电力储能发展现状及前景分析

电力系统储能技术发展及应用现状

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第一节储能技术分类及特性

目前，电力系统储能技术主要分为以下四类：①机械储能②化学储能③电磁储能④相变储能

另外，电动汽车也是电力系统储能的一种形式。

一、机械储能

机械储能是电能与机械能之间的相互转换。机械储能在能量转化过程中，会产生机械损耗；机械储能寿命一般较长，容量一般较大。目前机械储能技术主要包括：抽水储能、飞轮储能、压缩空气储能等。不同机械储能有着较明显的技术特性上的差别。

（一）抽水蓄能

抽水蓄能电站包括上、下水库及地下电站、相应的输配电系统和其他附属设置等。负荷低谷时段机电设备工作在电动机状态，将下水库的水抽到上水库，负荷高峰时段机电设备工作在发电机状态，利用储存在上水库中的水发电。因此，抽水蓄能可将电网负荷低谷时段的多余电能，转变为电网高峰时段的稀缺电能。抽水蓄能电站可以按照一定容量建造，装机容量可以从几十兆瓦到几千兆瓦，电能释放时间可以从几小时到几天，综合效率在70%~85%。

1. 技术特点

（1）储能容量大。抽水储能电站特别适合大容量开发，装机规模可以达到1000MW以上，目前世界最大的抽水蓄能电站为我国的丰宁蓄能电站，完全建成后总装机容量将达到3600MW。抽水储能的抽水或者放水发电的时间可以从几小时到几天不等，储能总规模远大于其他所有储能设备，是目前世界上规模最大的电力系统储能技术，主要用于电力系统的调峰填谷、调频、调相、紧急事故备用等。

（2）技术成熟、可靠。抽水蓄能电站发展历史悠久，在世界各国得到广泛的发展应用，技术成熟、可靠。我国抽水蓄能电站虽起步晚，但由于常规水电开发技术基础雄厚，起点较高，蓄能电站发展较迅速，同时规划建设有序，建设水平目前已居世界先进水平。

（3）循环次数多，使用寿命长。抽水储能电站一般使用年限在50年及以上，其蓄水坝体使用年限可达100年。抽水蓄能在抽水或者放水过程中，只受到相关设备机械性能的限制，因此其充放电循环次数可以达到无限次。

中国储能行业发展现状及趋势分析

一、储能产业成本

储能系统中电池成本占比最高，其次为PCS（储能变流器）、EMS（能量管理系统）和BMS（电池管理系统）。储能系统成本中电池占比最高，达到了60%，其次是PCS、EMS和BMS，占比分别为20%、10%和5%。

通过对成本的解析可以看出，电池的占比最大，同时技术壁垒相对最高、最成熟，是该产业链中最大的受益者。在PCS领域，因为其技术与与光伏逆变器无本质差别，目前看来较为成熟，先发优势明显，龙头几乎延续了光伏逆变器的的行业地位，竞争格局也比较稳定。BMS行业中存在少数独立的第三方，不过因为BMS需要与电池参数呈现对应关系同时强调算法和芯片能力，预计该环节会被电池龙头企业所占据。EMS是指对电网进行调度，特别是加入储能之后，电网的调度会发生极大的改变并且该环节涉及能源安全存在很高的资质壁垒，国内尚未市场化，目前国内主要玩家均属国网系。系统集成环节目前专业化程度和技术含量都较低，竞争非常的激烈，差异化的服务是竞争的核心。

二、储能行业现状 当前国内外主要运行的储能项目仍以抽水蓄能为主，截止2020年抽水蓄能在全球储能的装机占比高达89.3%，其次则是电化学储能，占比达9.2%，在电化学储能中又以锂离子电池为主，占比高达88.8%。电化学储能从累计值来看虽然不多，不过在2020年新增储能装机中，电化学储能装机占比却高达近 73%，是目前主流的储能装机技术方案。

通过对多种储能技术的对比与技术成熟度来看，目前电化学储能当中的锂电池储能综合性价比最高，这也是锂电池顺理成章成为当下储能主流方案的主要原因。不过锂电池能量密度提升目前有其300Wh/KG的理论瓶颈，相对氢燃料电池的能量密度极限仍存在不少差距，所以从更长期的角度来看，氢会是储能的最佳方案。所以储能技术方面当下期看锂，远期看氢。

三、电化学储能区域分布

电化学储能累计装机规模从2014年的893.5MW上升到了2020年的14247.3MW，年化复合增长率高达48.5%，其中2018年的增速甚至达到了120%以上。此外到2020年电化学储能装机集中程度很高，中美欧日韩澳六大区域的电化学储能装机合计共占全球装机的95%，其中中国和美国占比最高，分别为33%与30%。

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中国电力安防市场调研与发展前景预测报告（2015年）

报告编号：1519039

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二、内容介绍

电力行业是国民经济的基础性行业，由于电力行业对国民经济和人民生活影响巨大，电力系统将能源输送到全国的各个角落，电力行业中的运行和支柱企业，如变电站、供电所、发电厂等的运营和维护变得尤为重要。变电站和电厂相关电力资源企业遍布大江南北，保证变电站及电厂的人身和财产安全是一项永恒的命题。电力工业得到迅速发展，电力网路的覆盖范围也迅速扩大。随着电力工业的不断发展，电力部门网络的全面改造工程已经实施。随着电力网络的发展，电力系统自动化水平的不断提高，各变电站、变电所、通讯站等需要事先少人或无人值守，以提高效益。依靠原始的人工方式已不能满足电力系统的发展需要。目前正逐渐开始实行集控站对下属各个分控站实施远程管理。

可再生能源行业储能研究分析

一、现代电力系统的特点产生储能行业市场需求：

电力系统是工业化、信息化社会最为重要的能源载体，随着我国社会经济的不断发展，电力系统也随之不断进步。电力系统的发展主要体现在“大”和“新”两个方面，“大”指的是随着我国工业化水平和信息化水平不断提高，以及人民生活水平的不断提高，电力系统中的发电装机容量和电网输配电容量不断提升；“新”指的是可再生能源并网量不断提升，而且随着传统能源的枯竭，可再生能源并网规模不断提升将是大势所趋。“新”和“大”的变化使得现代电力系统需要面对很多比传统电网更严峻或是全新的问题，包括：电网削峰填谷、可再生能源并网、提高电能质量等等。

1、 电网峰谷差不断增大，储能是未来最有解决方案。

电力系统是一个稳态平衡的系统，发电站发电功率的总和需要与用户端用电功率总和相等，如果两者之间不一致，会造成整个电力系统的不稳定或故障。在一天中用电负荷最高峰和最低谷的差值被称为峰谷差。随着我国经济发展，日电负荷波动最大的第三产业用电和居民用电在总负荷重占比不断提升，所以我国用电负荷峰谷差呈现逐步增大的趋势。具体来看，2000 年以来，多数电网高峰负荷增长幅度在 10%左右，低谷增长维持在5%左右，峰谷负荷差在不断增大。目前，我国负荷峰谷差能够达到发电出力的 30-40%，公开数据显示夏季空调制冷负荷接近华中、川渝电力负荷的 1/3，华东达 28.7%，京津唐达 28.9%。 图一：削峰填谷原理图

目前解决电网用电高峰供给不足和用电低谷供给过剩的主要方法有：

用电高峰时 用电低谷时

调控手段 缺点 调控手段 缺点

局部地区拉闸限电 影响当地经济、生活正常进行。 发电站降负荷运转 我国发电以火电为主，火电站降功率运行会直接降低机组运行效率，增加单位发电量煤耗，降低发电企业盈利能力

新建电站增加供给 用电高峰出现时间短，新建电站和输电线路使用率较低，造成投资浪费，企业投资积极性不高。