储能装置的发展方向和企业动向3

储能装置的发展方向和企业动向2一、前言全球储能行业在技术开发和市场应用方面依然保持较快的发展速度。储能技术在传统发电、输配电、电力需求侧、辅助服务、新能源接入等不同领域应用前景十分广泛，对社会进步和经济发展影响巨大。在欧美等国，储能产业已经被列入国家战略高度，这些国家正在通过有力的产业政策和持续投入，不断进行储能行业的创新和研发。前言在现阶段，社会各界对储能产业的深入认识对这一领域的发展至关重要。储能产业是能源结构转化的关键和推手，中国拥有全世界最具潜力的市场。如果社会各界能充分认识到储能产业是转化能源结构的关键，认识到储能产业对于加快社会进步、推动经济发展的重要意义，储能产业就能获得更快更好的发展。从美国和欧洲的经验看，政府的作用对推动储能产业发展至关重要。政府可以通过发布专门针对储能产业的政策、法规，通过对科研创新的鼓励支持，通过对重点示范项目的投入引导，着力培育储能产业市场主体，着力建设储能应用市场等举措，不断推动储能产业发展，消除能源结构转化的瓶颈环节。但要像日本、美国一样，把储能做为一个独立的产业出台相关政策，中国还面临从技术到应用上的双重挑战。前言储能应用于电力系统中将改变电能生产、输送和使用同步完成的模式，弥补电力系统中缺失的“储放”功能，以达到优化电力资源配置、提高电能质量、促进可再生能源利用及节能减排的目的。中国将发展储能的意义归纳为：未来电网的必要组成部分、大规模可再生能源的接入、削峰填谷节约能源、提高电网效率延缓建设投资、保证电力系统的安全性等五大方面。由此可见，大规模储能技术必需结合电力系统的具体应用来进行价值分析。中国储能市场大于2万亿。二、带动储能在电力系统中应用的重点领域储能是智能电网、可再生能源接入、分布式发电和微网以及电动汽车发展的必不可少的支撑技术。这些领域巨大的发展前景也给储能创造出前所未有的发展机遇。（一）智能电网与储能在中国，中国电力科学研究院定义智能电网为“以物理电网为基础，将现代先进的传感测量技术、通讯技术、信息技术、计算机技术和控制技术与物理电网高度集成而形成的新型电网。”中国国家电网公司扩展了“智能”的含义，并结合中国电力系统的实际情况，提出了发展中国坚强型智能电网，即坚强智能电网将主要围绕发电、输电、变电、配电、用电、调度等六大环节及通信信息平台进行建设，全面覆盖传统电力系统的所有领域。带动储能在电力系统中应用的重点领域储能技术是智能电网建设的重要组成部分，渗透于电力系统的发电、输电、变电、配电、用电的各个环节，储能在智能电网中的应用：发电系统：能量管理，峰荷运行，负荷跟踪，负荷调节输配电系统：电能质量管理，稳定性及可靠性提高，缓解电网阻塞，延缓电网投资辅助服务：频率控制，旋转备用管理，备用容量管理，长时期备用管理可再生能源：可再生能源发电控制及系统集成，系统错峰发电，可再生能源储备电力用户：不间断电源，容量费用管理，分时电价管理，无功及电压支持带动储能在电力系统中应用的重点领域（二）风电并网与储能近年来，我国风电产业持续快速发展。可再生能源“十二五”规划目标，到2015年风电将达1亿千瓦，年发电量1900亿千瓦时，其中海上风电500万千瓦。风电的装机量比例到2015年占全部装机量比例的7%以风电为代表的可再生能源逐步成为我国主要的、新型的发电电源。但是现阶段，由于多数风电基地远离负荷中心，电网结构薄弱，缺乏电源支撑，需要高电压大容量远距离输送，风电随机性和反调峰性的特点，使主网调峰调压、频率控制等方面难度增加，加大了电网安全稳定运行的风险。另外，一些受端电网功率随风电出力而变化较大，增加了电网调频的难度，使局部电网安全风险增加。带动储能在电力系统中应用的重点领域在送出线路还未建成，本地调峰调频机组容量有限的情况下，风电发展遭遇“瓶颈”。储能作为提高电网柔性、提高本地电网消纳风电能力的关键技术之一，相对高压跨省跨区域电网输电线路、调峰调频机组、负荷端管理来说，有着其独有的优点：调峰调频能力强。主要是指响应速度快，信息化、自动化程度高，方便电网调度减少备用机组容量，提高机组运行效率，减少温室气体排放零排放的平衡手段。储能技术在风电接入方面的应用，电能来自风电，调节过程中保证零排放。符合发展风电的初衷带动储能在电力系统中应用的重点领域技术选择多、施工安装简便，施工周期短。除抽蓄、地下压缩空气储能技术外，储能电站的安装受场地限制较少，容易施工。不涉及移民、大规模征地等问题（三）分布式发电、微网与储能分布式发电供能是指利用各种可用的分散存在的能源，包括可再生能源（如太阳能、生物质能、小型风能、小型水能、波浪能等）和本地可方便获取的化石类燃料（主要指天然气）进行发电。分布式发电系统既可发电，也可供冷、供热，是一种能源的高效利用方式。为使分布式发电得到充分利用，微型电网应运而生。微网是指由分布式电源、储能装置、能量变换装置、相关负荷和监控、保护装置汇集而成的小型发配电系统，是一个能够实现自我控制、保护和管理的自治系统，既可以与大电网并网运行，也可以孤立运行。微网是未来分布式发电系统的高级应用形式。带动储能在电力系统中应用的重点领域国家能源局将在太阳能、风能占优势的地区建设微电网示范区，同时还将推动建设100座新能源示范城市。储能系统作为微网必要的能量缓冲环节，增大了系统的惯性，可以提高系统的电能质量，使整个微网系统稳定运行。它不仅避免了为满足负荷高峰期而额外安装的发电机组，同时充分利用了负荷低谷期系统的剩余发电量，避免了能量浪费。同时，储能系统还可以作为备用电源使用，提高了微网的供电可靠性。带动储能在电力系统中应用的重点领域（四）电动汽车与储能电动汽车的发展将汽车生产与电力系统结合了起来，电动汽车的动力电源在实现了汽车作为交通工具的作用之外，还能将其变成一种可能的备用电源，通过动力电池的梯次使用和电动汽车的V2G模式，汽车的动力电池作为储能产品可以成为帮助电网进行调峰、调频等应用的备用电源。电池的梯次利用是指电动汽车电池使用周期结束后根据其性能进行不同梯次利用。当电池只能充满原有电容量80%的时候，就不再适合继续在电动汽车上使用。通过梯次利用，二次的动力电池可以有其他用途，如：安装在建筑使用的太阳能光伏储能系统中，辅助可再生能源的稳定输出、利用充放功能进行调峰、可以用作备用电源及不间断电源（UPS）。带动储能在电力系统中应用的重点领域V2G（Vehicle‐to‐grid的简称）技术是近几年发展起来的新型技术。主要是指电动汽车与电网的能量管理系统通信，并受其控制，实现电动汽车与电网间的能量转换（充、放电）。V2G技术的使用，可以实现用户的电费管理、提高供电可靠性、削峰填谷以及稳定可再生能源发电接入等用途。电动汽车作为一种储能设备，具有其自身的优势。首先，电动汽车在使用中有90%的时间处于停泊状态，车载电池可以被看作一个储能单元。其次，电动汽车淘汰下来的二次电池也可以作为储能设备提供几小时稳定电量。因此，电动汽车产业与储能产业的发展有着密切的联系。电动汽车产业的发展也将促进储能产业的发展。储能技术在电力行业的应用分类及示范项目三、储能技术比较由于储能的应用尚处于初期阶段，各类储能技术的发展均未定型，本报告仅从现有的储能示范或者商用项目中，对各类储能技术进行比较。从功率等级和放电持续时间上看，抽水蓄能、压缩空气储能、液流电池、钠硫电池均可用在削峰填谷等能量型应用领域。这其中抽水蓄能是成熟的技术，钠硫电池是化学电池领域昀成熟的技术。飞轮储能和锂离子电池的反应速度快，能够提供MW级的瞬时功率输出，可用在电力调频等功率型应用的领域。其中，飞轮储能的功率密度高，尤其适合用在调频等功率型应用领域。储能技术比较从系统每千瓦时的造价来看，抽水蓄能、压缩空气储能、锌‐空气电池成本较低。尽管近年来其他储能电池的成本都成下降趋势，但在较长的时间内，还很难和抽水蓄能等在造价上形成竞争。另外，从每千瓦造价来看，飞轮储能，超级电容储能、超导储能的成本都不高，但如果从每千瓦时造价来看，竞争力显著下降，因此，这类储能技术从造价上看更适合提供短时功率型应用，并不适合持续时间长的能量型应用领域。先进铅酸电池无论从每千瓦时造价还是每千瓦造价来看，都有一定优势，但该技术尚未成熟，所以并没有得到广泛推广。储能技术比较从循环寿命看，抽水蓄能、压缩空气储能、飞轮储能、超级电容器以及超导储能的循环寿命都超过了100000次，非常适合应用于需要频繁充放电的场合，化学储能领域的全钒液流电池也拥有较长的循环寿命。在应用领域方面，钠硫电池在电网调峰、负荷转移和备用容量（旋转备用等）领域和可再生能源并网领域的应用比例昀高，是化学储能领域较成熟的技术。液流电池在此领域也有一定的应用。锂离子电池技术除在这些领域占一定比例外，在电网频率调节方面的表现较为突出。另外，飞轮储能和先进铅酸电池在调频领域也有应用案例。四、储能技术初期的产业链选取了四种技术（锂离子、全钒液流电池、压缩空气储能和超级电容）进行产业链分析。无论是在国际市场还是国内市场，这四种技术已经初步形成了产业链，即在上游原材料和产品生产环节较成熟，而在应用和市场环节还有很大的发展和完善空间。图1：储能产业链简图表2：具体产业链分析五、新兴储能技术1、超级电容新技术超级电容器在新能源发电、电动汽车、信息技术、航空航天、国防科技等领域中具有广泛的应用前景。目前扣式电容器已是比较成熟的产品，也是目前市场量大的产品。有机电解液对称型超级电容器是目前应用领域昀广的超级电容器。目前超级电容器的基础研究领域涉及的方面很广，其中包括活性炭材料的合成新方法新工艺、活性炭材料的处理方法、活性炭材料的孔径及孔径分布对超级电容器性能的影响；超级电容器失效机理以及与活性炭材料的物性参数、电解液种类以及粘结剂种类的关系；廉价金属氧化物的合成、贵金属氧化物二氧化钌与碳材料的复合等。依照美国国家能源部的数据预测，超级电容器在全球市场的容量预计将从2007年的4亿美元发展到2013年的120亿美元。基于中国消费电子近年来的惊人增长表现，预计到2013年，我国超级电容器的整体产业规模有望达到79亿元。新兴储能技术2、铅酸电池新技术水平铅网铅酸蓄电池是一种采用水平电极的铅酸电池新技术。水平电池有优异的性能，尤其是在动力性能及抗震性能方面的突出表现，作为动力电池完全可以满足需要，同时在通讯电源、太阳能、风能储能蓄电池及军事应用领域也有很好的应用前景。水平铅网电池发展技术比较成熟，有自主专利的铅布板栅制造工艺，采用机械化的装配工序，率先实现了水平电池的规模化生产。美国HorizonBatteries，LLC、美国HorizonBatteries(China)LLC、美国MillenniumEnergyGroup、美国XtremePowerInc、国内豪德千网水平电池（包头）有限公司、台湾德发实业股份有限公司等公司都投入了大量人力、物力和财力，部分产品已实现商品化。新兴储能技术3、超级铅酸电池新技术超级铅酸电池，将超级电容器和电池的优点于一身，是兼具高能量密度和高功率密度的新型储能器件。超级铅酸电池采用泡沫炭板栅和铅炭电极，通过利用泡沫炭的高比表面积，结合炭电容器的高比功率和长寿命优势，克服了传统铅酸电池的缺陷。超级铅酸电池作为车辆的动力电源是当前技术层面上的的突破。超级蓄电池与传统铅酸蓄电池相比：功率可提高20%~50%，寿命至少可延长2~3倍。超级电池特别适用于混合动力汽车领域，也可用于太阳能、风能等间歇性能源的存储。新兴储能技术4、金属燃料电池新技术金属燃料电池是以金属代替氢或富氢燃料而发展产生的新概念的燃料电池。金属空气电池，是用金属燃料代替氢而形成的一种新概念的燃料电池。金属燃料电池的研究应用主要在动力电源方面，未来金属燃料电池还可用于潜艇AIP系统的能源，太阳能、风能等间歇性能源的储存和电网调峰储能等领域。目前金属燃料电池研究昀多的是锌、铝燃料电池，锂燃料电池也有研究。新兴储能技术5、新型压缩空气储能