储能的技术应用与商业模式

储能的技术应用与商业模式主要内容1.产业基本介绍2.储能的技术与应用3.储能商业化现状及前景产业基本情况储能价值与意义储能发展历程储能市场容量及预测重点政策促动因素和阻碍因素储能的定义和范围定义：从广义上讲，储能即能量存储，是指通过一种介质或者设备，把一种能量形式用同一种或者转换成另一种能量形式存储起来，基于未来应用需要以特定能量形式释放出来的循环过程。范围：广义的能源存储包含储电、储热、储氢、储气等。储能的价值和意义电动车航空航天植入电子电子可穿戴电子智能电网与能源互联网防治大气污染推动能源结构转型提高能源运行效率储能的价值和意义促进风、光并网消纳加强供应侧调节能力提高消费侧用能效率降低环境污染中国储能产业发展进程2000年-2010年2011年-2015年2016年-2020年2021年-2025年技术验证截至2010年底电化学储能累计装机规模2.4MW累计投运项目11个•科研计划实施•技术验证示范示范应用•示范项目开展•应用模式探索•国际市场拓展•应用价值明晰截至2015年底电化学储能累计装机规模164.1MW累计投运项目205个•政策支持力度加大•装机规模快速增加•多领域融合渗透•商业模式逐步建立商业化初期形成产业化体系•产业规模化发展•部分技术国际领先•标准体系完善•形成多种商业模式2020年底预测电化学储能累计装机规模接近2GW全球储能市场继续稳步发展•据CNESA项目库统计，截至2017年底，全球投运储能项目累计装机规模175.4GW，年增长率为3.9%；抽蓄份额比2016年降低一个百分点，为96%•虽然整体储能市场增速平稳，但电化学储能技术的增长仍然高居不下，达到45%；电化学储能的份额也提升为1.7%，2.9GW；锂离子电池的装机比例持续提高，达到76%，同比增长62%信息来源：CNESA项目库及公开信息，2018全球储能系统累计装机量（2000年-2017年）1.7%中国储能逐步引领全球行业发展中国储能系统累计装机量（2000年-2017年）•据CNESA项目库统计，截至2017年底，我国投运储能项目累计装机规模28.9GW，年增长率为18.9%，抽蓄份额仍接近99%•我国电化学储能的份额也有所提升，达到1.3%，装机容量为389.8MW,仍维持年增长率45%的高速发展；锂离子电池的份额最高，但铅蓄电池的增长非常突出，年增长率高达73%信息来源：能源局数据；CNESA项目库，20182017年电化学储能市场状况–国际市场截至2017年底，全球已投运电化学储能项目累计装机规模达到2926.6MW，比2016年底的累计装机规模增加了914.1MW，年增长率45%，全球电化学储能市场平稳高速发展。信息来源：CNESA项目库，20182017年电化学储能市场状况–中国市场信息来源：CNESA项目库，2018截至2017年底，中国已投运电化学储能项目累计装机规模达到389.8MW，比2016年增加了120.9MW，年增速为45%。据CNESA最新统计，2016-2017年我国规划和建设中的电化学储能项目规模已经达到1.6GW。《关于促进我国储能技术与产业发展的指导意见》“十三五”：进入商业化初期•建成一批不同技术类型、不同应用场景的试点示范项目•研发一批重大关键技术与核心装备；•形成一批重点技术规范和标准•探索一批可推广的商业模式；•培育一批有竞争力的市场主体“十四五”：规模化发展•储能项目广泛应用，形成较为完整的产业体系•全面掌握具有国际领先水平的储能关键技术和核心装备•形成较为完善的技术和标准体系并拥有国际话语权•基于电力与能源市场的多种储能商业模式蓬勃发展•形成一批有国际竞争力的市场主体《关于促进我国储能技术与产业发展的指导意见》-中国储能产业第一个国家级政策推进储能技术装备研发示范推进储能提升可再生能源利用水平应用示范推进储能提升电力系统灵活性稳定性应用示范推进储能提升用能智能化水平应用示范推进储能多元化应用支撑能源互联网应用示范12345•2016年6月7日，国家能源局下发《关于促进电储能参与“三北”地区电力辅助服务补偿（市场）机制试点工作的通知》。三北地区5个试点，发挥储能技术优势，建立促进可再生能源消纳的长效机制；鼓励发电侧、用户侧各类企业参与；提出按效果补偿原则。•2017年11月，国家能源局发布了《完善电力辅助服务补偿（市场）机制工作方案》，对全国电力市场中的辅助服务，制定了详细的阶段性的发展目标和主要任务。储能参与电力辅助服务市场可再生能源政策对储能发展的推动绿色发展价格机制对储能发展的影响2018年7月2日，国家发改委发布了《国家发展改革委关于创新和完善促进绿色发展价格机制的意见》。在健全促进节能环保的电价机制内容中，提到完善峰谷电价形成机制。主要包括：加大峰谷电价实施力度，运用价格信号引导电力削峰填谷（省级价格主管部门可在销售电价总水平不变的前提下，建立峰谷电价动态调整机制，进一步扩大销售侧峰谷电价执行范围，合理确定并动态调整峰谷时段，扩大高峰、低谷电价价差和浮动幅度，引导用户错峰用电。鼓励市场主体签订包含峰、谷、平时段价格和电量的交易合同。）利用峰谷电价差、辅助服务补偿等市场化机制，促进储能发展利用现代信息、车联网等技术，鼓励电动汽车提供储能服务，并通过峰谷价差获得收益完善居民阶梯电价制度，推行居民峰谷电价产业发展的促动因素和阻碍因素促动因素阻碍因素1.电改政策及配套文件的推进及落地2.国家相关政策及试点项目的推动3.电动汽车销量暴增/锂电企业扩产能4.多种技术成本不断下降5.光伏企业的渗透6.国际市场的带动7.资本市场的进入1.没有一种技术能够同时兼顾大规模、高效率、长寿命和安全性2.从大规模推广角度看，成本仍然较高3.示范时间短，在关键领域的应用仍需论证，缺乏标准规范体系（安全性）4.现有市场机制无法全面体现储能价值5.缺乏运行数据，无法展开储能应用效果及价值的持续及深度研究6.有些项目把配置储能当成宣传点（或者非理性投资）），扰乱市场中国储能市场预测（MW）数据来源：CNESA预测数据单位：GW2016年2017年2018年2019年2020年抽水蓄能26.6928.49-40.00压缩空气储能--0.020.120.21电化学储能0.270.390.701.161.78总计26.9628.88--41.99•储能联盟研究部（CNESA）采取灰色预测法，建立灰色模型（GM）。对2018年至2025年电化学储能的市场发展规模和趋势进行预测•截止到2018年底，已投运的中国电化学储能（2000-2018年）累计市场容量为699.5MW，同比增长79.5%。2018年新增市场容量为309.7MW。预计2019-2020年，电化学储能仍保持快速发展，累计装机量分别为1,159.2MW和1,784.0MW，年增长率为65.7%和53.9%。•据CNESA预测，到2025年，中国电化学储能的累计装机规模将达到10.8GW，2021-2025的年复合增长率为42%储能技术与应用技术类型及现状主流技术成本趋势储能应用类型与创新模式主流电储能技术*虽然燃料电池和金属-空气电池不具备“充电”特征，但就其特点和应用领域又与储能产品相近，因此收录在其他储能类别中。代表技术其他储能特点物理储能化学储能•抽水蓄能•压缩空气储能（超临界CAES）•飞轮储能•铅蓄电池•锂离子电池•液流电池(钒电池、锌溴电池)•钠硫电池采用水、空气等作为储能介质储能介质不发生化学变化机械能转化为电能利用化学元素做储能介质充放电过程伴随储能介质的化学反应或者变价•燃料电池*•金属-空气电池*不具备“充电”特性电磁储能•超级电容•超导储能响应速度快，短时间可释放大功率电能，循环次数多先进大容量电储能技术：特指应用在电力系统中、容量在千瓦级以上、综合性能优越的储能技术。电化学储能技术累计装机分布信息来源：CNESA项目库，2017全球累计装机技术分布（2000-2017）•据CNESA项目库统计，锂离子电池在2017年全球电化学储能市场中的份额已经超过四分之三，2013-2017年复合增长率为79%，这与锂离子电池全面参与各类应用有关；据统计，锂离子应用于电源侧和辅助服务领域的比例接近100%•2017年在我国电化学储能市场锂离子和铅蓄电池的份额位居一二；分别为58%和36%；与2016年相比铅蓄电池的份额提高的4个百分点；储能应用逐步聚焦在锂离子电池、铅蓄电池和液流电池等几种技术上中国累计装机技术分布（2000-2017）前沿技术新型储能技术体系的设计开发锂空气电池钠离子电池铝离子电池液态金属电池传统储能技术的改性优化固态金属锂电池锂硫电池非水系液流电池中低温钠镍/钠硫电池液化空气储能储能技术成熟度比对技术成熟度：研发、示范与应用、商业化技术应用条件：安全可靠性、环境友好度、选址自由度注：此图为示意图，改自IEATechnologyRoadmapES经济性评估：成本、使用寿命、维护、回收再利用储能建设成本发展趋势数据来源：CNESA研究部对各主流技术厂商成本数据跟踪及调研，取均值（数据整理过程中进行行业内专家讨论）；此处的成本为系统成本，包括电池单体和管理系统，不包括PCS。储能技术2013年2017年2020年2020年能量成本(元/kWh)能量成本(元/kWh)能量成本(元/kWh)度电成本(元/度电)锂离子电池（磷酸铁锂）4500-60001600-20001000-15000.2-0.3元铅蓄电池（铅炭电池）3000-35001000-1500500-800全钒液流电池6000-70003000-40001800-2000-超临界压缩空气储能8000-100002000-25001500-2000-钠硫电池2400-26002200-23001300-1400-主流储能技术的性能和建设成本参数表储能应用类型辅助动态运行取代或延缓新建机组调频电压支持调峰备用容量无功支持缓解线路阻塞延缓输配电扩容升级备用电源可再生能源平滑输出负荷跟踪削峰填谷调频电费管理（电量+容量）电能质量需求响应紧急备用传统电厂可再生能源发电辅助服务输配电工商业用户数据中心电信基站EV充换电站轨道交通电化学储能累计装机市场分布信息来源：CNESA项目库，2017•据CNESA项目库统计，全球电化学储能应用分布比例更趋于均衡。近两年辅助服务领域的储能应用比例逐步稳定在30%-40%之间，储能已经应用于美国、加拿大、英国、德国、韩国和澳大利亚等国的调频辅助服务市场•我国用户侧的储能应用份额仍保持在第一位，占59%；随着允许储能参与辅助服务政策的出台，储能在辅助服务领域的份额开始增加，截止到2017年底，占9%；而由于经济性不明显，储能在集中式可再生能源并网的应用份额持续减少全球累计装机应用分布（2000-2017）中国累计装机应用分布（2000-2017）储能应用向多领域渗透传统发电侧输配侧用户侧辅助服务集中式可再生能源并网EV充电站数据中心轨道交通通讯基站其他……工商业储能电站户用储能系统EV光储充电站储能云平台1多能互补3发电侧：风光水储互补（抽蓄）用户侧：一体化集成供能（储电储热）4能源互联网多能互联的能源网络信息物理融合的能源系统创新模式的能源运营云端虚拟储能容量云储能2自建+共享用户储能商业化现状及前景应用模式及问题应用案例与经济性分析储能应用产业链储能设备厂商储能系统集成商•锂离子电池•铅炭电池•液流电池•钠硫电池•超级电容……•电池管理系统(BMS)•逆变系统(PCS)•软件系统•通信系统……储能解决方案提供商（EPC）•设计规划•工程施工•用户接口•并网接入……业主单位（最终用户）•风电场/光伏电站•传统发电厂•电网单位•独立电站业主•工商业用户•个人用户……电池资源回收单位•电池回收•梯次利用•拆解再利用……储能技术及系统建设完善储能应用满足客户需求回收再利用主要储能应用模式及技术秒级/分钟级1小时以内4小时以内30分钟以内8小时以内钠硫电池超级电容全钒液流电池调频（辅助服务）飞轮储能抽水蓄能超临界压缩空气储能超临界压