实现碳达峰碳中和目标的重要支撑，对推动能源绿色转型、应对极端事件、保障能源安全、促进能源高质量发展、支撑应对气候变化目标实现具有重要意义。（二）储能可提高电力

3、系统的供电质量和用电效率在电力系统中，电能的发、输、变、配、用往往是在同一瞬间完成，这就要求电力生产和电力负荷相匹配。但是，电力生产和负荷通常具有波动性和随机性，难以实时匹配，产生输出电能质量不稳定、利用率不高等问题。储能系统就像电力系统中的“超级充电宝”，在电力资源富余时充电备用，在电力资源紧张时放电使用。储能系统可以根据电力系统负荷需求动态吸收能量并适时释放，从而改变电能生产、输送和使用同步完成的模式，使得实时平衡的“刚性”电力系统变得更加“柔性”。储能系统通过提高输出电能的稳定性、平滑用电负荷，从而能有效提高供电质量和用电效率。图2：储能在电力系统中的重要作用资料来源:公开资料,（三）储

4、能是推动风光新能源大规模应用的关键环节风电和光伏发电存在间歇性、波动性和随机性等固有特性，其出力特性与用电负荷无法完全匹配甚至是时空错配，并且光伏发电接入电网需配备逆变器等电力电子器件，会对电网造成一定冲击。因此，风电、光伏发电等间歇性可再生能源大规模并网，会产生影响电能质量、干扰电网稳定性、利用效率不高等问题。近年来，我国风电、光伏发电装机规模与占比快速攀升，截至2023年5月，风电、光伏发电合计装机8.3亿千瓦，合计占比31.3临且未来装机规模与占比会继续增加，上述问题将更加突出。储能系统的接入，可以起到平抑新能源波动、跟踪计划出力、参与系统调峰调频、提高新能源消纳水平等作用，推动风光新能

5、源大规模应用。4035302520151050图3：我国风电、光伏发电装机及占比（亿千瓦）资料来源:公开资料图4：储能可有效解决风光新能源大规模应用痛点电能质量和电网稳定性风电、光伏应用痛点输出功率的频繁变化，造成电压波动和闪变、频率波动等风光出力雉以控制，可调度性有限可再生能源出力不稳定.需配备备用电源和电网通道容量,增加成本储能作用 平抑功率波动，提高电能质量 跟踪计划出力，提商输出的确定性 参与调峰调频，提高电网运行稳定性应用效率出力和用电负荷峰谷不匹配，造成弃风弃光削峰填谷,显著提升风、光消纳水平资料来源:公开资料（四）储能可应用于电力系统各个环节常规电力系统由电源侧（发电）、电网测（

6、输电、变电、配电）、用户侧（居民用电、工商业用电）等环节构成，储能可用于电力系统的各个环节，针对各个环节提供不同作用和价值。其中，应用于电源侧、电网侧的储能系统，装机规模通常较大，可以实现调峰、调频、备用容量、平滑出力、缓解电网阻塞等功能，从而提升电力系统灵活性，并显著提高新能源发电电能质量和消纳水平；应用于用户侧的储能系统，装机规模及配置方式（可结合分布式光伏配置）较为灵活，可错峰用电节约用电成本、作为后备电源保障用电稳定等。图5：储能可用于电力系统各个环节电源便电网秘用户相应火电风电水电居民用电、工商业用电光伏输电配电储能作用容量电费令理提供应急供业传统能源外同 涮频等辅助服务 平滑可再生

7、能源出力 业网例调峰调颊 缓解电网阻塞.圾输配也扩容升级系统规模十兆瓦时百兆瓦时级十兆瓦时百兆瓦时级千祗Azh百.Okv商时用下工瓦户上资料来源:公开资料图6：储能为电力系统各环节提供多种价值电同分甘价值可靠植价值K量去博价值输电管产价值存储总发电量平滑出力波动rs*握Mi11峰瓜力和电能盾量保江客It克衿反缓解限客，足找峥配电投资错埠刖电节约电W作为后各业为减少用电尖峰02储能技术路线百花齐放、各有所长（一）储能技术路线概览根据储能技术原理划分，常见的电力储能技术可分为物理储能和化学储能两大类。物理储能包括机械储能、热储能和电磁储能，其原理为将电能转化为机械能或热能形式储存，或将电能以电磁能

8、形式直接储存。化学储能包括电化学储能和氢储能，是将电能转化为化学能，需要用电时通过电化学反应释放出电能。图7：电力储能技术类型划分资料来源:公开资料（-）各类储能技术路线对比各类储能技术路线的特征与适用场景不同，难以相互替代。不同储能方式在功率等级和放电时间等主要特征上差异较大，在电力系统中所起的作用各不相同。大致来讲，抽水蓄能、液流电池和压缩空气储能规模大、理论成本低，适宜长时储能；飞轮储能、电磁储能响应速度快、循环次数高，适宜调频应用；锂电池储能规模和放电时间范围灵活、泛用性强、产业链成熟，将在较长时期作为储能建设的主力。图8：不同储能方式功率等级和放电时间差异资料来源:公开资料表1：不同

9、应用场景对储能技术路线的要求应用场景时间尺度运行特点储能技术要求适用储能类型植助一次调*艮供系统阻尼电耗质量分钟或以下动作周期随机毫秒级响应速度大功率充放高功率、高功率密度高响应速度高存储/馀环寿命集凑吧的设备给态娓级电容器趣导储能飞轮储能平滑可再生能源发电艰踪计划出力二次调颊披高蛤配电设施利用率分仲至小时级吏放电杵换秒级响应速度可现的能量高安殳性校快的均应速度一定的现愎(MWzIfWh级)高描环寿命(万次以上)便于集成的设各办态电化学储能削峰填谷。有调节小时级以上大规模能量冬吐高安全性大规模(1QOMWIIWh级)深无深放(腐坏寿命35000次)成本低、瓷处和坏地友好抽恭蓄能反缩空t熔盘储热

10、tt表2：三种机械储能技术比较接卡“什M水蓄能区编空气他能飞轮他能功率视模吉瓦级百兆瓦级兆瓦级全功率)应时间分纣级分钟级十堂:秒级犍环寿命50年，设备使用期限内无限制30年，设备使用期限内无限制220年.220000次循环效率70-85270、85%-90应用领域调峰、调频、系统备用、黑启动词峰、调颊、系统备用调顿、改善电能质量优点大家量、低成本、舟命长大容量、低成本、寿命装，场地FR例相对较小功率密度高、寿命长、环境友好局限选垃受限安装他，有要求葩量密度低、充放电时间短.自放电率较高表3：两种电磁储能技术比较技术转征超导储能超级电容2S砧能功率规模十兆瓦级兆瓦级全功率响应时间毫秒级毫秒级循环

11、寿命2100000次250000次循环效率90V95、95%应用模式抑制振藻、1VRT梯定控制、FACTS优点功率密度高、响应快响应快、效率高、循环寿命长局限能量密/t低、成本高能量密度低表4：四种电化学储能技术比较技术构征借酸也池位离于电池仅液流电池的破电池i(whkg)35-5590-2602540130-150功率密度（Wkg）75-300100-2000050-14090-230功率规模十兆瓦域兆瓦城兆瓦城十兆瓦级全功率响应时间百毫秒级百毫秒级百毫秒级百七秒级据坏存命（次）500-50001000-200005000-100004000-5000单体电区（V）213-4.51.42.1

12、服役寿命（4）3-105-155-1010-15能量效率50-75%90%-95%65%-82%75-90自放电率（串月）4%-50%23-9O安全性优中优良成本元/(Wh)0.5-11.5-106-201-3工作温度（P）-40-60-20-5510-40300-350优点制造成本低廉、高低温性能良好比功率比能量高、响应速度快容量高、M造和安置使利比能量高、宸量高舄M比能量低、使用4U不适合长时储能、安全桂不高能量密度低、占他面枳大工作温度高、需外部加热表5：熔盐储能及氢储能技术特征说明技术特征熔赴储能信储能迨用条件长时储能长时储能响应时间1/处级辑环次数20年-30年10年75年效率70%

13、电黑水：65%-75%燃料电池：55V60%储能介质I场触盘(300C-600oC)A应用新域工业余热回收、迂筑来暧（热泵）、热力发电清洁能源发电、远距禹运输()储能技术路线小结我国储能技术与国际先进水平不断缩小，多项新型储能技术有望进入商业化或推广应用阶段。经过“十二五”和“十三五”期间国家和产业领域的持续投入，中国储能技术水平快速提升，已成为世界储能技术研发和示范应用的核心国家之一。压缩空气储能、储热储冷、铅蓄电池、锂离子电池、液流电池和钠离子电池技术已达到或接近世界先进水平；抽水蓄能、飞轮储能、超级电容器和储能新技术与世界先进水平还有一定差距，但总体上差距在逐步缩小。在国内储能商业化进程

14、方面，抽水蓄能的发展最为成熟，电化学储能中的铅酸电池、锂离子电池商业化进程靠前，压缩空气储能、熔盐储能、液流电池即将进入商业化阶段，而钠离子电池储能大致处于工程示范阶段。03储能发展依赖政策引领驱动当前阶段，我国储能产业发展还处于市场化探索中，抽水蓄能、新型储能等储能应用的经济性相对不强，主要由政策驱动发展。“十三五”以来，尤其是十四五”初期，我国储能发展政策逐步完善，储能产业战略定位逐渐明确。（一）抽水蓄能发展机制逐步完善抽水蓄能在我国已有较长发展历史，自2014年起，国家陆续发布了关于完善抽水蓄能电站价格形成机制有关问题的通知关于进一步完善抽水蓄能价格形成机制的意见抽水蓄能中长期发展规划（2023-2035年）等一系列政策