新型储能技术创新及绿色实践（2023）

新型储能技术创新及绿色实践 清华大学能源互联网仓 国家电投集团科学技术研究院李玉全 2023年2月17日·广州 国家电投 SPIC SPIC2021.AllRightsReserved 知识产权声明 本文件的知识产权属国家电力投资集团公司及其相关产权人所有，并含有其保密信息。对本文件的使用及处置应严格遵循获取本文件的合同及约定的条件和要求。未经国家电力投资集团公司事先书面同意，不得对外披露、复制。 IntellectualPropertyRightsStatement agreetotreatthisdocumentinstrictaccordancewiththetermsandconditionsoftheagreementunderwhichitwas ciSPIC2021.AllRightsReserved 一、新型储能发展现状及趋势 二、产业实践与技术创新三、创新实践反馈与思考 CONTENTS 一、新型储能发展现状及趋势 清华大学能源互联网创新研究院 PARTO1 一、新型储能发展现状及趋势 （一）新型储能发展全球产业发展现状 口新型储能快速发展。截至2021年底，全球已投运储能项目装机规模约210GW。其中，抽水蓄能装机规 模约180GW，占比首次低于90%。 口美国、中国和欧洲引领全球新型储能市场的发展。新型储能累计装机规模超3OGW，其中锂离子电池装机 约23GW，占90%以上。新型储能装机中，美国是装机量最大的国家，中国和欧洲紧随其后。 国家电投 SPIC 熔融盐储热， 1.6% 钠硫电池， 2%其他，7% 澳大利亚，6% 铅蓄电池， 2.2%日韩，7%美国，34% 液流电池， 抽水蓄能，新型储能，锂离子电池，0.6% 86.2%12.2%90.9% 其他， 0.2%欧洲，22% 压缩空气， 2.3% 飞轮储能， 数据来源：CNESA1.8% 全球储能市场累计装机规模占比（数据来源：CNESA2021）全球新增投运新型储能项目地区分布 CSPIC2021.AllRightsReserved 中国，24% 5 一、新型储能发展现状及趋势 （一）新型储能发展国内产业发展现状 电力储能装机持续保持高速增长。2022年底，中国已投运的电力储能项目累计装机达59.4GW，同比增长37%。其中新型储能累计装机规模达到12.7GW。新增投运新型储能项自装机规模达6.9GW15.3GWh功率规模首次 突破6GW，能量规模首次突破15GWh。（中关村储能产业技术联盟（CNESA）初步统计数据） 联网创新研究 国家电投 SPIC 江苏 广东 81.96 110/18 山东 70.57 青海 45.96 内蒙古 133.06 湖南安徽 127.76 32.97 浙江 20.66 河北 19.73 河南 16.68 20 40 60 80 100 200 其他， 熔融盐储热，1.2% 抽水蓄能， 新型储能， 锂离子电池， 86.3% 12.5% 89.7% <0.19%比 铅蓄电池， 5.9% 液流电池， 0.9% 超级电容， 0.2% 飞轮储能， 0.1% 压缩空气， 3.2% 单位：万千瓦 国内储能市场累计装机规模占比国内新型储能主要省份装机规模 6 CSPIC2021.AllRightsReserved 一、新型储能发展现状及趋势 （一）新型储能发展产业发展趋势口“十四五”中国新型储能市场规模将达到48.5GW至79.5GW 单位：GWBNEF中国新型储能市场累计规模5.73GW，新增规模电源侧储能占比41%，电网侧占比35%首次突破 700 600500 400 300200 148 100 17 2GW，同步增长74.5% 国家电投 SPIC 585 133 358 700200% 6000LR 160% 400 120% 3283.5 200 1000 2020202520303202020261028102 E提提（MW）一年期年(%) 60 单位：GW政策规划BNEFCNESA截止2022年底，26个省市明确公布了“十四五”储 能目标，新型储能总规模接近67GW（北极星储能网） 55 50十四五新型储新型储序号 25个省份发布“新能源+储能“配置方案 储能配置 储能配置 4035 序号省份序号省份 省份比例及时长 序导省份 比例及时长 装机标（GW）装机目标（GW）青海10%.2h14河南10%,2h 山西14北京0.7新猫10%-20%15海南10% 30湖北215福建 3日市5%-20%.2h16贵州 10% 2吉林 20 0.6 4内蒙古15%,2h17辽宁 10%-15%,4h 广东2 160.25 江西 5陕西18江西10%1h 10%-20%,2h 1017 5河北4 16宁夏 10%.2h 19福建 10% 0安徽 18江苏2.6 山东10%.2h20江办8%-10%.2h 20202025内蒙古5 青海6 19辽宁 20广西2 山酒10-15%.2h21广西5%-10%,2h 9 河北10-15%,3h22天津10%-15% 10湖南5%-15%.2h23上海 20%,4h 电化学储能年装机容量预测 河南2.2 总计6711湖山10%.2h24成都10% 11浙江13甘肃10% 10天津06.512安徽10%.1h25广东 10%-20%,1h CSPIC2020.AllRightsReserved 12山东5 13湖南 一、新型储能发展现状及趋势w 国家电投 SPIC （二）储能是构建新型电力系统构建的基础保障平滑出力，为新型电力系统提供频率电压支撑服务 为新型电力系统提供灵活性电源支撑光储联合运行平滑输出曲线 —光快侧功率—储能电油充放电动率—光状+错能动车——SOC值 风+光需求 曲线 100080 800出力 60 A调飘容量 能量出力水 电网友好性 提高电能质量 提升电网稳定性 提高分布式能源消纳 削峰填谷、负荷转移 提高电网备用容量 转动惯量、无功支撑 提高电网备用容量 平移负荷、抑制波动 提高供电可靠性 参与调频 延缓增容需求 辅助服务 不间断电源 综合能源系统供给平衡 鼠18202224 调频时间时间 发电侧电网侧用户侧 米米 提升新能源消纳 行 储能价值辅助火电机组运 替代或延缓新建机组 SPIC2020.AllRightsReserved.8 一、新型储能发展现状及趋势 国家电投 SPIC （二）储能是构建新型电力系统构建的基础保障 电力系统灵活运行能力主要是指电力系统能够可靠且经济有效地应对全时间尺度的供需平衡变化和不确定性，从而确保电力系统瞬时稳定性、并支持长期供电安全。包括：电力供给侧、电网基础设施、需求侧响应、电力存储等方面改造措施. 电力系统灵活性改造需要电力市场的强大支撑：电力市场划分为电能量市场、容量市场、辅助服务市场和输电权市场1.0 口广义的储能实际上与电力系统性灵活性调节的概念是相互重叠的：包括不限于：削峰填谷、一二次调频、电能质量提升、电网支 撑（如无功功率补偿）、提高设备利用率等。 电力系统灵活性运行资源电力市场将有效支撑电力系统灵活性改造 持续时间 若干秒若干分钟若干小时若干天划分维度子市场 频率调整运行备用负荷平衡季节性套利 抽水蕾能 联络线路 交易数量和额度电力批发市场电力零售市场 ... 果中式跨区输送电网公司发电厂 定位 灵活发电 电池储能需求响应 市场性质电力实物市场电力金融市场.. 交易品种电能量市场容量市场辅助服务市场输电权市场 第三方电网公司发电厂 数字电网智能充电时间中长期市场现货市场..... 座拟电厂竞争模式单边市场双边市场储能改进电网灵活发电需求侧灵活性 资料来源：IEA，《中国电力系统转型》资料来源：国家电网，《电力现货市场101间 CSPIC2020.AllRightsReserved,9 一、新型储能发展现状及趋势 国家电投 SPIC （三）储能发展的支持政策近年国家和地方层面出台了一系列政策支持储能发展，2023年 政策名称时间以来下发国家层面主要政策30余项，地方各类政策近60项。 《关于推进电力源网荷储体化和多能互补发展的指导意见》2021.3 《关于加快推动新型储能发展的指导意见》2021.7 《关于进一步完善分时电价机制的通知》2021.7 口发电侧方面，国家发改委、能源局于2021年8月发布的《关于鼓 《关于鼓励可再生能源发电企业自建或购买调峰能力增加并网规励可再生能源发电企业自建或购买调峰能力增加并网规模的通 模的通知》 2021.8 知》标志着储能在发电侧的商业模式逐渐明晰。政策明确了 《电力系统辅助服务管理办法（征求意见稿）》2021.12 2022.2 《关于加快推进电力现货市场建设工作的通知》 可再生能源并网消纳的责任主体，保障性并网由电网公司承担 《“十四五”新型储能发展实施方案》2022.3市场化并网由发电企业承担。 《十四五”能源领域科技创新规划》2022.4 《加强碳达峰碳中和高等教育人才培养体系建设工作方案》2022.5口电网侧方面，2021年12月，国家能源局发布了《电力系统辅助 《“十四五"可再生能源发展规划》2022.5服务管理办法》，将新型储能纳入提供辅助服务的主体范围 （加强电化学储能电站安全管理的通知）2022.5 提出了按照“谁提供，谁获利：谁受益，谁分担”的原则，辅助服 《关于进一步推动新型储能参与电力市场和调度运用的通知》 2022.6 《防止电力生产事故的二十五项重点要求（2022年版）（征求意务补偿费用将由电力系统内的发电企业和电力用户共同分担 见稿）》 2022.6 使得电力辅助服务的市场化机制趋向合理化。 《工业领域碳达峰实施方案》2022.8 （科技支撑碳达峰碳中和实施方案（20222030年）》2022.8口用户侧方面，2021年7月，国家发改委发布了《国家发改委关于 《加快电力装备绿色低碳创新发展行动计划》2022.8进一步完善分时电价机制的通知》，完善分时电价机制，建立 《关于实施储能技术国家急需高层次人才培养专项的通知》2022.8 2021ALB《能源碳达峰碳中和标准化提升行动计划》 2022.10 尖峰电价机制，扩大了储能在用户侧的峰谷价差套利空间。 《关王实施农村电网现固提升工程的指导意见（征求意见福）》2022.1010 一、新型储能发展现状及趋势 国家电投 SPIC （三）储能发展的支持政策技术方面 口国家能源局十四五科技规划 能量型/容量型储能技术装备及系统集成技术 2023年，突破大型变速抽水蓄能机 口能源局《“十四五”新型储能发展实施方案》 多元化技术开发：钠离子电池、新型锂离子电池；超导、 超级电容：液态金属电池、固态锂离子电池、金属空气 电池 功率型和备用型储能技术装备与系统集成技术 组和开关设备关键技术。 2025年，完成大型空气压缩储能技全过程安全技术：电池本质安全控制、电化学储能系统 储储能电池共性关键技术 术及铁-铬液流电池技术示范。 原互联网创安全预警、系统多级防护结构及关键材料、高效灭火及 能2025年，完成惯性旋转备用储能技 防复燃、储能电站整体安全性设计。研发退役电池健康 技 术应用示范：完成源网荷储一体化 术设计及运行技术示范。 大型变速抽水蓄能及海水抽水蓄能关键技术2025年，推广应用大型储能电站系 统集成技术开发与应用。 2028年，突破海水抽水蓄能机组抗 评估、分选、修复等梯次利用相关技术。 智慧调控技术：依托大数据、云计算、人工智能、区块链等技术，研究储能多功能复用、需求侧响应、虚拟电 分布式储能与分布式电源协同聚合技术附着、抗腐蚀等关键技术。厂、云储能、市场化交易等。 开展不同技术路线分类试点示范：液流电池、飞轮、压 缩空气等储能技术试点示范项目：研究开展钠离子电池、 202120252030预期成果 网集中攻关示范试验推广应用固态锂离子电池等新一代高能量密度储能技术试点示范。 口开展能量型、功率型等